一種基于C8051F310的UART擴展實(shí)現

　　引言

　　UART數據發(fā)送協(xié)議作為一種簡(jiǎn)單的數據發(fā)送協(xié)議，被大量的使用在當前各種數字外設的數據傳輸上。但是現在的PC機存在無(wú)UART接口或接口較少的問(wèn)題，當需要利用PC機對于多個(gè)數字設備同時(shí)處理問(wèn)題時(shí)，就需要在PC機上進(jìn)行UART擴展，這類(lèi)問(wèn)題在筆記本PC上尤為突出。通常這種問(wèn)題的解決方法有以下幾種方法：(1)利用USB接口通過(guò)相應的轉換設備進(jìn)行轉換。(2)利用PCI總線(xiàn)轉換卡獲得多個(gè)UART接口的擴展。前者優(yōu)點(diǎn)在于實(shí)現簡(jiǎn)單設備，成本低。后者優(yōu)點(diǎn)在于可以實(shí)現多個(gè)接口擴展且功能完善。但在實(shí)際使用中發(fā)現兩者都存在一個(gè)共同的問(wèn)題，即利用擴展獲得UART接口其工作性能不夠穩定，且存在不能完全實(shí)現多個(gè)UART接口的實(shí)時(shí)通訊。

　　為解決上述硬件方法在工程實(shí)現存在的不足，本文針對項目實(shí)際需要提出了一種利用C8051F310單片機實(shí)現多UART接口擴展方法。通過(guò)單片機作為數據收發(fā)的中繼器，實(shí)現對于多個(gè)UART采集的需要。

　　UART數據發(fā)送

　　8位UART數據傳輸主要利用RX，TX信號線(xiàn)實(shí)現數據的雙向傳輸(如圖1)。

　　當數據接收時(shí)，數據線(xiàn)RX首先處于接收準備狀態(tài)即RX呈高電平，根據UART數據發(fā)送協(xié)議，如果RX線(xiàn)有數據接收時(shí)，RX線(xiàn)被置為低電平，接收起始位，在起始位后是為數據位，當最后一幀數據接收完畢后，產(chǎn)生終止，終止位的作用為將RX線(xiàn)電平置高，是RX線(xiàn)處于等待狀態(tài)。

　　發(fā)送通過(guò)對于TX線(xiàn)上信號電平的操作實(shí)現對于數據的發(fā)送，發(fā)送初始狀態(tài)下TX線(xiàn)處于高電平，當啟動(dòng)發(fā)送后將TX線(xiàn)電平置低產(chǎn)生起始位，在一個(gè)波特率時(shí)鐘周期后將開(kāi)始發(fā)送數據，數據發(fā)送完畢后重新將TX電平置高使發(fā)送機處于等待狀態(tài)。

　　單個(gè)UART實(shí)現方法

　　本文利用C8051F310單片機作為軟件UART實(shí)現的平臺，主要方法是通過(guò)單片機的定時(shí)器產(chǎn)生波特率，根據波特率確定的位時(shí)間定時(shí)讀取(或發(fā)送)位數據信號，從而模擬了硬件UART的工作過(guò)程。具體的實(shí)現方法如下所述。

　　(1)硬件連接

　　在UART的軟件實(shí)現中主要是利用單片機模擬硬件UART的發(fā)送過(guò)程，因此我們利用C8051F310單片機中定時(shí)器T0工作的雙八位定時(shí)模式用于產(chǎn)生波特率，PC機A0工作在邊沿捕捉狀態(tài)以捕捉SW_RX端口的電平變化產(chǎn)生，判斷數據接收的初始和終止。具體的硬件連接如圖2。