单片机与PC机串行通信中波特率的确定

　　详细论述了单片机与PC机串行通信中波特率的确定原则和方法，特别给出了PC机与单片机串行通信中非标准波特率的计算方法及不同环境下实现的实例。

　　目前由PC机作上位机而单片机作下位机的控制系统或数据传输系统已网络化，两者在异步通信中波特率的设定是一个首要解决的问题。如果设置不当会造成通信失败而无法进行数据交换，使整个网络处于瘫痪状态，因此正确设置波特率是一个极其重要的问题。

　　1 单片机异步通信口的特点及波特率的选定

　　MSC51系列单片机有一个全双工的异步通信口，他利用其RXD和TXD与外界进行通信，其内部 有2个物理上完全独立的接收、发送缓冲器SBUF，可同时发送和接收数据。异步串行通信发送和接收数据的速率与移位脉冲同步。一般用51系列的T1定时器作为波特率发生器，T1的溢出率经二分频(或不分频)后又经十六分频作为串行发送或接收的移位脉冲，移位脉冲的速率即波特率。单片机的异步通信波特率与串行口的工作方式、主振频率Fosc及定时器T1的工作方式有关。一般通信中使T1工作于方式2(可重装时间常数方式)，若Fosc取6 MHz，则波特率的计算公式如下：

　　其中：SMOD是可编程的(即PCON的第8位)，由此公式计算出的波特率是不标准的波特率。

　　2 PC机异步通信口及其波特率的设置

　　由于UART(通用异步接收/发送器)的产品型号很多，PC机和XT机都采用的是INS8250芯片， AT机采用的是NSI16450芯片，他们二者是兼容的。因此这里以8250芯片为例来说明PC机异步通信波特率的设定方法。PC机中有2个异步通信口，一个是COM1，其端口地址范围是3F8H~3 FFH，另一个是COM2，其端口地址是2F8H~2FFH。其与MODEM配合可以实现远距离通信。其波特率是标准波特率50~9 600 b/s。

　　8250内部有10个寄存器端口，其中有一个除数锁存器，可以通过编程除数的大小来确定异步通信的波特率。8250使用的频率是1843 2 MHz的基准时钟输入信号，所以必须用分频的方法产生所需要的波特率(移位脉冲)。除数锁存器的值必须在8250初始化时设置，即把通信线路控制器的最高位(DLAB)置1，然后分两次把除数锁存器的高8位和低8位分别写入端口地址3F8H和3F9H(COM1)，8250传送或接收串行数据时使用的时钟信号的频率是数据传输波特率的16倍，即波特率=16×除数/1 843 200。由此公式可以计算出几种标准波特率与除数的对应值如下：对应于波特率为1 200 b/s的除数锁存器的低8位值为60H;对应于波特率为2 400 b/s的除数锁存器低8位的值为30H;对应于波特率为4 800 b/s的除数锁存器低8位的值为18H;对应于波特率为9 600 b/s的除数锁存器低8位的值为0CH。

　　3 用PC机的汇编语言设计的串行通信程序中波特率的设定

　　PC机的ROM BIOS串行通信管理程序为14H号中断处理程序，他可支持DTE与DCE间的通信，也能支持两个DTE间用MODEM连接方式的RS232C接口通信。BIOS串行通信管理程序的功能是：串行口初始化、发送数据字符、接收数据字符和取串行口状态。他是利用查询方式来实现数据字符的接收和发送，但当查询超时一定时间后就不再继续查询，而认为是线路故障或对方未准备好，并通过返回参数中的超时标志来表示操作失败。

　　BIOS INT 14H的中断功能调用的入口和出口参数如下：

　　例如要设计用COM1来发送字符，波特率为1200 b/s，8 个数据位，1个停止位，采用查询方式无效验位，则初始化程序如下：

　　4 利用Turbo C编写的PC机通信程序中波特率的设定

　　Turbo C函数库中提供了专门的调用BIOS串行软中断的函数Bioscom(int cmd，char byte， int pure)，其中：参数cmd用来设置通信类型，cmd=0，初始化串行口pure;cmd=1，发送一个字符;cmd=2，接收一个字符;cmd=3返回串口当前状态。参数byte用来确定串行口的异步通信格式及波特率，其最高3位确定波特率的大小，3位

　　编码与波特率关系如下：

　　100对应波特率为1 200 b/s;101对应波特率为2 400 b/s;110对应波特率为4 800 b/s;111对应波特率为9 600 b/s。

　　假若要把串口设置为2 400 b/s，无奇偶校验位，使用1位停止位和8位数据位，这时对应的b yte值是10100011B=0xa3H。对串口初始化可写成bioscom(0，0xa3，0)。

　　当调用函数bioscom(2，0，0)时，其低8位返回的值是串口接收的字符，当调用函数biosc om(1，0，0)时其低8位返回的是发送的字符，当调用函数bioscom(3，0，0)时返回串行口的状态。

5 PC机中非标准波特率的设定

　　PC机中的标准波特率有时候不能完全兼容单片机的波特率，例如，单片机使用6 MHz的晶振 作为主频，用定时器1方式2产生波特率，则用式(1)产生的波特率基本上没有一个是标准的。当然可以用改变晶振的方法改变波特率，但这不是可行的方法。因此可以对8250的除数锁存器编程，才能取得与单片机相近似非标准的波特率。根据分析两者异步通信的波特率误差最大不能超过5%，若超过则就不能实现正常通信。对于常用的8位、9位和11位一帧的串行传送，其最大的波特率允许误差值分别为6.25%，5.56%和4.5%。

　　51系列单片机一般情况下都采用6 MHz晶振，当定时器1工作于方式2时，其波特率由其内部 定时器TH1决定，计算公式为：

　　 其中：SMOD可取0或1。

　　根据上式可计算出，当SMOD=0时，对应于波特率为1 953 b/s的TH1的值为248，而与之对应的PC机的除数锁存器的值为59(3BH);当SMOD=1时，对应于波特率为10 417 b/s的TH1为253，而与之对应的PC机除数锁存器的值是11(0BH)。

　　6结语

　　在串行异步通信中波特率的确定是一个至关重要的问题，由于单片机的波特率的计算值不符合标准的波特率，因此可以通过改变PC机除数锁存器的除数来与之相适应，例如将标准的2 400 b/s可以选取为非标准的1 953 b/s，将标准的9 600 b/s可以选取为非标准的10 417 b/s。实践证明这是切实可行的。

　　参考文献

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