基于多单片机的串口扩展设计论文[5篇材料]

第一篇：基于多单片机的串口扩展设计论文

前言

笔者在用单片机开发一款称重仪表时，功能较多，对串口的需求很高。需要的串口数量多，至少要五个串口，包括称重传感器通信串口，电脑上位机通信串口，GIM900A 通信串口，大屏幕数码管显示的通信串口，打印模块的通信串口等。而且对串口要求稳定性高，大部分串口都要求实时双工通信。根据实际情况和产品串口需求，采用不用的方法进行串口扩展，主要用到了模拟串口和多单片机实现串口扩展。串口扩展的一般方法

(1)模拟串口。模拟串口利用其他单片机引脚模拟串口收发时序进行串口扩展。这种串口扩展，缺点比较明显，通信速率慢，可靠性不高，占用CPU 资源较多。高速双工通信时一般不用此方案进行串口扩展，低速情况下可以考虑。笔者的项目中大屏幕数码管显示就用了这种方案，显示的时候只发不收，单向通信，波特率要求低，最高不过9600bps。

(2)利用专门的串口扩展芯片处理。串口扩展芯片进行串口扩展，通信稳定性高，能达到一般的串口要求。市场上的串口扩展芯片，性能不同，价格也不一样，但普遍成本较高，少则二三十元，多则七八十元，不利于产品的成本控制。串口需求较多时，一块串口扩展芯片上串口数量不足，还需要多块串口扩展芯片级联，更增加了成本。

(3)利用多串口单片机。目前市场上有多串口的单片机，很多低成本单片机都自带两个串口，比如stc12 多串口系列。用三串口及其以上的单片机成本更贵。

(4)基于多单片机的串口扩展设计。在一定成本要求下，结合目前单片机产品自身的优势，利用多单片机进行串口扩展，也是一种串口扩展的方案。一般c51 系列单片机自带双串口的只要几元钱，完全可以把单片机用来做串口扩展，而且有的单片机自带spi 通信接口，可以很方便的实现主从单片机之间的级联和通信，同时双单片机工作时，可以利用从单片机处理一定的程序，减轻主单片机的负担，达到“双核”效果。基于多单片机的串口扩展设计

3.1 串口扩展系统框图

整个系统由两块单片机构成主从结构，主机完成产品的大部分功能，从机只是进行了串口扩展，扩展出了两个双工硬件串口，如果有需要，也可以分担部分主机的其他功能。两者之间通过SPI 硬件接口通信，该硬件SPI 总线是一种全双工、高速、同步的通信总线，支持主模式和从模式两种操作模式，主模式中支持高达3Mbps 的速率，完全可以完成主机和从机之间的可靠通信。主机和从机的串口通信，和一块单片机使用时的用法一样，只是先要经过SPI 传输。当需要向从机串口发数据时，先要通过主机的SPI 通信送给从机，再通过从机串口发给外围模块;当需要接收从机串口数据时，先从机接收到串口数据，从机再利用SPI 传输给主机。在进行软件开发时，只要定义好主机和从机的SPI 通信协议，即可完成可靠的串口数据收发。

3.2 主机和从机之间的SPI 通信

主机和从机串口之间需要SPI 通信做桥梁，因此主从机之间的SPI 通信显得极其重要，必须要求高速、可靠、实时，一次SPI 采用中断完成。主机部分需要用到常用的四个函数，即主机SPI 初始化，SPI 主从机之间的数据交换，向从机发送数据，主机SPI 中断接收等。

1)主机SPI 初始化：

SPDAT=0;

SPCTL=0xfd;

SPSTAT=0xc0;

IE2=IE2 | 0x2;

2)主机SPI 数据交换

SPDAT = dat;

while(!(SPSTAT & SPI_SPIF));

SPSTAT = 0xc0;

return SPDAT;

3)向从机发送字符串数据

SPCTL = 0xfd;

IE2=IE2 & 0x01;

SPISS=0;

4)SPI 接收中断函数

uchar ucRecvSpi;

SPDAT=SPDAT;

SPSTAT = 0xc0;

ucRecvSpi=SPDAT;

??//SPI 接收到的数据处理

?循环SPI 数据交换

发送字符串

SPISS=1;

SPCTL = 0xec;

IE2=IE2 | 0x3;

从机部分也需要用到主机一样的四个函数，即从机SPI 初始化，SPI 主从机之间的数据交换，向主机发送数据，从机SPI中断接收等。程序函数与主机大部分相同，只有细微区别。在从机SPI 初始化时，SPCTL 控制寄存器初值为0xec。

3.3 扩展的串口处理

从机自带的两个双工串口即是扩展出来的串口，要实现收发数据，需要用到基本的3 个函数，即从机串口初始化，从机串口向外围模块发送数据，从机中断接收数据。串口4 和串口5 函数类似，下面只列举串口4 的初始化函数部分。

1)串口1 初始化

TMOD = 0x20;

SCON = 0x5a;

TH1 =TL1=-3;

TR1 = 1;

ES = 1;EA = 1;

2)串口接收中断

RI = 0;

Buf[i]=SBUF;// 接收串口数据存入数组

if(SBUF==0x0a && Buf[i-2]==0x0d)

接收到结束符，则向主机发送串口数据。结语

本文中的串口扩展方法，实用性强，成本较低，能较好的实现串口扩展，同时利用多出的单片机，可以为主CPU 分担一定的任务，提供一定的硬件资源。

第二篇：单片机串口总结

51单片机串口总结

有句话说“尽信书不如无书”，要学好单片机就要不断的、大胆的实验，要多怀疑，即使我们的怀疑最终被证明是错误的那么这也是进步（人们认识事物很多情况下来源于怀疑），当怀疑出现时就要去实践。有很多东西如果不通过实践是不可能掌握其中隐藏的奥秘，就拿51单片机串口通讯这一块，我认为掌握很好了，可以很轻松的实现数据的接收、发送，但这段时间当我重新学习串口时，我才发现里面还有很多小细节从没注意，更别说研究了。对于接收发送程序永远是按照别人的模式来编写程序，并没有真真正正的挖掘深层次的内容。我身边太多的人在临摹别人的程序，当然我不反对，但是希望自己多问几个问什么，单纯的会编程是学不好单片机的，毕竟单片机有自己独特的硬件结构。

开讲之前先简要说一下同步、异步通信：

同步通信：发送方时钟对接收方时钟控制，使双方达到完全同步。

异步通信：发送与接受设备使用各自的时钟控制数据的发送和接受过程（虽然时钟不同，但一般相差不大）。

51单片机串行口结构

从上图中我们看到，51单片机有两个物理上独立的接收、发送缓冲器SBUF，它们共用同一个地址99H,但是请注意：接收缓冲器只能读而不能写，发送缓冲器只写不读。单片机可以同时实现数据的发送与接收功能。

特别注意：接收器是双缓冲结构：当前一个字节从接收缓冲区取走之前，就已经开始接收第

二个字节（串行输入至移位寄存器），此时如果在第二个字节接收完毕而前一个字节还未被读走，那么就会丢失前一个字节。

51单片机串口控制寄存器

关于51单片机的控制寄存器各个位表示的含义在这里我只谈SM2。

SM2为多机控制位，主要用于工作方式2和3，当接收机的SM2=1时，可以利用接收到的RB8来控制是否激活RI(RB8=0不激活RI，收到的数据丢失；RB8=1时收到的数据进入SBUF,并激活RI ,进而在中断服务程序中将数据从SBUF中读走)。当SM2=0时，不论收到的RB8为何值都将使接收到的数据进入SBUF，并激活RI,通过控制SM2实现多机通信。

51单片机串口通讯方式

51串口通讯方式有3种，方式0、方式

1、方式2与方式3，他们的工作模式不尽相同。首先他们的波特率很容易忽视。方式0与方式2的波特率固定，而方式1和3的波特率由T1的溢出率决定。

方式0的波特率=f/12

系统晶振的12分频，换句话说12M晶振的情况下，其波特率可达1M,速度是很高的（当我们在选用串行器件并采用方式0时需要特别注意器件所能允许的最大时钟频率）。

方式2 =f/64或f/32（当SMOD=1时为f/32，SMOD=0时为f/64）。

曾经我用方式2进行MODBUS通信时，总是通讯失败，我仔细检查程序，没有发现逻辑错误，特别是当我参考别人的程序时，发现很少有人用方式2进行MODBUS通讯，所以当时自己妄下结论51单片机的串行方式2不可用，直到有一天夜里我突然想起方式2的波特率是固定的，试想晶振11.0592M/32或11.0592M/64怎么也不可能是9600啊，怎么可能通信成功。这才恍然大悟，看来还是自己太武断了，没有认真看书啊。有时我们认为我们犯这样的错误很低级，其实我们很多次都是因为这样的小细节导致我们整个系统不正常，正所谓“千里之堤毁于蚁穴”，这些细节真的伤不起啊。

方式1、3波特率=(2smod/32)*T1的溢出率，其中TI的溢出率=f/{12*[256-(TH1)]}.关于3种通讯方式其中有几点特别容易出错：

1、无论采用哪种通讯方式，数据发送和接受都是低位在先，高位在后。、3种方式作为输出，由于输出是CPU主动发送，不会产生重叠错误，当数据写入SBUF后，发送便启动（通过单片机内部逻辑控制，与程序无关），当该字节发送结束（SBUF空），置TI。不要理解为当数据一写入SBUF就置位TI，如果中断允许则在中断中发送数据，这就大错特错了。同样作为输入，可能会产生重叠错误（主要依赖于特定的环境），当一个字节的数据接收完毕（SBUF满）置位RI,表示缓冲区有数据提示CPU读取。

接下来通过一些实验具体说明串口通信中需要注意的地方 方式0输出

方式0主要功能是作为移位寄存器，将数据从SBUF中逐位移出，最常见的用法就是外接串入并出的移位寄存器，如74LS164。之前在做这一部分实验时总是利用单片机I/O端口模拟实现，现在想想在串口未被占用的情况下，方式0是最好的实现方式。

利用串口方式0，向74LS164输出字符“0”的编码，程序如下：

该程序采用了中断方式实现，结果是通过74LS164使数码管显示“0”。实验结果如下：

这里我说明几点： 如果采用查询方式，并且只发送一遍，那么程序最后的while(1);不可以省略，否则会出现数码管闪烁的现象（在KEIL环境下，main()函数也是作为一个调用函数，最后也有返回RET,它不像C中的main()函数，当执行完毕后就停止，而是重新复位执行，如此反复，这一点要特别注意）

这是查询方式下不加while(1);的现实效果 如果采用中断方式发送，请记得中断中清除TI,仅仅是为了解除中断标志，而不是等待发送结束，因为此时数据早已离开了SBUF跑到外边去了。3 74LS164最高25MHZ,采用方式0，没有问题。

方式0作为输入模式

以74ls165（最高时钟25MHZ）为例,可以满足要求。

对应结果如下：

（注意：74ls165线传送高位，而串口通信低位在先，所以显示的数据和实际数据高低位正好相反

P1.7---P1.0对应D0---D7）。

本程序只接收一次，也许有人会问，中断程序中REN=0，表示什么意思？可不可以改成ES=0?

这个问题很好，首先REN=0表示接收禁止，即不允许串口接收数据；ES=0是禁止中断和单片机是否接收数据没有关系，不接收数据自然中断允许也是徒劳，这两者有很大的区别。我们在很多接收程序中经常可以看到在判断RI标志后紧跟着清除标志位，我想问一下，为什么?)

如果我们也按照这种模式改写会怎样呢？

实验结果如下

两次结果差异怎么这么大？为什么会这样子？

为了便于理解，也为了说明问题方便，对中断程序做了如下处理：

结果又变了

是不是感觉很奇怪，究竟咋回事呢？

首先中断程序中当判断RI置位标志后紧跟着清零是为了接收下一个字节的数据，也为了避免单片机重复中断。

当51单片机串口方式0作输入时，在REN=1且RI=0的条件下就启动了单片机串口接收过程。如果有一个条件不满足就不能启动接收过程，以上出现的错误正式由于忽略了这个重要的因素造成的。在RI清零后由于REN仍然为1，单片机已经开始接收第二字节的数据，由于串口速度很快，RI仍会置位，而紧接着将REN清零只能阻止单片机接收数据，但是却

不能阻挡第二次中断。由于只接收了部分外部引脚数据（此时外部引脚为高电平，即逻辑1，其实单片机只接收了一位，对于12M晶振而言，方式0大约8us接收一个字节数据）。相反在RI=0与REN=0之间加上适当的延迟，就可以保证一个字节的数据全部接收完毕，故此时我们读上来的一个字节为0xff。

我在中断程序中添加了一个中断计数器（不加延迟），发现中断服务程序的确执行了两次

结果如下

加上延迟结果

这就验证了刚才的结论。

至于说可不可以换做ES=0，回答是可以的，尽管同样可以实现数据的读取，但是实质不同，当禁止中断后，单片机仍在接收外部数据，只是不再请求中断，自然的不再读取第2、3。。。字节的数据，那么P1将保留第一次中断时从SBUF中读出的数据。如果某一时刻打开中断发现结果不正常，如果理解了上面的机制就不会觉得惊讶了。建议：单次接收时，中断服务程序中REN清零放在RI之前。

还有一个问题非常重要：

如果我在中断服务程序中不清除RI，会怎样？

很少有人会这样用，但是经常有人忘记了（包括我）。课本上写得很清楚，务必在中断中用软件清除RI，为什么要这样呢?难道仅仅是为了接收下一次数据并且避免单片机不断的响应中断？的确如此，如果对于一个小系统而言，不清除中断标志，那么单片机将不停的中断，影响接下来任务的执行，系统必然瘫痪，而且不能正常的接收数据。总结：方式0作为发送方，只要向SBUF中写入数据就启动了发送过程；

方式0在座位接收模式时，REN=

1、RI=0的情况下就已经启动了接收过程。在中断程序中要注意两者清零的顺序。

还有一种情况要特别注意：单片机复位时SCON自动清零，如果单片机不工作在方式0，那么如果采用位操作SCON时也要注意REN=1与SM0、SM1的书写顺序，总之切记方式0启动发送、接收数据的条件。

方式1 方式1为10位异步通信模式。作为输出和方式0没有本质的区别，不同的是数据帧的形式，但是对于接受模式则有点不同，当REN=1且RI=0时，单片机并不启动接收过程。而是以已选择波特率的16倍速率采样RXD引脚的电平，当检测到输入引脚发生1---0负跳变时，则说明起始位有效，才开始接受本帧数据。方式1模式下 单片机可以工作在全双工以及半双工方式。下面举两个例子

半双工

主机发送某一字符，从机接收到数据后返回数据加1的值 比如 主机发送“1“，从机收到后回复主机”2“。实验结果如下：

方式1工作方式主要注意： 1 波特率可变。数据接收以起始位为标志，停止位结束。当RI=0且SM2=0或接收到有效停止位时，单片机将接收到的数据移入SBUF中，两个条件缺一不可。

方式2和方式3 方式2和3不同的只是波特率，这里以方式3为例

作为输出模式同方式1没有区别，只是增加了第八位数据位，第八位数据可以用作校验位或在多机通信中用作数据/地址帧的判别位。

首先我们来做模拟主从奇偶校验模式

主机发送一帧数据，并发送奇偶校验位，从机接收数据后，判断数据是否正确，如果正

确，接收指示灯亮，并且回送主机数据加1，反之回送0;主机接收从机信息，如果校验正确点亮LED指示灯.(从机、主机接收数据无论校验正确与否，均显示接收到的字节数据)。奇校验模式 演示结果如下：

（注：从接接收不正确，返回0）

主从机接收正确效果

之前我们已经介绍了SM2的具体用法，主要用于多机通信，将SM2作为数据/地址帧 的判别位，在接收地址时令SM2=1，当接收到的第八位数据为1时激活RI产生中断，然后比较地址，如果地址符合则清除SM2准备接受数据信息，反之不理睬。

特别注意 当RI=0且SM2=0（或SM2=1时接收到第9位数据为1）时，单片机将接收到的数据移入SBUF中，两个条件缺一不可。

在这里我只举一个简单的例子 一个主机，两个从机 起始时，主机从机的SM2均置位，所有的从机等待主机发送地址帧，主机令TB8=1，发送地址帧。所用的从机将接受到的地址和自己的地址比较，如果符合，点亮LED指示灯，清除SM2(准备接受主机发送的数据帧)，并将自己的地址发送到主机。主机接收从机发送的地址信息，如果地址符合则数码管显示从机地址并开始准备发送数据，反之发复位信号，TB8=1。从机接收数据先判断RB8，如果RB8=1，则复位，重新开始接收主机发送的地址帧，反之通过P1口外接数码管显示接收到的数据。实验结果如下：

注意：如果主机没有得到正确的地址，则将按照一定的速率发送地址帧，直到接收正确的地址为止，该试验主机向从机2发送信息。

另外在这里我补充两点： 我们可以很方便的利用串口通信的工作方式2或3实现奇偶校验，注意技巧，当为偶校验时TB8=P,奇校验时TB8=~P；

2当单片机利用中断发送大量数据时，尽量采用中断发送，因为单片机在写入SBUF数据后由硬件将数据发送完,在发送过程中，单片机还可以做很多事情，利用中断发送数据可以提高CPU利用率。尤其在低波特率时效果更明显。

第三篇：单片机串口通信方式总结

IIC总线通信协议————数据传输高位在前ｐ２３３ 1，起始和停止条件

开始信号：SCL为高电平，SDA由高电平向低电平跳变，开始传送数据。void start()// 开始位 { SDA = 1;

//SDA初始化为高电平“1”

SCL = 1;

//开始数据传送时，要求SCL为高电平“1”

_nop_();

//等待一个机器周期

_nop_();

//等待一个机器周期

SDA = 0;

//SDA的下降沿被认为是开始信号

_nop_();

//等待一个机器周期

_nop_();

//等待一个机器周期

_nop_();

//等待一个机器周期

_nop_();

//等待一个机器周期

SCL = 0;

//SCL为低电平时，SDA上数据才允许变化(即允许以后的数据传递）} 结束信号：SCL为高电平，SDA由低电平向高电平跳变，结束传送数据。void stop()// 停止位 { SDA = 0;

//SDA初始化为低电平“0”

_nop_();

//等待一个机器周期

_nop_();

//等待一个机器周期

SCL = 1;

//结束数据传送时，要求SCL为高电平“1”

_nop_();

//等待一个机器周期

_nop_();

//等待一个机器周期

_nop_();

//等待一个机器周期

_nop_();

//等待一个机器周期

SDA = 1;

//SDA的上升沿被认为是结束信号 }

2，数据格式（数据输入）

在IIC总线开始信号后，送出的第一个字节数据是用来选择器件地址和数据方向的，其格式为

从器件收到地址型号后与自己的地址比较，一致则此器件就是主器件要找的器件，并返回ACＫ（不管是写数据还是地址都会返回）。ＩＩＣ传送数据时ＳＣＬ为低电平时ＳＤＡ可改变高低电平，ＳＣＬ转跳为高时数据输入（此时ＳＤＡ不能跳变），发送数据：bit WriteCurrent(unsigned char y){ unsigned char i;bit ack_bit;

//储存应答位

for(i = 0;i < 8;i++)// 循环移入8个位

{

SDA =(bit)(y&0x80);

//通过按位“与”运算将最高位数据送到S

//因为传送时高位在前，低位在后

_nop_();

//等待一个机器周期

SCL = 1;

//在SCL的上升沿将数据写入AT24Cxx

_nop_();

//等待一个机器周期

_nop_();

//等待一个机器周期

SCL = 0;

//将SCL重新置为低电平，以在SCＬ线形成传送数据所需的８个脉冲

y <<= 1;

//将y中的各二进位向左移一位

} SDA = 1;

// 发送设备（主机）应在时钟脉冲的高电平期间(SCL=1)释放SDA线，//以让SDA线转由接收设备(AT24Cxx)控制

_nop_();

//等待一个机器周期

_nop_();

//等待一个机器周期

SCL = 1;

//根据上述规定，SCL应为高电平

_nop_();

//等待一个机器周期

_nop_();

//等待一个机器周期

_nop_();

//等待一个机器周期

_nop_();

//等待一个机器周期

ack_bit = SDA;//接受设备（AT24Cxx)向SDA送低电平，表示已经接收到一个字节

//若送高电平，表示没有接收到，传送异常

SCL = 0;

//SCL为低电平时，SDA上数据才允许变化(即允许以后的数据传递）

return ack_bit;

// 返回AT24Cxx应答位 } 读数据：unsigned char ReadData()// 从AT24Cxx移入数据到MCU { unsigned char i;unsigned char x;

//储存从AT24Cxx中读出的数据

for(i = 0;i < 8;i++){

SCL = 1;

//SCL置为高电平

x<<=1;

//将x中的各二进位向左移一位

x|=(unsigned char)SDA;//将SDA上的数据通过按位“或“运算存入x中

SCL = 0;

//在SCL的下降沿读出数据

} return(x);

//将读取的数据返回 } 发送数据步骤：

oid WriteSet(unsigned char add, unsigned char dat)// 在指定地址addr处写入数据WriteCurrent { start();

//开始数据传递

WriteCurrent(OP_WRITE);//选择要操作的AT24Cxx芯片，并告知要对其写入数据

WriteCurrent(add);

//写入指定地址

WriteCurrent(dat);

//向当前地址（上面指定的地址）写入数据

stop();

//停止数据传递

delaynms(4);

//1个字节的写入周期为1ms, 最好延时1ms以上 } 读数据步骤：

/*************************************************** 函数功能：从AT24Cxx中的当前地址读取数据 出口参数：x(储存读出的数据）

***************************************************/ unsigned char ReadCurrent(){ unsigned char x;start();

//开始数据传递

WriteCurrent(OP_READ);

//选择要操作的AT24Cxx芯片，并告知要读其数据

x=ReadData();

//将读取的数据存入x stop();

//停止数据传递

return x;

//返回读取的数据 } /*************************************************** 函数功能：从AT24Cxx中的指定地址读取数据 入口参数：set_add 出口参数：x

***************************************************/ unsigned char ReadSet(unsigned char set_add)// 在指定地址读取 { start();

//开始数据传递

WriteCurrent(OP_WRITE);

//选择要操作的AT24Cxx芯片，并告知要对其写入数据

WriteCurrent(set_add);

//写入指定地址

return(ReadCurrent());

//从指定地址读出数据并返回 }

单总线协议————数据传输低位在前——ｐ２３７ １，初始化单总线器件

初始化时序程序：

函数功能：将DS18B20传感器初始化，读取应答信号 出口参数：flag

***************************************************/ bit Init_DS18B20(void){ bit flag;

//储存DS18B20是否存在的标志，flag=0，表示存在；flag=1，表示不存在

DQ = 1;

//先将数据线拉高

for(time=0;time<2;time++)//略微延时约6微秒

;DQ = 0;

//再将数据线从高拉低，要求保持480~960us for(time=0;time<200;time++)//略微延时约600微秒

;

//以向DS18B20发出一持续480~960us的低电平复位脉冲

DQ = 1;

//释放数据线（将数据线拉高）

for(time=0;time<10;time++)

;//延时约30us（释放总线后需等待15~60us让DS18B20输出存在脉冲）

flag=DQ;

//让单片机检测是否输出了存在脉冲（DQ=0表示存在）

for(time=0;time<200;time++)//延时足够长时间，等待存在脉冲输出完毕

;return(flag);

//返回检测成功标志 }

单总线通信协议中存在两种写时隙：写0写1。主机采用写1时隙向从机写入1，而写0时隙向从机写入0。所有写时隙至少要60us，且在两次独立的写时隙之间至少要1us的恢复时间。两种写时隙均起始于主机拉低数据总线。产生1时隙的方式：主机拉低总线后，接着必须在15us之内释放总线，由上拉电阻将总线拉至高电平；产生写0时隙的方式为在主机拉低后，只需要在整个时隙间保持低电平即可（至少60us）。在写时隙开始后15~60us期间，单总线器件采样总电平状态。如果在此期间采样值为高电平，则逻辑1被写入器件；如果为0，写入逻辑0。

下图为写时隙（包括1和0）时序

上图中黑色实线代表系统主机拉低总线，黑色虚线代表上拉电阻将总线拉高。下面是代码：

WriteOneChar(unsigned char dat){ unsigned char i=0;for(i=0;i<8;i++)

{

DQ =1;

// 先将数据线拉高

_nop_();

//等待一个机器周期

DQ=0;

//将数据线从高拉低时即启动写时序

DQ=dat&0x01;

//利用与运算取出要写的某位二进制数据，//并将其送到数据线上等待DS18B20采样

for(time=0;time<10;time++)

;//延时约30us，DS18B20在拉低后的约15~60us期间从数据线上采样

DQ=1;

//释放数据线

for(time=0;time<1;time++)

;//延时3us,两个写时序间至少需要1us的恢复期

dat>>=1;

//将dat中的各二进制位数据右移1位

}

for(time=0;time<4;time++)

;//稍作延时,给硬件一点反应时间 }

对于读时隙，单总线器件仅在主机发出读时隙时，才向主机传输数据。所有主机发出读数据命令后，必须马上产生读时隙，以便从机能够传输数据。所有读时隙至少需要60us，且在两次独立的读时隙之间至少需要1us恢复时间。每个读时隙都由主机发起，至少拉低总线1us。在主机发出读时隙后，单总线器件才开始在总线上发送1或0。若从机发送1，则保持总线为高电平；若发出0，则拉低总线。

当发送0时，从机在读时隙结束后释放总线，由上拉电阻将总线拉回至空闲高电平状态。从机发出的数据在起始时隙之后，保持有效时间15us，因此主机在读时隙期间必须释放总线，并且在时隙起始后的15us之内采样总线状态。

下图给出读时隙（包括0或1）时序

图中黑色实线代表系统主机拉低总线，灰色实线代表总局拉低总线，而黑色的虚线则代表上拉电阻总线拉高。代码为：

unsigned char ReadOneChar(void){

unsigned char i=0;

unsigned char dat;//储存读出的一个字节数据

for(i=0;i<8;i++)

{

DQ =1;

// 先将数据线拉高

_nop_();

//等待一个机器周期

DQ = 0;

//单片机从DS18B20读书据时,将数据线从高拉低即启动读时序

dat>>=1;

_nop_();

//等待一个机器周期

DQ = 1;

//将数据线“人为”拉高,为单片机检测DS18B20的输出电平作准备

for(time=0;time<2;time++)

;

//延时约6us，使主机在15us内采样

if(DQ==1)

dat|=0x80;//如果读到的数据是1，则将1存入dat

else

dat|=0x00;//如果读到的数据是0，则将0存入dat

//将单片机检测到的电平信号DQ存入r[i]

for(time=0;time<8;time++)

;

//延时3us,两个读时序之间必须有大于1us的恢复期

}

return(dat);

//返回读出的十进制数据 }

每个单总线器件内部都光刻了一个全球唯一的64位二进制序列码，用于该单总线器件的识别

SPI总线协议

SPI总线有四种工作方式(SP0, SP1, SP2, SP3)，其中使用的最为广泛的是SPI0和SPI3方式。

SPI是一个环形总线结构，由ss(cs)、sck、sdi、sdo构成，其时序其实很简单，主要是在sck的控制下，两个双向移位寄存器进行数据交换。

上升沿发送、下降沿接收、高位先发送。

上升沿到来的时候，sdo上的电平将被发送到从设备的寄存器中。

下降沿到来的时候，sdi上的电平将被接收到主设备的寄存器中。读代码：

unsigned char ReadCurrent(void){

unsigned char i;unsigned char x=0x00;

//储存从X5045中读出的数据

SCK=1;

//将SCK置于已知的高电平状态

for(i = 0;i < 8;i++){

SCK=1;

//拉高SCK

SCK=0;

//在SCK的下降沿输出数据

x<<=1;//将x中的各二进位向左移一位，因为首先读出的是字节的最高位数据

x|=(unsigned char)SO;//将SO上的数据通过按位“或“运算存入 x

} return(x);

//将读取的数据返回

} 写代码：

void WriteCurrent(unsigned char dat){

unsigned char i;SCK=0;

//将SCK置于已知的低电平状态

for(i = 0;i < 8;i++)// 循环移入8个位

{

SI=(bit)(dat&0x80);

//通过按位“与”运算将最高位数据送到S

//因为传送时高位在前，低位在后

SCK=0;

SCK=1;

//在SCK上升沿写入数据

dat<<=1;

//将y中的各二进位向左移一位，因为首先写入的是字节的最高位

} } RS232通讯协议 串行通讯方式3 RS485通讯协议 串行通讯方式1

第四篇：STC单片机串口在线烧录芯片问题总结

STC单片机串口在线烧录芯片问题总结

在一个偶然和朋友聊天中了解了STC单片机芯片，从此一发不可收拾。当时我看中STC芯片的一个主要原因是因为它有AD转换功能和在线烧录功能。用到现在算起来也大致有三、四年的时间了，在此期间用了不少STC不同型号的芯片。总的来讲这个芯片还是比较好使的，但在烧录过程中也碰到不少麻烦，现在把它罗列如下，以便和同行们一起交流、探讨和学习。

第一种情况是通过USB转串口烧录。曾经成功过一段时间，但后来不知道为什么再也烧录不进去了，直到现在也不明白其中的道理。查了一些资料说是USB转串口的芯片问题，需要专用芯片的USB转串口。我也信了，但从此给我的印象是-------STC单片机烧录程序时是要挑芯片的。

第二种情况是串口烧录时有些232芯片不好用，一打听才知道是232芯片不好，不能用国产的要用进口的，我又专门去买了一批7元多一片的进口232芯片，结果-------没有成功过。不得已只好换回用国产的，哎！好了，谢天谢地！阿弥多佛！看来STC芯片串口在线烧录不但挑USB转串口的芯片，还挑232芯片。

第三种情况是同一批板子、同一批232芯片有些板子能在线烧录程序，而有些板子却不能烧录程序，实在没办法。还好本次产品是采用PLCC封装的，只好把不能烧录的芯片拔到可以烧录的板子上去烧录好再拔插回去，说到这里有人可能会怀疑不能烧录的板子232芯片或外围电路有问题，我当时的直觉也是这样的，但是我板子232口只要烧录好程序，工作时通讯一切正常，这又作何解释？不可思议！

第四种情况（也是我偶然发现的）5v的STC15F104E芯片，有时候能烧录，有时候不能烧录，不能烧录的概率在90%以上，真是莫名其妙。摸索了将近一天时间才发现串口接上后（板子在没有上电的时候）STC芯片电源脚有约3v电压，我想想可能是从串口反串回来的，有这3v电压的存在，芯片就如同没有掉电，所以也就烧录不进去。我就用镊子把电源到地短接一下，目的是进行放电。然后马上给板子上电，哎~~~成了！并且屡试不爽。有类似情况的朋友也不妨一试。哈。。

第五种情况是我有一批板子用的是STC12LE5A60S2 QFP44封装，在我的笔记本上用串口烧录成功率为100%，而到我台式机上用串口烧录时成功率却为0%，是我台机的串口有问题吗？非也！台机串口烧录STC15F104E和其它是好的，但是对付本批次板却是无计可施，最后无论我如何绞尽脑汁也不得其解，只好怀疑是板子在设计时有问题，但是设计有问题的板子为什么在笔记本上烧录又是好的呢？只能说-------STC芯片串口在线烧录不但挑USB转串口的芯片、挑232芯片，还挑电脑。

第六种情况是同一块板子今天能烧录进去，过一段时间又烧录不进去了，再放一段时间又能烧录进去了。唉~~~看来STC芯片串口在线烧录不但挑USB转串口的芯片、挑232芯片、挑电脑，还要看它的心情。

我晕！STC的芯片真的是让人欢喜让人忧。

第五篇：linux串口触摸屏设计总结

Linux serial touch 设计总结

概述：

最近在做嵌入式linux下串口触摸屏设计，遇到一些问题，经过查找资料和请教同事，总算把问题解决了，事后有把linux相关的内核代码仔细看了一遍，为了有点成果，特别写了个总结。如有任何问题请联系yxj_5421@163.com，转载请标明出处。

系统资源：

Linux：2.6.36

UI：QT+TSLIB 硬件资源不关心

设计方法：

有两种实现途径。

1、是将要使用的串口单独拿出来，作为一个platform总线设备实现，在嵌入式平台mach文件里面，加上串口中断号和寄存器首地址，然后将这个串口注册成一个platform总线设备。在驱动probe函数里面需要得到这个串口中断号以及寄存器映射地址，通过寄存器映射地址设置串口波特率，数据位，停止位等，通过中断号注册中断等，然后调用input_register_device注册一个input设备。在中断里面得到外面触摸屏的数据，然后根据input touch协议上报触摸数据。这种方法实现简单明了，不需要和linux的tty，serio等打交道。但是要求知道串口硬件spec，比如寄存器等，而且这个串口就只能给触摸屏使用了，不能作为tty使用。因为是嵌入式开发，因此很容易知道硬件spec，而且嵌入式平台一旦确定，那么这个串口肯定就是给触摸屏使用了。因此在嵌入式平台上，推荐使用这个方法。

是将串口作为一个serio总线设备，利用linux内核提供serio总线驱动，通过设置对应的串口，调用serport提供的函数将串口当做serio总线设备，在驱动里面需要按照serio总线设备驱动的框架来实现，这方面的例子linux里面有很多，比如touchright.c，在模块init函数里面调用serio_register_driver注册serio总线设备驱动，如果serio总线上对应的serio设备存在，就调用connect函数，在这个函数里面调用input_register_device注册一个input设备。具体驱动不再分析了，很简单，相信各位都能看的懂。

至此，两种方法都实现了串口触摸屏的驱动，讲到这里是不是就完了，非也，本文的重点还在后面，请看下面分析：

第一种方法只要驱动模块被加载，就会在/dev/input下面创建一个eventx节点，tslib就能访问这个节点，获得触摸坐标，然后送给qt。第二种方法驱动模块加载后，并没有创建eventx节点，也就是说connect函数没有被调用，按照linux驱动模型来看，就是serio总线上还没有对应的serio设备，因此驱动加载时没有对应的设备，就不会调用connect函数，这时的串口还是作为一个linux tty设备存在。

我遇到的问题就是serio驱动加载了，但是没有创建eventx节点，查找资料也只有一个说是要把tty设置成N_MOUSE，然后读，说的不清楚，也不知道怎么实现，经过自己摸索，终于把问题解决了。

2、Linux 启动后串口形式： Linux一启动是将串口作为tty来设置的。看下的调用：

start_kernel

init/main.c大家对这个函数不陌生吧，linux启动过程中重要的一个函数

console_init();

drivers/tty/tty_io.c

tty_register_ldisc(N_TTY, &tty_ldisc_N_TTY);drivers/tty/tty_idisc.c 给串口注册一个tty链路层处理函数ops。

现在我们需要写一个上层的应用程序，对这个tty进行设置，需要设置波特率，数据位，停止位等，最重要的是要将这个tty设备设置成一个serio总线设备，然后把它注册在serio总线上，请看下面的代码：

fd = open(device, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NONBLOCK);

if(fd < 0){

setline(fd, type->flags, type->speed);ldisc = N_MOUSE;if(ioctl(fd, TIOCSETD, &ldisc)){

} fprintf(stderr, “inputattach: can't set line disciplinen”);return EXIT_FAILURE;

} fprintf(stderr, “inputattach: '%s'-%sn”, device, strerror(errno));return 1;

里面的device就是对应要使用的那个串口，linux里面一般是/dev/ttyS0，首先是打开串口 open(device, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NONBLOCK)接着设置波特率等 setline(fd, CS8, B9600);static void setline(int fd, int flags, int speed){

} struct termios t;tcgetattr(fd, &t);t.c_cflag = flags | CREAD | HUPCL | CLOCAL;t.c_iflag = IGNBRK | IGNPAR;t.c_oflag = 0;t.c_lflag = 0;t.c_cc[VMIN ] = 1;t.c_cc[VTIME] = 0;cfsetispeed(&t, speed);cfsetospeed(&t, speed);tcsetattr(fd, TCSANOW, &t);devt = type->type |(id << 8)|(extra << 16);if(ioctl(fd, SPIOCSTYPE, &devt)){ fprintf(stderr, “inputattach: can't set device typen”);} return EXIT_FAILURE;

read(fd, NULL, 0);

接下来就是重点了

ldisc = N_MOUSE;if(ioctl(fd, TIOCSETD, &ldisc))

跟踪代码到内核层ioctl：

long tty_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)

drivers/tty/tty_io.c case TIOCSETD: return tiocsetd(tty, p);

drivers/tty/tty_io.c

tty_set_ldisc(tty, ldisc);drivers/tty/tty_idisc.c，ldisc等于N_MOUSE new_ldisc = tty_ldisc_get(ldisc);

ldops = get_ldops(disc);

这段代码需要得到N_MOUSE的链路层，先在tty_ldiscs里面查找是否有N_MOUSE链路层的处理函数ops，如果没有，就需要加载serport模块，看看这个模块init函数 retval = tty_register_ldisc(N_MOUSE, &serport_ldisc);注册一个N_MOUSE链路层的处理函数ops 创建一个新的N_MOUSE链路层new_ldisc，接着调用 tty_ldisc_assign(tty, new_ldisc);

把新的链路层放在tty里面 retval = tty_ldisc_open(tty, new_ldisc);打开这个新的链路层

至此，已经给串口增加了一个N_MOUSE的链路层，并且把链路层的处理函数也注册进去了。这个串口当前的链路层就是N_MOUSE。目前为止串口还只是个tty设备，并没有注册到serio总线上。继续看我们的应用程序：

devt = type->type |(id << 8)|(extra << 16);if(ioctl(fd, SPIOCSTYPE, &devt)){

fprintf(stderr, “inputattach: can't set device typen”);

return EXIT_FAILURE;} ret = ld->ops->open(tty)

ld->ops就是serport注册的serport_ldisc static int serport_ldisc_open(struct tty_struct *tty)drivers/input/serio/serport.c 这个函数里面会创建一个serport结构体，并初始化

调用

long tty_ioctl(struct file *file, unsigned int cmd, unsigned long arg)

drivers/tty/tty_io.c retval = ld->ops->ioctl(tty, file, cmd, arg);static int serport_ldisc_ioctl(struct tty_struct * tty, struct file * file, unsigned int cmd, unsigned long arg)设置

serport->id.proto = type & 0x000000ff;serport->id.id

=(type & 0x0000ff00)>> 8;serport->id.extra =(type & 0x00ff0000)>> 16;这里三个值一定要和serio总线驱动里面对应的值一致，serio总线就是靠它们来给设备和驱动建立联系的。

调用

read(fd, NULL, 0);跟踪代码到内核层tty_read：

static ssize_t tty_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count，loff_t *ppos)(ld->ops->read)(tty, file, buf, count)

这个ld就是tty当前的链路层结构，上面我们已经设置N_MOUSE为tty的当前链路层，因此ld->ops就是serport注册的serport_ldisc static ssize_t serport_ldisc_read(struct tty_struct * tty, struct file * file, unsigned char __user * buf, size_t nr)

serio_register_port(serport->serio);

serio_init_port(serio);

serio_queue_event(serio, owner, SERIO_REGISTER_PORT);注册一个serio总线设备，关于serio总线，网络有很多资料介绍，这里就不说了。至此，我们的串口设备已经当做serio总线设备注册在serio总线上了，如果相应的驱动也在serio总线上，就会进行设备和驱动的匹配，然后调用驱动里面的connect函数，在这个函数里面就会创建input节点。我们的驱动和设备已经运行起来了，现在看看数据是如何传递的

先看具体串口中断函数： 我们以altera_uart.c为例： altera_uart_interrupt

altera_uart_rx_chars(pp)

tty_flip_buffer_push(port->state->port.tty);

flush_to_ldisc(&tty->buf.work);

disc->ops->receive_buf(tty, char_buf，flag_buf, count);disc->ops就是serport注册的serport_ldisc static void serport_ldisc_receive(struct tty_struct *tty, const unsigned char *cp, char *fp, int count)

serio_interrupt(serport->serio, cp[i], ch_flags);

ret = serio->drv->interrupt(serio, data, dfl);drv->interrupt就是我们驱动函数提供一个函数，它每次接受一个字符，在这个函数里面，接受到足够信息后，就能得到触摸屏坐标信息，然后通过input_report上报上去。看看数据处理流程图：

总结：

要想让基于serio总线驱动的串口触摸屏能正常工作，在linux内核需要加载驱动模块，serport模块。还需要一个上层应用程序，这个程序需要进行以下工作

1、打开你要使用的串口，比如

open(device, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NONBLOCK)

device为/dev/ttyS0

2、设置串口波特率等，和你的串口触摸屏一致

3、给串口增加一个N_MOUSE链路层

4、设置你的串口触摸屏type，id，extra

5、读串口read(fd, NULL, 0);