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中断方式下进行串口通讯的正确方法

作者:佚名   来源:本站原创   点击数:  更新时间:2013年01月01日   【字体:

   一般普遍的把串口通讯分为查询方式和中断方式。查询方式比较容易理解,各种书籍上都介绍的比较清楚。但中断方式,没有几本书讲得好的,甚至有些例程根本无法实际应用。
    问题有:
1,半中断法。只使用接收中断,不使用发送中断,发送时还是依靠查询中断标志的办法;如下:
  ES = 0;//若是接收使用中断方式,某些单片机需要关中断。但C51不一定需要。这里只是示例。
  SBUF = needsendchar;
  While (!TI);
  TI = 0;
  ES = 1;
这里的问题是:发送数据时需要等待数据发完才能继续其他工作,程序效率降低;发送时需要关中断,影响数据接收。

2,接收中断的处理方法错误。如下:
  中断程序:
  void ser() interrupt 4 {
    RI = 0;
    temp = SBUF;     //读走数据,放入缓存(全局的)变量
    rx_flag = 1; //设置接收标志
  }
  主程序:
  void main(){
    …;//初始化
    While (1) {
      If (rx_flag ==1){//查询接收标志
        rx_flag = 0; //清楚接收标志
        x = temp; //从暂存变量读取数据
        …;//接收处理
      }
      …;  //其它操作
    }
  }
这里的问题是:如果串口接收数据的间隔时间小于“接收处理”和“其它操作”所用的时间时,接收数据会丢失一部分。

    正确使用中断方式处理串口收发应达到以下目的:
1,完全使用中断控制接收和发送,以达到最快的收发速度。
2,接收和发送互不影响,达到全双工通讯效果。
3,应用程序不发生等待,以达到最高运行效率。

正确的中断发送方法如下:
1,建立一个足够大小的环形发送缓冲区,建立一个信号量(用于指示发送的数据量),建立一个发送标志位(用于指示发送状态)。
2,应用程序将数据写入环形发送缓冲区,查询发送接收标志,若不在发送状态,手动触发中断。
3,产生发送中断时,查询信号量,以判别发送缓冲区内是否有数据;若有,置发送标志位,从缓冲区读取数据发送,累减信号量;若无,清除发送标志位。

C51的例程如下:
//变量定义
#define BUF_SIZE 0x10//环形收发缓冲区长度
//发送参数
char tx_circbuf[BUF_SIZE];//环形发送缓冲区
uint8 tx_sem;//信号量
bool tx_run;//发送标志位
uint8 tx_circin;//进环形缓冲区的位置指示
uint8 tx_circout;//出环形缓冲区的位置指示

//发送初始化程序
void tx_init(void){
  //硬件初始化 略
 
  //发送参数初始化
  tx_sem = 0;
  tx_run = False;
  tx_circin = 0;
  tx_circout = 0;
}

//中断程序
void tx_int(void) interrupt 4 {
  if (TI){
    TI = 0;
    if (tx_sem){
      SBUF = tx_circbuf [tx_circout]; // 发送缓冲区中的字符
      if (++tx_circout >= BUF_SIZE) tx_circout = 0;
      tx_sem--;//累减信号量
      tx_run = True;//置发送标志位
    }
    else tx_run = False;//清除发送标志位
  }
}

//发送处理程序,由应用程序调用
//输入:发送数据指针,发送数据长度
void tx_data(char * txbuf,uint8 len){
  while (len){
    tx_circbuf [tx_circin] = *txbuf++;// 存入数据到发送缓冲区
    if (++tx_circin >= BUF_SIZE) tx_circin = 0;
    tx_sem++;//累减信号量
    len--;
    if (tx_run == False)TI=1;//查询发送状态标志。若发送空闲,触发中断,发送数据的工作由中断程序自动完成。
  }
}


正确的中断接收方法如下:
1,建立一个足够大小的环形接收缓冲区,建立一个信号量(用于指示接收的数据量)。
2,发生接收中断时,读出字节放入接收缓冲区,并累加信号量。
3,应用程序查询接收标志,如信号量不为0,则从接收缓冲区读取数据进行处理,累减信号量。

C51的例程如下:
//变量定义
#define BUF_SIZE 0x10//环形收发缓冲区长度
//接收参数
char rx_circbuf[BUF_SIZE];// 环形接收缓冲区
uint8 rx_sem;// 信号量
uint8 rx_circin;//进环形缓冲区的位置指示
uint8 rx_circout;//出环形缓冲区的位置指示

//接收初始化程序
void rx_init(void){
  //硬件初始化 略

  //接收参数初始化
  rx_sem = 0;
  rx_circin = 0;
  rx_circout = 0;
}

//中断程序
void rx_int(void) interrupt 4 {
  if (RI){
    RI = 0;
    rx_circbuf [rx_circin] = SBUF;// 读出字节放入接收缓冲区
    if (++rx_circin >= BUF_SIZE) rx_circin = 0;
    rx_sem++;//累加信号量
  }
}

//接收处理程序,由应用程序调用
//输出:读出数据指针;返回:接收到的数据长度
uint8 rx_data(char * rxbuf){
  uint8 i;
  i = 0;
  while (rx_sem){
    *rxbuf++ = rx_circbuf [rx_circout];// 从接收缓冲区读取数据
    if (++rx_circout >= BUF_SIZE) rx_circout = 0;
    rx_sem--;//累减信号量
    i++;
  }
  return i;
}


上述的收发中断程序在应用中合并在一起,即:
void uart_init(void) interrupt 4 {
  if (TI){
    TI = 0;
    …;
  }
  if (RI){
    RI = 0;
    …;
  }
}
例程中分开表述,只是为了将流程说得更明白些。

上述例程中,未包含环形收发缓冲区溢出状况的处理,需要时自行添加。

上述例程表明了正确使用中断方式处理串口通讯的思路。当然程序还可以有其它的写法,特别是环形缓冲区中数据出入的方法和信号量的用法。如在有操作系统的情况下,上述信号量的使用就可以得到操作系统更好支持。

完全中断方式收发数据总结:
1。数据的收发操作,完全由中断程序自动进行,可以达到最快的收发速度。即,接收时中断程序负责把数据放入缓冲区,数据的处理由应用程序另行处理;发送时应用程序直接将数据放入缓冲区,启动发送中断后,发送的工作由中断程序自动完成。
2。由于发送的工作完全由中断处理,因此,应用程序将数据放入缓冲区后,就可以继续运行其它工作,这种“发了不管”的方式极大地提高程序运行效率。
3。接收数据时,由中断负责将数据放入缓冲区,再由应用程序处理。应用程序轮询及处理的时间长短,不会影响接收,就不会导致数据丢失。
4。由于应用程序中不出现开关中断的操作,因此,发送和接收互不影响,可以达到全双工收发的效果。

期望上述文字能给予大家借鉴,如有差错,望予指正,谢谢。

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