引言

PIC18Fxx8單片機(jī)是美國(guó)微芯公司推出的16位RISC指令集的高級(jí)產(chǎn)品，由于芯片內(nèi)含有A/D、內(nèi)部E2PROM存儲(chǔ)器、I2C和SPI接口、CAN接口、同步／異步串行通信（USART）接口等強(qiáng)大的功能，具有很好的應(yīng)用前景。但是，目前介紹其應(yīng)用和以C語(yǔ)言編程的中文參考資料很少。本文將探討該型單片機(jī)異步串行通信的編程應(yīng)用，程序用HI-TECH PICC-18 C語(yǔ)言編寫，并在重慶大學(xué)-美國(guó)微芯公司PIC單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室的PIC18F458實(shí)驗(yàn)板上通過(guò)。

1 PIC18FXX8單片機(jī)同步/異步收發(fā)器（USART）

通用同步/異步收發(fā)器（USART）模塊是由PIC18FXX8內(nèi)的三個(gè)串行I/O模塊組成的器件之一（USART也叫串行通信接口即SCI），可以配置為全雙工異步方式、半雙工同步主控方式、半雙工同步從動(dòng)方式三種工作方式。

TXSTA是PIC18FXX8單片機(jī)串行通信發(fā)送狀態(tài)和控制寄存器，RCSTA是接收狀態(tài)和控制寄存器。由于在實(shí)際工程中，異步方式用得最多，這里僅介紹異步工作方式，其它方式可參閱相關(guān)資料。

1.1 USART 異步工作方式

在異步工作方式下，串行通信接口USART采用標(biāo)準(zhǔn)的不歸零（NRZ）格式（1位起始位、8位或9位數(shù)據(jù)位和一位停止位），最常用的數(shù)據(jù)位是8位。片內(nèi)提供的8位波特率發(fā)生器BRG可用來(lái)自振蕩器時(shí)鐘信號(hào)產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的波特率頻率。通過(guò)對(duì)SYNC位（在TXSTA寄存器中）清零，可選擇USART異步工作方式。

1.2 USART波特率發(fā)生器（BRG）

USART帶有一個(gè)8位的波特率發(fā)生器（BRG），這個(gè)BRG支持USRAT的同步方式和異步方式。用SPBRG寄存器控制一個(gè)獨(dú)立的8位定時(shí)器的周期。在異步方式下，BRGH位（控制寄存器TXSTA的）也被用來(lái)控制波特率。在同步方式下，用不到BRGH位。表1給出了在主控方式下（內(nèi)部時(shí)鐘）不同USART工作方式時(shí)的波特率計(jì)算式。

表1 主控方式下的波特率計(jì)算式

SYNC

BRGH=0（低速）

BRGH=1（高速）

0

（異步）波特率=F_OSC/[64（X+1）]

波特率 =F_OSC/[16（X+1）]

1

（同步）波特率=F_OSC/[4（X+1）]

無(wú)

1.3 USART 異步工作方式配置

下面是串行通信異步工作方式配置步驟（順序可以改變）：
（1）配置發(fā)送狀態(tài)和控制寄存器TXSTA；
（2）配置接收狀態(tài)和控制寄存器RCSTA；
（3）配置RX（RC7引腳）、TX（RC6引腳）分別為輸入和輸出方式；
（4）通過(guò)設(shè)定的通信波特率配置SPBRG寄存器，計(jì)算公式參見表1；
（5）設(shè)置串行通信接收或發(fā)送中斷是否使能；
（6）清串行通信接收或發(fā)送中斷標(biāo)志；
（7）設(shè)置串行通信接收中斷或發(fā)送中斷的優(yōu)先級(jí)是高或低優(yōu)先級(jí)中斷方式，PIC18單片機(jī)默認(rèn)情況下是高優(yōu)先級(jí)中斷，若是低優(yōu)先級(jí)中斷，則必須進(jìn)行設(shè)置；
（8）設(shè)置串行通信接收和發(fā)送數(shù)據(jù)是否允許。

若用到了中斷功能，還需設(shè)置總中斷和外圍中斷使能，以開放未屏蔽的中斷。

2 USART接口硬件電路

利用PC機(jī)配置的串行口，可以很方便地實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與PIC18單片機(jī)的串行數(shù)據(jù)通信。PC機(jī)與PIC單片機(jī)USART連接最簡(jiǎn)單的是三線方式。由于PIC單片機(jī)輸入、輸出電平為TTL電平，而RS-232C PC機(jī)配置的是RS-232C標(biāo)準(zhǔn)串行接口，二者電氣規(guī)范不一致，因此要完成PC機(jī)與微控制器的串行數(shù)據(jù)通信，必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。圖1為PIC18F458單片機(jī)的RS-232電平轉(zhuǎn)換電路。圖中MAX232（或MAX202）將PIC18單片機(jī)TX輸出的TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為RS-232C電平，輸入到PC機(jī)，并將PC機(jī)輸出的RS232C電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為TTL電平輸出到PIC微控制器的RX引腳。J9和PC機(jī)的連接方式見RS-232標(biāo)準(zhǔn)，與單片機(jī)相接的D型頭（J9）的2腳（PIC接收信號(hào)）與接PC機(jī)D型頭的3腳（PC機(jī)發(fā)送信號(hào)）相連，與單片機(jī)相接的D型頭（J9）的3腳（PIC發(fā)送信號(hào)）與接PC機(jī)D型頭的2腳（PC機(jī)接收信號(hào)）相連，二者的5腳與5腳相連（地相連）。PC機(jī)串口數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收顯示均可采用各種串口調(diào)試軟件，我們使用的是串口調(diào)試助手V2.2（或V2.1、V2.0均可），在網(wǎng)上可以下載該調(diào)試軟件，該軟件操作簡(jiǎn)單，這里不作介紹。

3 USART異步工作方式編程

串行通信的接收有查詢和中斷2種方式，在實(shí)際應(yīng)用中，一般不采用查詢接收數(shù)據(jù)，常用的是中斷接收數(shù)據(jù)。發(fā)送有中斷發(fā)送和非中斷發(fā)送，在下面的例程中我們采用了中斷接收數(shù)據(jù)，發(fā)送數(shù)據(jù)采用中斷方式還是非中斷方式可以在程序中通過(guò)對(duì)發(fā)送方式標(biāo)志Send_Mode（不為0,中斷方式發(fā)送;=0,非中斷方式發(fā)送）進(jìn)行設(shè)置實(shí)現(xiàn)。

在PIC單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，發(fā)送中斷標(biāo)志TXIF不能用軟件清0，只有當(dāng)新的發(fā)送數(shù)據(jù)送入發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器TXREG后，TXIF位才能被硬件復(fù)位，因此在程序中清該標(biāo)志是無(wú)效的。采用中斷發(fā)送數(shù)據(jù)的方法是：在主程序中啟動(dòng)發(fā)送一串?dāng)?shù)據(jù)的第一個(gè)數(shù)據(jù)，然后利用發(fā)送完成中斷啟動(dòng)下一個(gè)數(shù)據(jù)發(fā)送，當(dāng)一串?dāng)?shù)據(jù)發(fā)送后，不再發(fā)送數(shù)據(jù)，但有發(fā)送完成中斷標(biāo)志，程序還要進(jìn)入一次中斷，這最后一次中斷對(duì)數(shù)據(jù)發(fā)送是無(wú)用的，必須將該標(biāo)志清0，采用的方法是禁止發(fā)送使能（TXEN＝0）而引起發(fā)送被終止或?qū)Πl(fā)送器復(fù)位。

下面是一個(gè)用串行通信進(jìn)行接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的例程，程序?qū)崿F(xiàn)功能：PIC18單片機(jī)接收到PC機(jī)下發(fā)的8個(gè)數(shù)據(jù)后，將收到的8個(gè)數(shù)據(jù)以中斷或非中斷發(fā)送方式返送回PC機(jī)。

#include"pic18.h"/* PIC18系列的頭文件 */
unsignedcharreceive232[8];
unsignedcharsend232[8];/* 發(fā)送數(shù)據(jù)數(shù)組 */
unsignedcharreceive_count=0;/* 接收數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)計(jì)數(shù) */
unsignedcharsend_count=0;/* 發(fā)送數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)計(jì)數(shù) */
unsignedchar*pointer;/* 發(fā)送數(shù)據(jù)指針 */
unsignedchari;/* 程序中用到的循環(huán)變量 */
unsignedcharSciReceiveFlag;/* =1,接收到8個(gè)數(shù)據(jù) */
unsignedcharSend_Mode=0;/* 不為0,中斷方式發(fā)送;=0,非中斷方式發(fā)送 */

voidsciinitial()
{
TXSTA=0x04;/* 選擇異步高速方式傳輸8位數(shù)據(jù) */
RCSTA=0x80;/* 允許串行口工作使能 */
TRISC=TRISC|0X80;/* :將RC7(RX)設(shè)置為輸入方式 */
TRISC=TRISC&0Xbf;/* RC6(TX)設(shè)置為輸出 */
SPBRG=25;/* 4M晶振且波特率為9600時(shí),SPBRG設(shè)置值為25 */
PIR1=0x00;/* 清中斷標(biāo)志 */
PIE1=PIE1|0x20;/* 允許串行通訊接口接收中斷使能 */
RCIP=0;/* 設(shè)置SCI接收中斷為低優(yōu)先級(jí)中斷 */
CREN=1;/* 允許串口連續(xù)接收數(shù)據(jù) */
if(0==Send_Mode)TXEN=1;/* Send_Mode=0,非中斷方式發(fā)送,串口發(fā)送數(shù)據(jù)使能 */
else/* Send_Mode=1,中斷方式發(fā)送 */
{
PIE1=PIE1|0x10;/* 允許中斷發(fā)送 */
TXIP=0;/* 發(fā)送低優(yōu)先級(jí)中斷 */
}
}

voidinterrupt low_priorityLOW_ISR()/* 低優(yōu)先級(jí)中斷子程序 */
{
if(RCIF==1)/* RS232接收中斷 */
{
RCIF=0;/* 清中斷標(biāo)志 */
receive232[receive_count]=RCREG;/* 接收數(shù)據(jù)并存儲(chǔ) */
send232[receive_count]=RCREG;
receive_count++;/* 接收計(jì)數(shù)器加1 */
if(receive_count>7)/* 如果已經(jīng)接收到8個(gè)數(shù)據(jù) */
{
receive_count=0;/* 接收計(jì)數(shù)器清0 */
SciReceiveFlag=1;/* 置接收到8個(gè)數(shù)據(jù)標(biāo)志 */
}
}
elseif((0!=Send_Mode)&&(TXIF==1))/* 中斷發(fā)送數(shù)據(jù)方式且為發(fā)送中斷 */
{
if(send_count>7)/* 已經(jīng)發(fā)送完8個(gè)數(shù) */
{
TXEN=0;/* 發(fā)送不使能 */
return;
}
else
{
send_count++;/* 發(fā)送計(jì)數(shù)器加1 */
TXREG=*pointer++;/* 發(fā)送當(dāng)前應(yīng)發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送指針加1 */
}
}
}

main()
{
INTCON=0x00;/* 關(guān)總中斷 */
ADCON1=0X07;/* 設(shè)置數(shù)字輸入輸出口，不用作模擬口 */
PIE1=0;/* PIE1 的中斷不使能 */
PIE2=0;/* PIE2 的中斷不使能 */
PIE3=0;/* PIE3 的中斷不使能 */
Send_Mode=1;/* Send_Mode不為0,中斷方式發(fā)送數(shù)據(jù);
Send_Mode =0,非中斷方式發(fā)送數(shù)據(jù) */
sciinitial();/* 串行通訊初始化子程序 */
IPEN=1;/* 使能中斷高低優(yōu)先級(jí) */
INTCON=INTCON|0xc0;/* 開總中斷、開外圍接口中斷 */
while(1)
{
if(1==SciReceiveFlag)/* 是否接收到8個(gè)通信數(shù)據(jù) */
{
SciReceiveFlag=0;/* 清接收到8個(gè)通信數(shù)據(jù)標(biāo)志 */
if(0!=Send_Mode) /* Send_Mode不為0,中斷方式發(fā)送 */
{
send_count=0;/* 發(fā)送數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)清0 */
pointer=&send232[0];/* 發(fā)送指針指向發(fā)送數(shù)據(jù)數(shù)組首地址 */

TXREG=*pointer++;/* 發(fā)送第一個(gè)數(shù)據(jù)后，將發(fā)送指針加1 */
TXEN=1;
}
else /* Send_Mode =0,非中斷方式發(fā)送數(shù)據(jù) */
{
pointer=&send232[0];/* 發(fā)送指針指向發(fā)送數(shù)據(jù)數(shù)組首地址 */
for(i=0;i<8;i++)
{
TXREG=*pointer++;/* 發(fā)送數(shù)據(jù)后，將發(fā)送指針加1 */
while(1)
{
if(TXIF==1)break;/* 等待發(fā)送完成 */
}
}
}
}
}
}