第67节：利用外部中断实现模拟串口数据的收发

从业近十年!手把手教你单片机程序框架 第67讲

开场白：

鸿哥曾经亲自用外部中断做过红外遥控器的数据接收，步进电机圆周运动的光电反馈信号检测，输液器里瞬间即逝的水滴信号，以及本节的模拟串口数据的接收，其实这些项目的原理都大同小异，会一样即可触类旁通其它的。

这一节要教大家四个知识点：

第一个：如何利用外部中断实现模拟串口数据的收发。

第二个：在退出外部中断函数时，必须通过软件把外部中断标志位IE0清零，否则在接收到的数据包最后面会多收到一个无效的字节0xFF。

第三个：实际做项目的时候，尽量利用单片机内部自带的集成串口，不到万不得已尽量不要用自制的模拟串口，如果非要用本节讲的模拟串口，那么一次接收的数据包不要太长，尽可能越短越好，因为自己做的模拟串口在稳定性上肯定比不上单片机自带的串口。这种模拟串口在批量生产时容易因为晶振的误差，以及外界各地温度的温差而影响产品的一致性，是有隐患的。

第四个：用模拟串口时，尽量不要选用动态数码管的显示方案，因为单片机在收发串口数据时，只能专心干一件事，此时不能中途被动态数码管扫描程序占用。而动态数码管得不到均匀扫描，就会产生略微闪烁的现象瑕疵。

具体内容，请看源代码讲解。

(1)硬件平台：

基于朱兆祺51单片机学习板。当把程序下载到单片机之后，要做以下跳线处理：

单片机原来的P3.1引脚是TI串口输出引脚，P3.0是RI串口输入引脚，分别把P3.1和P3.0的黄颜色跳冒去掉，同时也把外部中断0的引脚P3.2和一根IO口P1.0引脚的换颜色跳冒去掉，把P3.2跳冒的右针连接到P3.0跳冒的左针，作为模拟串口的接收数据线。把P1.0跳冒的右针连接到P3.1跳冒的左针，作为模拟串口的发送数据线。

(2)实现功能：

波特率是：9600 。

通过电脑串口调试助手模拟上位机，往单片机任意发送一串不超过10个的数据包，单片机如实地返回接收到的整包数据给上位机。

例如：

(a)上位机发送数据：01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A

单片机返回： 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A

(b)上位机发送数据： 05 07 EE A8 F9

单片机返回： 05 07 EE A8 F9

(3)源代码讲解如下：

#include "REG52.H"

#define const_voice_short 40 //蜂鸣器短叫的持续时间

#define const_rc_size 20 //接收串口中断数据的缓冲区数组大小

#define const_receive_time 5 //如果超过这个时间没有串口数据过来，就认为一串数据已经全部接收完，这个时间根据实际情况来调整大小

/* 注释一：

* 以下时序脉冲延时参数我是在keil uVision2 平台下,Memory Model在small模式，Code Rom Size在Large模式下编译的，

* 如果在不同keil版本，不同的模式下，编译出来的程序有可能此参数会不一样。

* 以下的时序脉冲延时参数是需要一步一步慢慢调的。我一开始的时候先编写一个简单的发送数据测试程序，

* 先确调试出合适的发送时序延时数据。然后再编写串口接收数据的程序，从而调试出接收时序的延时参数。

* 比如：我第一步发送数据的测试程序是这样的：

void main()

{

initial_myself();

delay_long(100);

initial_peripheral();

while(1)

{

// usart_service(); //串口服务程序

eusart_send(0x08); //测试程序，让它不断发送数据给上位机观察，确保发送延时时序的参数准确性

delay_long(300);

eusart_send(0xE5); //测试程序，让它不断发送数据给上位机观察，确保发送延时时序的参数准确性

delay_long(300);

}

}

*/

#define const_t_1 10 //发送时序延时1 第一步先调出此数据

#define const_t_2 9 //发送时序延时2 第一步先调出此数据

#define const_r_1 7 //接收时序延时1 第二步再调出此数据

#define const_r_2 9 //接收时序延时2 第二步再调出此数据

void initial_myself(void);

void initial_peripheral(void);

void delay_long(unsigned int uiDelaylong);

void delay_short(unsigned int uiDelayShort);

void delay_minimum(unsigned char ucDelayMinimum); //细分度最小的延时,用char类型一个字节

void T0_time(void); //定时中断函数

void INT0_int(void); //外部0中断函数，在本系统中是模拟串口的接收中断函数。

void usart_service(void); //串口服务程序,在main函数里

void eusart_send(unsigned char ucSendData);

unsigned char read_eusart_byte();//从串口读一个字节

sbit beep_dr=P2^7; //蜂鸣器的驱动IO口

sbit ti_dr=P1^0; //模拟串口发送数据的IO口

sbit ri_sr=P3^2; //模拟串口接收数据的IO口 也是外部中断0的复用IO口

unsigned int uiSendCnt=0; //用来识别串口是否接收完一串数据的计时器

unsigned char ucSendLock=1; //串口服务程序的自锁变量，每次接收完一串数据只处理一次

unsigned int uiRcregTotal=0; //代表当前缓冲区已经接收了多少个数据

unsigned char ucRcregBuf[const_rc_size]; //接收串口中断数据的缓冲区数组

unsigned char ucTest=0;

void main()

{

initial_myself();

delay_long(100);

initial_peripheral();

while(1)

{

usart_service(); //串口服务程序

}

}

void usart_service(void) //串口服务程序,在main函数里

{

unsigned char i=0;

if(uiSendCnt>=const_receive_time&&ucSendLock==1) //说明超过了一定的时间内，再也没有新数据从串口来

{

ucSendLock=0; //处理一次就锁起来，不用每次都进来,除非有新接收的数据

//下面的代码进入数据协议解析和数据处理的阶段

for(i=0;i

{

eusart_send(ucRcregBuf[i]);

}

uiRcregTotal=0; //清空缓冲的下标，方便下次重新从0下标开始接受新数据

}

}

//往串口发送一个字节

void eusart_send(unsigned char ucSendData) //往上位机发送一个字节的函数

{

unsigned char i=8;

EA=0; //关总中断

ti_dr=0; //发送启始位

delay_minimum(const_t_1); //发送时序延时1 delay_minimum是本程序细分度最小的延时

while(i--)

{

ti_dr=ucSendData&0x01; //先传低位

delay_minimum(const_t_2); //发送时序延时2 delay_minimum是本程序细分度最小的延时

ucSendData=ucSendData>>1;

}

ti_dr=1; //发送结束位

delay_short(400); //每个字节之间的延时，这里非常关键，也是最容易出错的地方。延时的大小请根据实际项目来调整

EA=1; //开总中断

}

//从串口读取一个字节

unsigned char read_eusart_byte()

{

unsigned char ucReadData=0;

unsigned char i=8;

delay_minimum(const_r_1); //接收时序延时1 。作用是等过起始位 delay_minimum是本程序细分度最小的延时

while(i--)

{

ucReadData >>=1;

if(ri_sr==1)

{

ucReadData|=0x80; //先收低位

}

if(ri_sr==0) //此处空指令，是为了让驱动时序的时间保持一致性

{

;

}

delay_minimum(const_r_2); //接收时序延时2 delay_minimum是本程序细分度最小的延时

}

return ucReadData;

}

void T0_time(void) interrupt 1 //定时中断

{

TF0=0; //清除中断标志

TR0=0; //关中断

if(uiSendCnt

{

uiSendCnt++; //表面上这个数据不断累加，但是在串口中断里，每接收一个字节它都会被清零，除非这个中间没有串口数据过来

ucSendLock=1; //开自锁标志

}

TH0=0xfe; //重装初始值(65535-500)=65035=0xfe0b

TL0=0x0b;

TR0=1; //开中断

}

void INT0_int(void) interrupt 0 //INT0外部中断函数

{

EX0=0; //禁止外部0中断 这个只是我个人的编程习惯，也可以不关闭

++uiRcregTotal;

if(uiRcregTotal>const_rc_size) //超过缓冲区

{

uiRcregTotal=const_rc_size;

}

ucRcregBuf[uiRcregTotal-1]=read_eusart_byte(); //将串口接收到的数据缓存到接收缓冲区里

uiSendCnt=0; //及时喂狗，虽然main函数那边不断在累加，但是只要串口的数据还没发送完毕，那么它永远也长不大,因为每个中断都被清零。

/* 注释二：

* 注意，此处必须把IE0中断标志清零，否则在接收到的数据包最后面会多收到一个无效的字节0xFF。

*/

IE0=0; //外部中断0标志位清零，必须的!

EX0=1; //打开外部0中断

}

void delay_long(unsigned int uiDelayLong)

{

unsigned int i;

unsigned int j;

for(i=0;i

{

for(j=0;j<500;j++) //内嵌循环的空指令数量

{

; //一个分号相当于执行一条空语句

}

}

}

void delay_short(unsigned int uiDelayShort)

{

unsigned int i;

for(i=0;i

{

; //一个分号相当于执行一条空语句

}

}

/* 注释三：

* 由于IO口模拟的串口时序要求很高，所以用的延时函数尽可能细分度越高越好，以下用一个字节的延时计时器

*/

void delay_minimum(unsigned char ucDelayMinimum) //细分度最小的延时,用char类型一个字节

{

unsigned char i;

for(i=0;i

{

; //一个分号相当于执行一条空语句

}

}

void initial_myself(void) //第一区 初始化单片机

{

beep_dr=1; //用PNP三极管控制蜂鸣器，输出高电平时不叫。

//配置定时器

TMOD=0x01; //设置定时器0为工作方式1

TH0=0xfe; //重装初始值(65535-500)=65035=0xfe0b

TL0=0x0b;

}

void initial_peripheral(void) //第二区 初始化外围

{

EX0=1; //允许外部中断0

IT0=1; //下降沿触发外部中断0 如果是0代表低电平中断

IP=0x01; //设置外部中断0为最高优先级，可以打断低优先级中断服务。实现中断嵌套功能

EA=1; //开总中断

ET0=1; //允许定时中断

TR0=1; //启动定时中断

}

总结陈词：

这节讲完了外部中断的应用例子，下一节我会开始讲单片机C语言的多文件编程技巧。很多人也把多文件编程称作模块化编程，其实我觉得叫多文件编程会更加符合实际一些。多文件编程有两个最大的好处，一个是给我们的程序增加了目录，方便我们查找。另外一个好处是方便移植别人已经做好的功能程序模块，利用这个特点，特别适合团队一起做大型项目。很多初学者刚开始学多文件编程时，会经常遇到重复定义等问题，想知道怎么解决这些问题吗?欲知详情，请听下回分解----单片机C语言的多文件编程技巧。