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点同时也有它的缺点，即通信速率无法同并行通信相比，实际上EIARS-232C在标准条件下的最大通信速率仅为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功能调用和BIOS功能调用两种：DOSINT21H的03h和04h号功能调用为异步串行通信的接收和发送功能；而BIOSINT14H有4组功能调用为串行通信服务，但DOS和BIOS功能调用都需握手信号，需数根信号线连接或彼此间互相短接，最为不便的是两者均为查询方式，不提供中断功能，难以实现高效率的通信程序，为此本文采用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。

　　1。串行口工作原理
　　微机串行通信采用EIARS-232C标准，为单向不平衡传输方式，信号电平标准±12V，负逻辑，即逻辑1（MARKING）表示为信号电平-12V，逻辑0（SPACING）表示为信号电平+12V，最大传送距离15米，最大传送速率19。6K波特，其传送序列如图1，平时线路保持为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。
　　@@T8S12300。GIF；图1@@
　　串行通信的工作相当复杂，一般采用专用芯片来协调处理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的时间，提高程序运行效率，IBMPC系列采用8250UART来处理串行通信。
　　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存器，占用7个端口地址，复用地址通过读/写操作和线路控制寄存器的第7位来区分。这10个寄存器的具体功能
　　COM1（COM2）寄存器
　　端口地址功能DLAB状态
　　3F8H（2F8H）发送寄存器（写）0
　　3F8H（2F8H）接收寄存器（读）0
　　3F8H（2F8H）波特率因子低字节1
　　3F9H（2F9H）波特率因子高字节1
　　3F9H（2F9H）中断允许寄存器0
　　3FAH（2FAH）中断标志寄存器
　　3FBH（2FBH）线路控制寄存器
　　3FCH（2FCH）MODEM控制寄存器
　　3FDH（2FDH）线路状态寄存器
　　3FEH（2FEH）MODEM状态寄存器
　　注：DLAB为线路控制寄存器第七位在编写串行通信程序时，若采用低级方式，只需访问UART的这10个寄存器即可，相对于直接控制通信的各个参量是方便可靠多了。其中MODEM控制/状态寄存器用于调制解调器的通信控制，一般情况下不太常用；中断状态/标志寄存器用于中断方式时的通信控制，需配合硬件中断控制器8259的编程；波特率因子高/低字节寄存器用于初始化串行口时通信速率的设定；线路控制/状态寄存器用于设置通信参数，反映当前状态；发送/接收寄存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，此中断信号接到中断控制器8259，其中COM1接IRQ4（中断OCH），COM2接IRQ3（中断OBH）。用软件访问8259的中断允许寄存器（地址21H）来设置或屏蔽串行口的中断，需特别指出的是，设置中断方式串行通信时，MODEM控制寄存器的第三位必须置1，此时CPU才能响应UART中断允许寄存器许可的任何通信中断。
　　2。编程原理
　　程序1为查询通信方式接口程序，为一典型的数据采集例程。其中bioscom（）函数初始化COM1（此函数实际调用BIOSINT14H中断0号功能）。这样在程序中就避免了具体设置波特率因子等繁琐工作，只需直接访问发送/接收寄存器（3F8H）和线路状态寄存器（3FDH）来控制UART的工作。线路状态寄存器的标志内容
　　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=接收数据结构出错
　　第4位1=断路检测
　　第5位1=发送保存寄存器空
　　第6位1=发送移位寄存器空
　　第7位1=超时
　　当第0位为1时，标志UART已收到一完整字节，此时应及时将之读出，以免后续字符重叠，发生溢出错误，UART有发送保持寄存器和发送移位寄存器。发送数据时，程序将数据送入保持寄存器（当此寄存器为空时），UART自动等移位寄存器为空时将之写入，然后把数据转换成串行形式发送出去。
　　本程序先发送命令，然后循环检测，等待接收数据，当超过一定时间后视为数据串接收完毕。若接收到数据后返回0，否则返回1。
　　若以传送一个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，则计算机1秒可发送/接收的最大数据量仅为9600/9=1074字节，同计算机所具有的高速度是无法相比的，CPU的绝大部分时间耗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，而且可以看到，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（COM2）和IRQ4（COM1），对应中断向量为OBH和OCH，可通过设置中断屏蔽寄存器（地址21H）来开放中断。置1时屏蔽该中断，否则开放中断。硬件中断例程必须在程序末尾往中断命令寄存器（地址20H）写入20H，即
　　MOVAL，20H
　　OUT20H，AL用以将当前中断服务寄存器清零，避免中断重复响应。
　　每路UART有4组中断，程序可通过中断允许寄存器（3F9H）来设置开放那路中断。这4组中断的位标志
　　第0位1=接收到数据
　　第1位1=发送保持寄存器为空
　　第2位1=接收数据出错
　　第3位1=MODEM状态寄存器改变
　　第4～7位为0
　　在中断例程中检查UART的中断标志寄存器（3FAH），确定是哪一组事件申请中断。该寄存器第0位为0时表示有中断申请，响应该中断并采取相应措施后，UART自动复位中断标志；第2，1位标志中断类型，其位组合格式代码中断类型复位措施11接收出错读线路状态寄存器10接收到数据读接收寄存器01发送寄存器空输出字符至发送寄存器00MODEM状态改变读MODEM状态寄存器这4组中断的优先级为0号最低，3号最高。(责任编辑：一枝笔写作)