基于微控制器的軟件UART設(shè)計

★★★★★【文章導(dǎo)讀】：基于微控制器的軟件UART設(shè)計具體內(nèi)容是：核心提示：通用異步收發(fā)器(UART)是一種串行接口，許多微處理器和微控制器中都包含這種外設(shè)接口。異步串行接口提供了一種簡單的途徑，使兩個器件無需共享同一個時鐘信號就能進行通信。如果再加入一個合適的電平轉(zhuǎn)換器…

來源：日期：2013-6-18 21:24:22 人氣：標簽：

核心提示：

        通用異步收發(fā)器(UART)是一種串行接口，許多微處理器和微控制器中都包含這種外設(shè)接口。異步串行接口提供了一種簡單的途徑，使兩個器件無需共享同一個時鐘信號就能進行通信。如果再加入一個合適的電平轉(zhuǎn)換器，串口還能用在RS-232和RS-485網(wǎng)絡(luò)中通信，或者與計算機的COM端口連接。串口只需兩根信號線(Rx和Tx)即可實現(xiàn)，而且只要兩端器件都采用同樣的位格式和波特率，那么它們無需其它任何對方的信息就可以成功傳輸數(shù)據(jù)。

        軟件UART的意義

        如今，可提供功能完善的硬件串口的微控制器比比皆是，那么我們?yōu)槭裁催€要費力地用微控制器的端口管腳來實現(xiàn)軟件UART呢？主要有以下幾個原因：

        首先，盡管確實有許多微控制器都包含了硬件UART，但仍有許多沒有包含這種接口。在系統(tǒng)設(shè)計中，選擇微控制器時，可能很難找到一款各方面都很理想的產(chǎn)品。例如，電壓范圍合適的微控制器可能內(nèi)部存儲器不夠大，而存儲器大小足夠的可能又沒有足夠的端口管腳，無法滿足設(shè)計需求。因此，通過軟件方式實現(xiàn)某些系統(tǒng)需要的外設(shè)接口，從而彌補一款微控制器性能上的缺陷，就能增加可供設(shè)計選擇的微控制器的數(shù)量和種類，從而增大設(shè)計的靈活性。

        第二，即便一款微控制器包含了一個功能完善的硬件UART，由于某種原因，這對即將進行的設(shè)計來說可能仍然不夠。例如，可能是微控制器需要與之通信的外設(shè)所用的協(xié)議與串口協(xié)議稍有不同，也可能是硬件UART所提供的位數(shù)、奇偶校驗功能或輸入和輸出緩存無法完全滿足應(yīng)用的要求。這時，通過構(gòu)建一個軟件UART接口，我們在定義UART的功能和串口協(xié)議的細節(jié)上就更靈活。

        第三，一款微控制器的硬件UART也許能夠很好地滿足應(yīng)用的需求，但只是數(shù)量不夠。例如，微控制器包含兩個UART，而設(shè)計中的應(yīng)用卻需要三個。此時，我們不必僅僅為了增加串口的數(shù)量就另外增加一塊新的芯片，而只需增加一個與該微控制器上現(xiàn)有的UART具備同樣功能和特性的軟件UART。

        需要注意的問題

        此外，還有一個很重要的問題是，軟件UART會從主應(yīng)用中占用多大帶寬？因為采用硬件UART(或其它硬件串行通信接口)的一個主要原因首先就是將微控制器解放出來，使其無需費時去處理串口協(xié)議底層的細節(jié)。像位采樣(bit-sampling)、時隙計算以及輸入輸出移位這類繁瑣的操作都在硬件中完成，然后UART通過中斷或其它標志位的方式告訴主微控制器，它已經(jīng)收到了一個字符或者已經(jīng)發(fā)送完一個字符。接著，微控制器就可以快速地從UART緩存中上載數(shù)據(jù)或者向緩存中下載數(shù)據(jù)，然后返回繼續(xù)執(zhí)行其核心任務(wù)。

        如果實現(xiàn)一個軟件UART時，在UART檢查端口管腳的串行活動時，需要占用大量時間，讓應(yīng)用程序停滯，這會使得軟件UART沒有意義。好在情況并非如此，我們來看看標準的10位異步串行協(xié)議(包含一個起始位，一個停止位和8個數(shù)據(jù)位)收發(fā)一個字符時的情況。

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