C语言实现串行通信接口程序

C语言实现串行通信接口程序摘要：本文说明了异步串行通信(RS-232)的工作方式，探讨了查询和中断两种软件接口利弊，并给出两种方式的C语言源程序的I/O通道之一，以最简单方式组成的串行双工线路只需两条信号线和一条公共地线，因此串行通信既有线路简单的优势同时也有它的缺点，即通信速度无法同并行通信相较，事实上EIARS-232C在标准条件下的最大通信速度仅为20Kb/S。尽管如此，大多数外设都提供了串行口接口，尤其在工业现场RS-232C的应用更为常见。IBMPC及兼容机系列都有RS-232的适配器，操作系统也提供了编程接口，系统接口分为DOS功能挪用和BIOS功能挪用两种：DOSINT21H的03h和04h号功能挪用为异步串行通信的接收和发送功能；而BIOSINT14H有4组功能挪用为串行通信效劳，但DOS和BIOS功能挪用都需握手信号，需数根信号线连接或彼其间相互短接，最为不便的是二者均为查询方式，不提供中断功能，难以实现高效率的通信程序，为此本文采纳直接访问串行口硬件端口地址的方式，用C语言编写了串行通信查询和中断两种方式的接口程序。串行口工作原理微机串行通信采纳EIARS-232C标准，为单向不平稳传输方式，信号电平标准土12V，负逻辑，即逻辑1(MARKING)表示为信号电平T2V，逻辑0(SPACING)表示为信号电平+12V，最大传送距离15米，最大传送速度波特，其传送序列如图1，平常线路维持为1，传送数据开始时，先送起始位(0),然后传8(或7，6，5)个数据位(0，1)，接着可传1位奇偶校验位，最后为1〜2个停止位(1),由此可见，传送一个ASCII字符(7位)，加上同步信号最少需9位数据位。;图1@@串行通信的工作相当复杂，一样采纳专用芯片来和谐处置串行数据的发送接收，称为通用异步发送/接收器(UART),以节省CPU的时刻，提高程序运行效率，IBMPC系列采纳8250UART来处置串行通信。在BIOS数据区中的头8个字节为4个UART的端口首地址，但DOS只支持2个串行口：COM1(基地址0040：0000H)和COM2(基地址0040：0002H)。8250UART共有10个可编程的单字节寄放器，占用7个端口地址，复用地址通过读/写操作和线路操纵寄放器的第7位来区分。这10个寄放器的具体功能如下：COM1(COM2)寄放器端口地址功能DLAB状态3F8H(2F8H)发送寄放器(写)03F8H(2F8H)接收寄放器(读)03F8H(2F8H)波特率因子低字节13F9H(2F9H)波特率因子高字节13F9H(2F9H)中断许诺寄放器03FAH(2FAH)中断标志寄放器3FBH(2FBH)线路操纵寄放器3FCH(2FCH)MODEM操纵寄放器3FDH(2FDH)线路状态寄放器3FEH(2FEH)MODEM状态寄放器注：DLAB为线路操纵寄放器第七位在编写串行通信程序时，假设采纳低级方式，只需访问UART的这10个寄放器即可，相关于直接操纵通信的各个参量是方即靠得住多了。其中MODEM操纵/状态寄放器用于调制解调器的通信操纵，一样情形下不太经常使用；中断状态/标志寄放器用于中断方式时的通信操纵，需配合硬件中断操纵器8259的编程；波特率因子高/低字节寄放器用于初始化串行口时通信速度的设定；线路操纵/状态寄放器用于设置通信参数，反映当前状态；发送/接收寄放器通过读写操作来区分，不言而喻用于数据的发送和接收。UART可向CPU发出一个硬件中断申请，其中断信号接到中断操纵器8259，其中COM1接IRQ4(中断OCH)，COM2接IRQ3(中断OBH)。用软件访问8259的中断许诺寄放器(地址21H)来设置或屏蔽串行口的中断，需专门指出的是，设置中断方式串行通信时，MODEM操纵寄放器的第三位必需置1，现在CPU才能响应UART中断许诺寄放器许可的任何通信中断。编程原理程序1为查询通信方式接口程序，为一典型的数据搜集例程。其中bioscom()函数初始化COM1(此函数实际挪用BIOSINT14H中断0号功能)。如此在程序中就幸免了具体设置波特率因子等繁琐工作，只需直接访问发送/接收寄放器(3F8H)和线路状态寄放器(3FDH)来操纵UART的工作。线路状态寄放器的标志内容如下：第0位1=收到一字节数据第1位1=所收数据溢出第2位1=奇偶校验错第3位1=接收数据结构犯错第4位1=断路检测第5位1=发送保留寄放器空第6位1=发送移位寄放器空第7位1=超时当第0位为1时，标志UART已收到一完整字节，现在应及时将之读出,以避免后续字符重叠，发生溢犯错误，UART有发送维持寄放器和发送移位寄放器。发送数据时，程序将数据送入维持寄放器（当此寄放器为空时），UART自动等移位寄放器为空时将之写入，然后把数据转换成串行形式发送出去。本程序先发送死令，然后循环检测，等待接收数据，当超过一按时刻后视为数据串接收完毕。假设接收到数据后返回0，不然返回1。假设以传送一个ASCII字符为例，用波特率9600b/s,7个数据位，一个起始位，一个停止位来初始化UART，那么运算机1秒可发送/接收的最大数据量仅为9600/9=1074字节，同运算机所具有的高速度是无法相较的，CPU的绝大部份时刻花费在循环检测标志位上。在一个有大量数据串行输入/输出的应用程序中，这种消耗是无法容忍的，也不是一种高效率通信方式，而且能够看到，在接收一个长度未知的数据串时，有可能发生遗漏。程序2是一组中断方式通信接口程序。微机有两条用于串行通信的硬件中断通道IRQ3(C0M2)和IRQ4(COM1)，对应中断向量为OBH和OCH,可通过设置中断屏蔽寄放器(地址21H)来开放中断。置1时屏蔽该中断，不然开放中断。硬件中断例程必需在程序末尾往中毕命令寄放器(地址20H)写入20H，即MOVAL，20HOUT20H，AL用以将当前中断效劳寄放器清零，幸免中断重复响应。每路UART有4组中断，程序可通过中断许诺寄放器(3F9H)来设置开放那路中断。这4组中断的位标志如下：第0位1=接收到数据第1位1=发送维持寄放器为空第2位1=接收数据犯错第3位1二MODEM状态寄放器改变第4〜7位为0在中断例程中检查UART的中断标志寄放器(3FAH)，确信是哪一组事件申请中断。该寄放器第0位为0时表示有中断申请，响应该中断并采取相应方法后，UART自动复位中断标志；第2，1位标志中断类型，其位组合格式如下：代码中断类型复位方法11接收犯错读线路状态寄放器10接收到数据读接收寄放器01发送寄放器空输出字符至发送寄放器00MODEM状态改变读MODEM状态寄放器这4组中断的优先级为0号最低，3号最高。在本组程序中，函数setinterrupt()和clearinterrupt()设置和恢复串行通信中断向量；cominit()初始化指定串行口并开放相应中断；sendcomdata()和getcomeomdata()用于发送和接收数据串；coml()和com2()为中断例程，二者均挪用fax2()函数，fax2()函数为实际处置数据接收和发送的例程。明确了串行口的工作原理，就不难明白得其具体程序。结论上述程序采纳C语言编写，在BORLANDC++集成环境中调试通过，为简单起见，只考虑了利用发送/接收两条信号线的情形，并未考虑利用握手信号线。在实际应用中这两组程序尚有一些可修改的地方。比如，中断接收程序中的缓冲区可改成循环表，以防数据溢出，尽可能保留最新数据。由于笔者水平所限，文中不足疏漏的地方尚希行家指正。程序1：staticintreceive_delay=10000;intmay(unsignedpar,char*comm,char*ss){intcs=0,j=0;char*p;bioscom(0,par,0);ntbit);if(!oomnum)setvect(com[comnum].intbit,coml); ntbit,com2);ntbit,old_com[comnum]);for(i=0;i<maxsize;i++)com[comnum].buf[i]=\0;com[comnum].sendcount=com[comnum].recount=com[comnum].bufh=0outportb(com[comnum].portadd+1,0);outportb(com[comnum].portadd+4,0x0);}voidfax2(inti)ortadd+2);do{if(mark&0x4)ufh==maxsize)com[i].bufh=0;com[com[i].buf[com[i].bufh++]=inportb(com[i].portadd);i].recount++;}com[elseif(mark&0x2)ortadd,*com[i]m++);com[i],sendcount++;}elseoutportb(com[i].portadd+1,1);}}while((mark=inport([1].portadd+2))!=1);outportb(ox20,0x20);portadd+4,0x8;outportb(com[comnum].portadd+1,interruptmark);}voidsendcomdata(intcomnum,char*command){unsignedcharinterruptmark;com[comnum],comm=command;com[comnum],send