C51-GPIO口模拟串口方法

（原文地址：https://www.cnblogs.com/wangchenxicool/articles/2395867.html）

随着单片机的使用日益频繁，用其作前置机进行采集和通信也常见于各种应用，一般是利用前置机采集各种终端数据后进行处理、存储，再主动或被动上报给管理站。这种情况下下，采集会需要一个串口，上报又需要另一个串口，这就要求单片机具有双串口的功能，但我们知道一般的51系列只提供一个串口，那么另一个串口只能靠程序模拟。

本文所说的模拟串口， 就是利用51的两个输入输出引脚如P1.0和P1.1，置1或0分别代表高低电平，也就是串口通信中所说的位，如起始位用低电平，则将其置0，停止位为高电平，则将其置1，各种数据位和校验位则根据情况置1或置0。至于串口通信的波特率，说到底只是每位电平持续的时间，波特率越高，持续的时间越短。如波特率为9600BPS，即每一位传送时间为1000ms/9600=0.104ms，即位与位之间的延时为为0.104毫秒。单片机的延时是通过执行若干条指令来达到目的的，因为每条指令为1-3个指令周期，可即是通过若干个指令周期来进行延时的，单片机常用11.0592M的的晶振，现在我要告诉你这个奇怪数字的来历。用此频率则每个指令周期的时间为(12/11.0592)us，那么波特率为9600BPS每位要间融多少个指令周期呢？指令周期s=(1000000/9600)/(12/11.0592)=96，刚好为一整数，如果为4800BPS则为96x2=192，如为19200BPS则为48，别的波特率就不算了，都刚好为整数个指令周期，妙吧。至于别的晶振频率大家自已去算吧。

现在就以11.0592M的晶振为例，谈谈三种模拟串口的方法。

方法一：延时法

通过上述计算大家知道，串口的每位需延时0.104秒，中间可执行96个指令周期。

#define uchar unsigned char
#define RXD P1_0
#define TXD P1_1
#define WRDYN 44 //写延时
#define RDDYN 43 //读延时

sbit P1_0 = 0x90;
sbit P1_1 = 0x91;
sbit P1_2 = 0x92;

/* 延时程序 */
void Delay2cp(unsigned char i)
{
    while(--i); //刚好两个指令周期。
}

/* 往串口写一个字节 */
void WByte(uchar input)
{
    uchar i = 8;
    TXD = (bit)0; //发送启始位

    Delay2cp(39);
    
    //发送8位数据位
    while(i--)
    {
        TXD = (bit)(input & 0x01);  //先传低位
        Delay2cp(36);
        input >>= 1;
    }
    
    //发送校验位(无)
    //...
    
    TXD = (bit)1; //发送结束位

    Delay2cp(46);
}

/* 从串口读一个字节 */
uchar RByte(void)
{
    uchar Output = 0;
    uchar i = 8;
    uchar temp = RDDYN;
    
    //发送8位数据位
    Delay2cp(RDDYN * 1.5); //此处注意，等过起始位
    while(i--)
    {
        Output >>= 1;
        if (RXD) Output |= 0x80; //先收低位
        Delay2cp(35); //(96-26)/2，另外的26个指令周期是循环占用的
    }
    
    //在指定的时间内搜寻结束位。
    while(--temp)
    {
        Delay2cp(1);
        if (RXD) break; //收到结束位便退出
    }
    
    return Output;
}

此种方法在接收上存在一定的难度，主要是采样定位存在需较准确，另外还必须知道每条语句的指令周期数。此法可能模拟若干个串口，实际中采用它的人也很多，但如果你用Keil C，本人不建议使用此种方法，上述程序在P89C52、AT89C52、W78E52三种单片机上实验通过。

方法二：计数法

51的计数器在每指令周期加1，直到溢出，同时硬件置溢出标志位。这样我们就可以通过预置初值的方法让机器每96个指令周期产生一次溢出，程序不断的查询溢出标志来决定是否发送或接收下一位。

/* 计数器初始化 */
void S2INI(void)
{
    TMOD |= 0x02; //计数器0，方式2
    TH0 = 0xA0; //预值为256-96=140，十六进制A0
    TL0 = TH0;
    TR0 = 1; //开始计数
    TF0 = 0;
}

void WByte(uchar input)
{
    uchar i = 8;
    TR0 = 1;
    
    TXD = (bit)0; //发送启始位
    
    WaitTF0();
    
    //发送8位数据位
    while(i--)
    {
        TXD = (bit)(input & 0x01); //先传低位
        WaitTF0();
        input >>= 1;
    }
    
    //发送校验位(无)
    //...
    
    //发送结束位
    TXD = (bit)1;
    
    WaitTF0();
    TR0 = 0;
}

/* 查询计数器溢出标志位 */
void WaitTF0( void )
{
    while(!TF0);
    TF0 = 0;
}

接收的程序，可以参考下一种方法，不再写出。这种办法个人感觉不错，接收和发送都很准确，另外不需要计算每条语句的指令周期数。

方法三：中断法

中断的方法和计数器的方法差不多，只是当计数器溢出时便产生一次中断，用户可以在中断程序中置标志，程序不断的查询该标志来决定是否发送或接收下一位，当然程序中需对中断进行初始化，同时编写中断程序。本程序使用Timer0中断。

#define TM0_FLAG P1_2 //设传输标志位

/* 计数器及中断初始化 */
void S2INI(void)
{
    TMOD |= 0x02; //计数器0，方式2
    TH0 = 0xA0; //预值为256-96=140，十六进制A0
    TL0 = TH0;
    TR0 = 0; //在发送或接收才开始使用
    TF0 = 0;
    ET0 = 1; //允许定时器0中断
    EA = 1; //中断允许总开关
}

/* 接收一个字符 */
uchar RByte()
{
    uchar Output = 0;
    uchar i = 8;
    TR0 = 1; //启动Timer0
    TL0 = TH0;
    WaitTF0(); //等过起始位
    
    //发送8位数据位
    while (i--)
    {
        Output >>= 1;
        if (RXD) Output |= 0x80; //先收低位
        WaitTF0(); //位间延时
    }
    
    while (!TM0_FLAG)
    {
        if (RXD) break;
    }
    
    TR0 = 0; //停止
    Timer0
    return Output;
}

/* 中断1处理程序 */
void IntTimer0() interrupt 1
{
    TM0_FLAG = 1; //设置标志位。
}

/* 查询传输标志位 */
void WaitTF0( void )
{
    while (!TM0_FLAG) ;
    TM0_FLAG = 0; //清标志位
}

中断法也是我推荐的方法，和计数法大同小异。发送程序参考计数法，相信是件很容易的事。

另外还需注明的是本文所说的串口就是通常的三线制异步通信串口（UART），只用RXD、TXD、GND。