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C語言實現(xiàn)串行通信接口程序
摘 要 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。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線和一條公共地線，因此串行通信既有線路簡單的優(yōu)點同時也有它的缺點，即通信速率無法同并行通信相比，實際上EIA RS-232C在標準條件下的最大通信速率僅為20Kb/S。
盡管如此，大多數(shù)外設都提供了串行口接口，尤其在工業(yè)現(xiàn)場RS-232C的應用更為常見。IBM PC及兼容機系列都有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功能調用和BIOS功能調用兩種：DOS INT 21H的03h和04h號功能調用為異步串行通信的接收和發(fā)送功能；而BIOS INT 14H有4組功能調用為串行通信服務，但DOS和BIOS功能調用都需握手信號，需數(shù)根信號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
微機串行通信采用EIA RS-232C標準，為單向不平衡傳輸方式，信號電平標準±12V，負邏輯，即邏輯1(MARKING)表示為信號電平-12V，邏輯0(SPACING)表示為信號電平 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，平時線路保持為1，傳送數(shù)據(jù)開始時，先送起始位(0),然后傳8(或7，6，5)個數(shù)據(jù)位(0，1)，接著可傳1位奇偶校驗位，最后為1～2個停止位(1)，由此可見，傳送一個ASCII字符(7位)，加上同步信號最少需9位數(shù)據(jù)位。
@@T8S12300.GIF;圖1@@
串行通信的工作相當復雜，一般采用專用芯片來協(xié)調處理串行數(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的時間，提高程序運行效率，IBM PC系列采用8250 UART來處理串行通信。
在BIOS數(shù)據(jù)區(qū)中的頭8個字節(jié)為4個UART的端口首地址，但DOS只支持2個串行口：COM1(基地址0040：0000H)和COM2(基地址0040：0002H)。8250 UART共有10個可編程的單字節(jié)寄存器，占用7個端口地址，復用地址通過讀/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) 0
3F8H(2F8H) 接收寄存器(讀) 0
3F8H(2F8H) 波特率因子低字節(jié) 1
3F9H(2F9H) 波特率因子高字節(jié) 1
3F9H(2F9H) 中斷允許寄存器 0
3FAH(2FAH) 中斷標志寄存器
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，若采用低級方式，只需訪問UART的這10個寄存器即可，相對于直接控制通信的各個參量是方便可靠多了。其中MODEM控制/狀態(tài)寄存器用于調制解調器的通信控制，一般情況下不太常用；中斷狀態(tài)/標志寄存器用于中斷方式時的通信控制，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通信速率的設定；線路控制/狀態(tài)寄存器用于設置通信參數(shù)，反映當前狀態(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)出一個硬件中斷申請，此中斷信號接到中斷控制器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)來設置或屏蔽串行口的中斷，需特別指出的是，設置中斷方式串行通信時，MODEM控制寄存器的第三位必須置1，此時CPU才能響應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)實際調用BIOS INT 14H中斷0號功能)。這樣在程序中就避免了具體設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=奇偶校驗錯
第3位 1=接收數(shù)據(jù)結構出錯
第4位 1=斷路檢測
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