UART的軟件實現(xiàn)

2004年4月A版

摘  要：本文討論了UART的軟件實現(xiàn)方法，介紹了Holtek單片機在工業(yè)應用中用軟件構成UART的接口電路。

關鍵詞：UART；接口技術；軟件外設

　　在各種MCU應用系統(tǒng)中，經(jīng)常需要與其他的設備或系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通訊，UART是比較常用的一種通訊模式。當應用系統(tǒng)要求多路UART，或者基于性能、成本綜合考慮選用了不帶UART的MCU時，我們可以考慮用軟件構建UART以實現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊要求。

　　有人對軟件UART工作效率和可靠性持否定態(tài)度。事實上系統(tǒng)要求的各項功能的實現(xiàn)是采用軟件還是硬件，通常要綜合考慮系統(tǒng)要求、可支配資源、成本。最后的結果總是在考慮上述因素之后的一個折衷。如果系統(tǒng)本身實時性要求不是很高，而MCU的其他資源又允許的話，完全可以以軟件的方式構造合乎使用要求的軟件UART。

UART

　　串行數(shù)據(jù)通訊時，數(shù)據(jù)按位傳送，任何時候線上僅有一位數(shù)據(jù)。因此收、發(fā)雙方必須同步，以從二進制位流中正確地讀出每一位數(shù)據(jù)。異步串行通訊中，收、發(fā)方的同步不采用時鐘線來進行，而是由通訊雙方約定一個波特率，每一個傳送單元通過一個“起始位”來同步。當接收方監(jiān)測到一個有效起始位，便按照約定的波特率的一個倍頻(例如16倍頻)對數(shù)據(jù)進行采樣接收。由于每一個傳送單元的位數(shù)較少(通常不超過11位)，而接收采樣的頻率要高于通訊波特率，即使收發(fā)雙方的時基存在一定誤差，仍然可以保證準確的通訊。

　　在空閑狀態(tài)，傳送線為邏輯“1”狀態(tài)。數(shù)據(jù)的傳送總是以一個“起始位”開始的，接著是要傳送的若干數(shù)據(jù)位，低位先行，最后是一個“1”狀態(tài)的“停止位”。例如在文檔中用“9600 N.8.1”描述一個UART，就表示UART使用9600bps的波特率，幀格式為一個起始位、8個數(shù)據(jù)位、一個停止位。

　　當接收方檢測到一個“1”向“0”的跳變，便視為可能的起始位。起始位被確認后，依次接收數(shù)據(jù)位和停止位，若檢測不到正確的停止位，可視為傳送出錯而放棄。

　　下面以Holtek的HT49R70在復費率電表中的應用為例，說明如何實現(xiàn)一個符合實際使用要求的軟件UART。

硬件接口

　　HT49R70片內集成了41