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一、系统设计要求
虚拟终端com1发数据给单片机com1，接收后将数据重新发给com3。
com3发送到数据：帧头(1、2帧)+数据类型(3帧)+数据块(4、5帧)+效验位(6、7帧)
帧头：共2帧，55 AA
数据类型：共1帧，01时控制LED灯，02时控制蜂鸣器
数据块：共2帧，第一帧为高8位，第二帧为低8位，两帧合并为16位2进制，用于控制LED亮/蜂鸣器发声时间。
效验位：共2帧，第一帧为和效验，第二帧为异或效验。
com1将数据重新的数据：发送到数据不是将接收到的数据全部发送给com3，而是第3-5帧数据发送给com3。
二、系统设计原理
本次实验采取"边接收边处理式"的思路。
由于串口通信是一帧一帧接收的，所以我们可以每接收一帧就判断帧头数据的正确性。
至于com1要重新发送的数据，可以定义一个数组recv_buf用于存储com1要发送的数据。
使用switch-case语句，分支0、1，分别判断帧头数据55和AA后,进入下一个分支。
分支2接收类型+代码快（共3帧），并将3帧存储到数组recv_buf，同时定义两个专门计算效验值的变量（和效验变量sum_check和异或效验变量xor_check），在分支2中计算出第3-5帧的和效验值、异或效验值。
然后进入分支3、4，用于判断计算出的和效验、异或效验值是否与接收到效验帧数据相同。如果和效验和异或效验位正确，则接收完成标志位recv_flag置1，代表接收数据完成且正确 。
主程序中，在recv_flag==1的基础上进行，根据类型数据帧，采用switch-case语句分别处理LED/蜂鸣器。
持续时间：高8位左移8位+低8位
LED发亮持续时间：led_data=recv_buf[1]<<8+recv_buf[2];
蜂鸣器发声时间：beep_data=recv_buf[1]<<8+recv_buf[2];
注：recv_buf[0]是数据类型，recv_buf[1]是高8位，recv_buf[2]是低8位。
三、硬件设计
3.1串口设计
com1发送端TXD接com2发送端TXD，com1接收端RXD接com2接收端RXD。
虚拟终端RXD接TXD（因为单片机发送数据给com3，而虚拟终端可以理解为虚拟串口com3）。
3.2LED电路设计
LED灯采用共阳极接法，左端接电源（高电平1），右端通过电阻接P1^0，P1^0低电平时，LED导通，发亮；P1^0高电平时，LED不导通，不亮（熄灭）。
3.3蜂鸣器设计
R2右端接到P1^7，P1^7为低电平时，三极管导通，+5V电源（提供电压电流的作用）与蜂鸣器连接，蜂鸣器正极为高电平；P1^7为高电平，三极管不导通，蜂鸣器正极为低电平。
四、软件设计
4.1串口初始化
波特率9600b/s，晶振频率为11.0592Mhz，串口工作方式1(8位异步通信，波特率可变)，定时器T1的工作方式2(8位自动重载)。
void UartInit(void) //9600bps@11.0592MHz
{
PCON &= 0x7F; //波特率不倍速
SCON = 0x50; //8位数据,可变波特率
TMOD &= 0x0F; //设置定时器模式
TMOD |= 0x20; //设置定时器模式
TL1 = 0xFD; //设置定时初始值
TH1 = 0xFD; //设置定时重载值
ET1 = 0; //禁止定时器中断
ES=1; //串口中断打开
TR1 = 1; //定时器1开始计时
}
4.2接收中断
帧头判断55 AA==>将3帧(1帧类型+2帧数据块),计算和效验值、异或效验值==>判断和效验、异或效验是否正确==>正确则接收完成标志位recv_flag置1。
不直接用数组recv_buf来存储接收数据，因为recv_buf存储的数据用于发送给com3，而单片机只将一部分数据发送给com3，不能将接收到的数据全存储到recv_buf。需要定义recv_data(中间值)，用于接收com3发来的数据。
void ES_timers() interrupt 4 //接收中断
{
static unsigned char machine_step=0;//分支变量
static unsigned char sum_check;//和效验
static unsigned char xor_check;//异或效验
if(RI)
{
RI=0; //RI清0
recv_data=SBUF;//接收数据
switch(machine_step)
{
case 0:
if(recv_data==0x55)//帧头：55
{
machine_step=1;
}
else
{
machine_step=0;
}
break;
case 1:
if(recv_data==0xAA)//帧头：AA
{
machine_step=2;
recv_cnt=0;
}
else
{
machine_step=0;
}
break;
case 2:
recv_buf[recv_cnt]=recv_data;//将单片机com1要发送到数据存储到数组recv_buf
recv_cnt++;
sum_check+=recv_data; //计算和效验
xor_check^=recv_data; //计算异或效验
if(recv_cnt>2) //存储完3个数据(类型01/02+代码快)后进入下一分支
{
machine_step=3;
}
else
{
machine_step=2;
}
break;
case 3:
if(sum_check==recv_data) //和效验正确
{
machine_step=4;
}
else
{
machine_step=0;
}
break;
case 4:
if(xor_check==recv_data) //异或效验正确
{
recv_flag=1;//接收正确
}
machine_step=0;
sum_check=0;//和效验变量清0
xor_check=0;//异或效验变量清0
recv_cnt=0;
break;
default:break;
}
}
}
4.3定时器T0初始化
void Timer0_Init(void) //1毫秒@11.0592MHz
{
TMOD &= 0xF0; //设置定时器模式
TMOD |= 0x01; //设置定时器模式
TL0 = 0x66; //设置定时初始值
TH0 = 0xFC; //设置定时初始值
TF0 = 0; //清除TF0标志
ET0=1; //定时器0中断打开
TR0 = 1; //定时器0开始计时
}
4.4定时器中断
void T0_timer() interrupt 1 //利用1ms计数，判断是否接收完成
{
TR0=0;
if(led_cnt<led_data)//LED发亮
{
LED=0;
led_cnt++;
}
else //LED灯灭
{
LED=1;
}
if(beep_cnt!=0) //蜂鸣器发声
{
Beep=~Beep;
beep_cnt--;
}
TL0 = 0x66; //设置定时初始值
TH0 = 0xFC; //设置定时初始值
TR0=1;
}
4.5发送数据函数
void sendByte(unsigned char dat) //发送一帧数据功能函数
{
SBUF=dat;
while(!TI);
TI=0;
}
void sendString(unsigned char *dat)//发送字符串函数
{
while(*dat != '\0')
{
sendByte(*dat++);
}
}
4.6主程序
#include <reg51.h>
#include "uart.h"
void Timer0_Init(); //定时器0函数声明
sbit LED=P1^0;//位定义
sbit Beep=P1^7;
void main()
{
UartInit(); //调用串口初始化函数
Timer0_Init();
EA=1; //总中断允许
while(1)
{
if(recv_flag==1)//接收完成
{
recv_flag=0;
sendString(recv_buf);//发送缓冲区数据
switch(recv_buf[0])//根据类型判断对LED处理还是蜂鸣器处理
{
case 0x01:
led_data=recv_buf[1]<<8;//高8位recv_buf[1]左移8位
led_data=led_data+recv_buf[2];//计算LED控制时间
led_cnt=0;
break;
case 0x02:
beep_data=recv_buf[1]<<8;//高8位recv_buf[1]左移8位
beep_data=beep_data+recv_buf[2];//计算蜂鸣器控制时间
beep_cnt=beep_data;
break;
default:clr_recvbuffer(recv_buf);//清除缓存
break;
}
}
}
}
4.7uart.h
#ifndef __UART_H__
#define __UART_H__
#include <reg51.h>
#include <stdio.h>
#define MAX_REX_NUM 20
#define MAX_timer_cnt 5
extern unsigned char recv_buf[MAX_REX_NUM];
extern unsigned char recv_cnt;
extern unsigned char start_timer;
extern unsigned char recv_timer_cnt;
extern unsigned char recv_flag;
extern unsigned int led_data;
extern unsigned int beep_data;
extern unsigned int led_cnt;
extern unsigned int beep_cnt;
void UartInit(void);
void sendByte(unsigned char dat);
void sendString(unsigned char *dat);
char putchar(char c);
void clr_recvbuffer(unsigned char *buf);
#endif五、结果展示
5.1控制LED
com3发送给com1的数据：55 AA 01 20 20 41 01
com1重新发回给com3的数据:01 20 20
结果：LED亮2020ms，2020ms后灭。
5.2控制蜂鸣器
com3发送给com1的数据：55 AA 02 20 20 42 02
com1重新发回给com3的数据:02 20 20
结果：蜂鸣器发声2020ms，2020ms后停止发声。
六、效验软件推荐
为方便读者们学习串口通信，为大家推荐效验计算工具。
链接：
异或校验/BCC校验计算-ME2在线工具 (metools.info)
亲爱的读者敬请期待，下一文更精彩！！！
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