利用純軟件實現單片機遠程通信的設計

　　軟件串行口接收和發(fā)關的工作原理和過程如下：單片機復位后，執(zhí)行初始化程序時，定義P1口為位控方式，其中P1.0和P1.1定義為輸入，P1.2和P1.3定義為輸出。P1.2初始化為"1",P1.3初始化為"0",這樣發(fā)送信號處于停止位（差分電平"1"）。定義INT0為負沿觸發(fā)。允許中斷且定義成高優(yōu)先級，然后開中斷，兩機進入隨時可開始串行通信的等待狀態(tài)。A、B不通信時，兩機的收發(fā)均為"1",一旦某機（假設為A）需要與對方通信，A機以約定的波特率（假定為9600bps），通過P1.2和P1.3發(fā)送。發(fā)關和接收一個字節(jié)的過程如下：

　　A機發(fā)送端首先發(fā)送起始位（"0"電平），B機INT0引腳產生下跳沿后，產生中斷申請。B機CPU響應此中斷后，執(zhí)行INT0中斷服務子程序。在中斷服務子程序開始，用位輸入指令讀入P3.6狀態(tài)，如果是"1"電平，則表明此次中斷是受干擾所致，因而取消此次接收過程，中斷返回；如果P3.6狀態(tài)讀入電產是"0",則表明本次中斷確系A機發(fā)送超始位所引起，經精確延時，在A機發(fā)送各數據位中間處進行采樣，獲得各數據位的狀態(tài)，最后生成一個字節(jié)，送有關單元之后中斷返回。雖然送往INT0的信號為TTL電平，但是由于它的傳輸速率非常之低，加上軟件抗干擾措施，所以仍然可以有效地傳輸1200米。

　　軟件串行通信的編程

　　在通信領域內，有兩種數據通信方式：并行通信和串行通信。隨著計算機網絡化和微機分級分布式應用系統的發(fā)展，通信的功能越來越重要。通信是指計算機與外界的信息傳輸，既包括計算機與計算機之間的傳輸，也包括計算機與外部設備，如終端、打印機和磁盤等設備之間的傳輸。串行通信是指 使用一條數據線，將數據一位一位地依次傳輸，每一位數據占據一個固定的時間長度。其只需要少數幾條線就可以在系統間交換信息，特別使用于計算機與計算機、計算機與外設之間的遠距離通信。串行通信是指計算機主機與外設之間以及主機系統與主機系統之間數據的串行傳送。使用串口通信時，發(fā)送和接收到的每一個字符實際上都是一次一位的傳送的，每一位為1或者為0.

　　我們針對性地采取以下措施：用定義成高級中斷的外中斷引腳下接收線相連，來及時捕捉起始位信息，并在確定采樣時刻的計算中扣除中斷響應滯后的延時時間；精心設計、編寫程序，逐條計算指令實際執(zhí)行時間，排除其他中斷干擾（關中斷），從而保證在每個數據位中間處進行采樣；每位重復采樣多次，確定各數據位的狀態(tài)，從而可大大減少遠程通信常見的瞬態(tài)干擾（其特點是幅度大、作用時間短、隨機性強）對通信的不良影響。綜合采用上述技術措施以中斷方式工作的接收（1幀）的中斷服務源程序見程序清單）：

　　以上指令共46個機器周期（T），加上中斷響應平均延時5個機器周期，所以程序執(zhí)行到此，即A機發(fā)送起始位（開始變低）到此已經歷51T.由于MCS-51指令的1個機器周期（T）相當于12個時鐘周期，所以當用12MHz的晶振時，1個機器周期（1T）相當于是1μs.51T相當于51μs.

　　從A機發(fā)出超始位到此共延時51T+4T+88T=143T,相當于143μs.

　　傳輸率為9600bps時，每位費時104μs（即1s/9600）。從起始位開始到D0位中間1.5位，費時1.5×104μs=156μs.下面程序在156μs及其前后各11μs處對D0位進行共3次采樣，記錄D0采樣結果為0次數。如果3次采樣結果為0的次數小于等于1,則判斷D0=1.如果3次采樣結果為0的次數大于等于2,則判斷D0=0.這樣極大地增強了串行通信的可靠性。然后再經過延時后對其他各位數據進行同樣的三次采樣，直到D0~D7共8位數據全部采樣結束。

　　以上程序執(zhí)行用去40T,加上前面的143T,共花去183μs.每次返回NEXT3循環(huán)一次，讀入一位數據。在程序輸入NEXT3前，給R0賦值02H,就能保證以后各位數據位3次采樣的準確時刻。此中斷服務子程序段不僅能實現在每位數據采樣，而且還在中間時刻前后11μs各采樣1次。以3次數據的多數結果確定該位的值，可大大降低因干擾出錯的概率，因此在干擾嚴重的遠程通信中有很強的適應性。

　　結語

　　本文介紹的GMS97C2051單片機遠程通信的純軟件方法和程序也適合于ATMEL公司的AT89C2051單片機，對其他單片機的遠程通信也具有一定的參考價值。文中提供的軟件接口方法和源程序經實際應用表明，該方法可延長通信距離至1200米（9600bps時）。本方法的不足之處在于軟件編程要求比較高，如果要實現即軟件編程簡單、又通用性好的單片機遠程通信，還是要使用RS-232/RS-485/RS-422轉換器或光隔遠程收發(fā)器。