C語言實(shí)現(xiàn)串行通信接口程序

1、C語言實(shí)現(xiàn)串行通信接口程序本文說明了異步串行通信(rs-232)的工作方式，探討了查詢和中斷兩種軟件接口利弊，并給出兩種方式的c語言源程序。串行通信接口是計(jì)算機(jī)的i/o通道之一，以最簡單方式組成的串行雙工線路只需兩條信號(hào)線和一條公共地線，因此串行通信既有線路簡單的優(yōu)點(diǎn)同時(shí)也有它的缺點(diǎn)，即通信速率無法同并行通信相比，實(shí)際上eia rs-232c在標(biāo)準(zhǔn)條件下的最大通信速率僅為20kb/s。 盡管如此，大多數(shù)外設(shè)都提供了串行口接口，尤其在工業(yè)現(xiàn)場rs-232c的應(yīng)用更為常見。ibm pc及兼容機(jī)系列都有rs-232的適配器，操作系統(tǒng)也提供了編程接口，系統(tǒng)接口分為dos功能調(diào)用和b

2、ios功能調(diào)用兩種：dos int 21h的03h和04h號(hào)功能調(diào)用為異步串行通信的接收和發(fā)送功能；而bios int 14h有4組功能調(diào)用為串行通信服務(wù)，但dos和bios功能調(diào)用都需握手信號(hào)，需數(shù)根信號(hào)線連接或彼此間互相短接，最為不便的是兩者均為查詢方式，不提供中斷功能，難以實(shí)現(xiàn)高效率的通信程序，為此本文采用直接訪問串行口硬件端口地址的方式，用c語言編寫了串行通信查詢和中斷兩種方式的接口程序。1.串行口工作原理 微機(jī)串行通信采用eia rs-232c標(biāo)準(zhǔn)，為單向不平衡傳輸方式，信號(hào)電平標(biāo)準(zhǔn)±12v，負(fù)邏輯，即邏輯1(marking

3、)表示為信號(hào)電平-12v，邏輯0(spacing)表示為信號(hào)電平+12v，最大傳送距離15米，最大傳送速率19.6k波特，其傳送序列如圖1，平時(shí)線路保持為1，傳送數(shù)據(jù)開始時(shí)，先送起始位(0),然后傳8(或7，6，5)個(gè)數(shù)據(jù)位(0，1)，接著可傳1位奇偶校驗(yàn)位，最后為12個(gè)停止位(1)，由此可見，傳送一個(gè)ascii字符(7位)，加上同步信號(hào)最少需9位數(shù)據(jù)位。t8s12300.gif;圖1 串行通信的工作相當(dāng)復(fù)雜，一般采用專用芯片來協(xié)調(diào)處理串行數(shù)據(jù)的發(fā)送接收，稱為通用異步發(fā)送/接收器(uart)，以節(jié)省cpu的時(shí)間，提高程序運(yùn)行效率，ibm pc系列采用8250 uart來處理

4、串行通信。 在bios數(shù)據(jù)區(qū)中的頭8個(gè)字節(jié)為4個(gè)uart的端口首地址，但dos只支持2個(gè)串行口：com1(基地址0040：0000h)和com2(基地址0040：0002h)。8250 uart共有10個(gè)可編程的單字節(jié)寄存器，占用7個(gè)端口地址，復(fù)用地址通過讀/寫操作和線路控制寄存器的第7位來區(qū)分。這10個(gè)寄存器的具體功能如下：com1(com2) 寄存器端口地址 功能 dlab狀態(tài)3f8h(2f8h) 發(fā)送寄存器(寫) 03f8h(2f8h) 接收寄存器(讀) 03f8h(2f8h) 波特率因子低字節(jié)&#

5、160;13f9h(2f9h) 波特率因子高字節(jié) 13f9h(2f9h) 中斷允許寄存器 03fah(2fah) 中斷標(biāo)志寄存器3fbh(2fbh) 線路控制寄存器3fch(2fch) modem控制寄存器3fdh(2fdh) 線路狀態(tài)寄存器3feh(2feh) modem狀態(tài)寄存     器注：dlab為線路控制寄存器第七位在編寫串行通信程序時(shí)，若采用低級(jí)方式，只需訪問uart的這10個(gè)寄存器即可，相對(duì)于直接控制通信的各個(gè)參量是方便可靠多了。其中modem控制/狀態(tài)寄存器用于調(diào)制解調(diào)

6、器的通信控制，一般情況下不太常用；中斷狀態(tài)/標(biāo)志寄存器用于中斷方式時(shí)的通信控制，需配合硬件中斷控制器8259的編程；波特率因子高/低字節(jié)寄存器用于初始化串行口時(shí)通信速率的設(shè)定；線路控制/狀態(tài)寄存器用于設(shè)置通信參數(shù)，反映當(dāng)前狀態(tài)；發(fā)送/接收寄存器通過讀寫操作來區(qū)分，不言而喻用于數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。uart可向cpu發(fā)出一個(gè)硬件中斷申請(qǐng)，此中斷信號(hào)接到中斷控制器8259，其中com1接irq4(中斷och)，com2接irq3(中斷obh)。用軟件訪問8259的中斷允許寄存器(地址21h)來設(shè)置或屏蔽串行口的中斷，需特別指出的是，設(shè)置中斷方式串行通信時(shí)，modem控制寄存器的第三位必須置1，此時(shí)cp

7、u才能響應(yīng)uart中斷允許寄存器許可的任何通信中斷。2.編程原理程序1為查詢通信方式接口程序，為一典型的數(shù)據(jù)采集例程。其中bioscom()函數(shù)初始化com1(此函數(shù)實(shí)際調(diào)用bios int 14h中斷0號(hào)功能)。這樣在程序中就避免了具體設(shè)置波特率因子等繁瑣工作，只需直接訪問發(fā)送/接收寄存器(3f8h)和線路狀態(tài)寄存器(3fdh)來控制uart的工作。線路狀態(tài)寄存器的標(biāo)志內(nèi)容如下：第0位 1=收到一字節(jié)數(shù)據(jù)第1位 1=所收數(shù)據(jù)溢出第2位 1=奇偶校驗(yàn)錯(cuò)第3位 1=接收數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)出錯(cuò)第4位 1=斷路檢測第5位 1=發(fā)送

8、保存寄存器空第6位 1=發(fā)送移位寄存器空第7位 1=超時(shí)當(dāng)?shù)?位為1時(shí)，標(biāo)志uart已收到一完整字節(jié)，此時(shí)應(yīng)及時(shí)將之讀出，以免后續(xù)字符重疊，發(fā)生溢出錯(cuò)誤，uart有發(fā)送保持寄存器和發(fā)送移位寄存器。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，程序?qū)?shù)據(jù)送入保持寄存器(當(dāng)此寄存器為空時(shí))，uart自動(dòng)等移位寄存器為空時(shí)將之寫入，然后把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成串行形式發(fā)送出去。本程序先發(fā)送命令，然后循環(huán)檢測，等待接收數(shù)據(jù)，當(dāng)超過一定時(shí)間后視為數(shù)據(jù)串接收完畢。若接收到數(shù)據(jù)后返回0，否則返回1。若以傳送一個(gè)ascii字符為例，用波特率9600 b/s，7個(gè)數(shù)據(jù)位，一個(gè)起始位，一個(gè)停止位來初始化uart，則計(jì)算機(jī)1秒可發(fā)

9、送/接收的最大數(shù)據(jù)量僅為9600/9=1074字節(jié)，同計(jì)算機(jī)所具有的高速度是無法相比的，cpu的絕大部分時(shí)間耗費(fèi)在循環(huán)檢測標(biāo)志位上。在一個(gè)有大量數(shù)據(jù)串行輸入/輸出的應(yīng)用程序中，這種消耗是無法容忍的，也不是一種高效率通信方式，而且可以看到，在接收一個(gè)長度未知的數(shù)據(jù)串時(shí)，有可能發(fā)生遺漏。程序2是一組中斷方式通信接口程序。微機(jī)有兩條用于串行通信的硬件中斷通道irq3(com2)和irq4(com1)，對(duì)應(yīng)中斷向量為obh和och，可通過設(shè)置中斷屏蔽寄存器(地址21h)來開放中斷。置1時(shí)屏蔽該中斷，否則開放中斷。硬件中斷例程必須在程序末尾往中斷命令寄存器(地址20h)寫入20h，mov al

10、， 20hout 20h， al用以將當(dāng)前中斷服務(wù)寄存器清零，避免中斷重復(fù)響應(yīng)。每路uart有4組中斷，程序可通過中斷允許寄存器(3f9h)來設(shè)置開放那路中斷。這4組中斷的位標(biāo)志如     下：第0位 1=接收到數(shù)據(jù)第1位 1=發(fā)送保持寄存器為空第2位 1=接收數(shù)據(jù)出錯(cuò)第3位 1=modem狀態(tài)寄存器改變第47位為0在中斷例程中檢查uart的中斷標(biāo)志寄存器(3fah)，確定是哪一組事件申請(qǐng)中斷。該寄存器第0位為0時(shí)表示有中斷申請(qǐng)，響應(yīng)該中斷并采取相應(yīng)措施后，uart自動(dòng)復(fù)位中斷標(biāo)志；第2，1位標(biāo)志中斷類型

11、，其位組合格式如下：代碼 中斷類型 復(fù)位措施11接收出錯(cuò)讀線路狀態(tài)寄存器10接收到數(shù)據(jù)讀接收寄存器01發(fā)送寄存器空輸出字符至發(fā)送寄存器00modem狀態(tài)改變讀modem狀態(tài)寄存器這4組中斷的優(yōu)先級(jí)為0號(hào)最低，3號(hào)最高。在本組程序中，函數(shù)setinterrupt()和clearinterrupt()設(shè)置和恢復(fù)串行通信中斷向量；cominit()初始化指定串行口并開放相應(yīng)中斷；sendcomdata()和getcomeomdata()用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)串；com1()和com2()為中斷例程，二者均調(diào)用fax2()函數(shù)，fax2()函數(shù)為實(shí)際處理數(shù)據(jù)接收和發(fā)送的例程。明確了串行

12、口的工作原理，就不難理解其具體程序。3.結(jié)論上述程序采用c語言編寫，在borland c+2.0集成環(huán)境中調(diào)試通過，為簡單起見，只考慮了使用發(fā)送/接收兩條信號(hào)線的情況，并未考慮使用握手信號(hào)線。在實(shí)際應(yīng)用中這兩組程序尚有一些可修改之處。比如，中斷接收程序中的緩沖區(qū)可改為循環(huán)表，以防數(shù)據(jù)溢出，盡可能保留最新數(shù)據(jù)。由于筆者水平所限，文中不足疏漏之處尚希行家指正。程序1：static int receive_delay=10000;int may(unsigned par,char *comm,char *ss)int c

13、s=0,j=0;char *p;bioscom(0,par,0); /com1loop:p=comm;inportb(0x3f8); /resetdo while(inportb(0x3f8+5)&0x20)=0); outportb(0x3f8,*p+);while(*p); /send commandos=0;j=0;do if(inportb(0x3fd)&0x01)=0)if(osreceive_delay) break;else  cs+;continue;&

14、#160; ssj+=inportb(0x3f8); cs=0;while(l);ssj='0'if(j) return 0;else return 1;程序2：#include <stdio.h>#include <stdlib.h>#include <string.h>#include <bios.h>    #inolude <dos.h>#define maxsize

15、60;4096#define send 2#define receive 1#define com1 0#define com2 1static unsigned char hardinterrupt=0;struct cominterruptint portadd;int intbit;char bufmaxsize,*comm;int bufh,recount,sendcount;com2=0x3f8,0x0c,"&quo

16、t;,"",0,0,0,0x2f8,0x0b,"","",0,0,0 void static interrupt (*old_com2)(void);vold interrupt coml(vold);void interrupt com2(void);void fax2(int comnum);void setinterrupt(int comnum);void clearinterrupt(int

17、60;comnum);void cominit(int comnum, int para, int interruptmark);void sendcomdata (int comnum,char *command);int getcomdata (int comnum, char *buf);void interrupt com1(void)fax2(0);void interrupt com2(void

18、)fax2(1);/ set cominterrupt, comnum 0=com1, 1=com2void setinterrupt (int comnum)old_comcomnum=getvect(bit);if (!oomnum)setvect(bit,coml); /com1elsesetvect(bit,com2); /com2/set hard inthardinterrup

19、t = inportb(0x21);if(comnum)outportb(0x21,hardinterrupt&0     xf7); /com2 ,0elseoutportb(0x21,hardinterrupt&0xef); /com1 0,void clear interrupt(int comnum)if(comnum)outportb(0x21,hardinterrupt | 0x08); /com2elseoutportb(0x

20、21,hardinterrupt|0x10); /com1setvect(bit,old_comcomnum);for( i=0;i<maxsize;i+) comcomnum.bufi='0'comcomnum.sendcount=comcomnum.recount=comcomnum.bufh=0;outportb(comcomnum.portadd+1,0);outportb(comcomnum.por tadd+4,0x0);void fax2(int i)/i=o,com1; i=1, com2 unsigned char mark