嵌入式c語言程序設(shè)計實驗指導(dǎo)書

1、實驗項目1：嵌入式開發(fā)系統(tǒng)熟悉KEIL C 開發(fā)環(huán)境使用方法實驗?zāi)康?1、熟悉KEIL C軟件開發(fā)環(huán)境2、搭建基本的開發(fā)環(huán)境實驗平臺:Windows XP 操作系統(tǒng)、Keil c 開發(fā)軟件主要實驗內(nèi)容：一、 上機(jī)熟悉KEIL C軟件開發(fā)環(huán)境二、 掌握搭建基本開發(fā)環(huán)境的過程，掌握比較常用的選項設(shè)置三、 學(xué)生自己編寫一段小的c代碼，掌握編譯過程。本實驗知識背景：功能強(qiáng)大的單片機(jī)開發(fā)工具KEIL CKeil Software 的8051開發(fā)工具提供以下程序你可以用它們來編譯你的C源碼匯編你的匯編源程序連接和重定位你的目標(biāo)文件和庫文件創(chuàng)建HEX文件調(diào)試你的目標(biāo)程序。l Windows應(yīng)用程序uVisi

2、on2是一個集成開發(fā)環(huán)境它把項目管理源代碼編輯程序調(diào)試等集成到一個功能強(qiáng)大的環(huán)境中l(wèi) C51美國標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化C交叉編譯器從你的C源代碼產(chǎn)生可重定位的目標(biāo)文件 l A51宏匯編器從你的8051匯編源代碼產(chǎn)生可重定位的目標(biāo)文件 l BL51連接/重定位器組合你的由C51和A51產(chǎn)生的可重定位的目標(biāo)文件生成絕對目標(biāo)文件 l LIB51庫管理器組合你的目標(biāo)文件生成可以被連接器使用的庫文件 l OH51目標(biāo)文件到HEX格式的轉(zhuǎn)換器從絕對目標(biāo)文件創(chuàng)建Intel HEX 格式的文件 l RTX-51實時操作系統(tǒng)簡化了復(fù)雜和對時間要求敏感的軟件項目 對由這些工具組成的開發(fā)套件進(jìn)行描述它們是為專業(yè)開發(fā)人員而設(shè)計的，

3、但所有層次的編程人員都可以用它們來獲得8051微控制器的絕大部分應(yīng)用。實驗步驟：1. 打開KEIL 軟件，新建工程2. 命名KEIL工程文件名，然后保存3. 彈出器件選擇窗口，選擇 Atmel 并雙擊4. 選擇AT89C51 或AT89S51 ,然后點擊確定5. 提示問你是否加載 標(biāo)準(zhǔn)8051 Startup 文件，點擊否6. 新建一個文本文件7. 輸入源程序或直接從其他的文本中復(fù)制源程序粘貼進(jìn)來。8. 保存剛才的文本文件9.注意選擇后綴.c10. 把剛才保存的 *.c添加到工程中11. 點擊完Add 后，這個窗口還在，再點擊 Close 12.設(shè)置目標(biāo)文件屬性13. 把 Create HEX

4、 File 前面的方框鉤起來14.編譯源程序15. 狀態(tài)顯示編譯結(jié)果16.點擊鏈接按鈕，生成16進(jìn)制文件17.狀態(tài)顯示生成16進(jìn)制文件實驗項目2：嵌入式C語言程序的設(shè)計與調(diào)試實驗?zāi)康?1、進(jìn)一步熟悉KEIL C軟件開發(fā)環(huán)境2、搭建基本的開發(fā)環(huán)境3、編寫代碼并使用KEIL C進(jìn)行調(diào)試實驗平臺:Windows XP 操作系統(tǒng)、Keil c 開發(fā)軟件主要實驗內(nèi)容：一、 上機(jī)熟悉KEIL C軟件開發(fā)環(huán)境二、 掌握搭建基本開發(fā)環(huán)境的過程，掌握比較常用的選項設(shè)置三、 學(xué)生自己編寫一段小的c代碼，掌握編譯過程，進(jìn)行調(diào)試，學(xué)會觀察寄存器和管腳等調(diào)試方法。四、 結(jié)合實驗項目1完成實驗報告1份本實驗知識背景：一、

5、 掌握實驗項目1的基本技能，能夠搭建基本的開發(fā)環(huán)境。二、 了解KEIL C開發(fā)軟件的調(diào)試環(huán)境三、 為方便觀察調(diào)試現(xiàn)象，應(yīng)針對單片機(jī)的寄存器或管腳編寫代碼。實驗步驟：1、按照實驗項目1搭建基本實驗平臺，學(xué)生可輸入自己的實驗代碼。2、輸入代碼后，處理編譯過程中的問題，保證編譯鏈接通過。3、在編譯狀態(tài)點擊按鈕可進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)。4、進(jìn)入調(diào)試狀態(tài)5、，熟悉并掌握調(diào)試環(huán)境中的主要快捷按鈕6、查看P1端口狀態(tài)7、點擊運行，觀察P1端口8、熟悉view按鈕9、點擊按鈕觀察存儲器，在address:處填入P1端口地址0x90可以觀察P1端口在不斷變化。10、右擊代碼中的特殊功能寄存器P1，選擇菜單中的最后一項將P

6、1添加到watch windows 1窗口。11、可以在watch windows 1 觀察P1 的變化。12、學(xué)生獨立操作，進(jìn)一步熟悉操作環(huán)境，并操作前面介紹的主要功能。13、結(jié)合實驗項目1完成實驗報告1份。實驗項目3：硬件測試編碼設(shè)計與調(diào)試（沒有實驗設(shè)備）實驗?zāi)康?1、利用KEIL C軟件和51單片機(jī)實驗開發(fā)板調(diào)試端口的led2、掌握軟件與硬件的平臺搭建3、學(xué)習(xí)下載hex代碼，并在KEIL C環(huán)境下進(jìn)行調(diào)試。4、使用proteus軟件對實驗結(jié)果進(jìn)行仿真。實驗平臺:Windows XP 操作系統(tǒng)、Keil c 開發(fā)軟件、proteus軟件主要實驗內(nèi)容：一、搭建KEIL C軟件與實驗開發(fā)板的開

7、發(fā)環(huán)境，設(shè)置好波特率、串口。二、下載代碼至目標(biāo)板，單步執(zhí)行代碼，注意觀察實驗現(xiàn)象。三、對代碼進(jìn)行修改并調(diào)試，并進(jìn)行仿真測試。四、使用proteus軟件對結(jié)果進(jìn)行仿真實驗，觀察實驗結(jié)果。五、編寫實驗報告分析實驗現(xiàn)象。本實驗知識背景：為了彌補(bǔ)由于暫無實驗設(shè)備無法進(jìn)行軟、硬件平臺搭建的缺陷，加入ledkey.dll和Dpj.dll兩個能夠模擬硬件的調(diào)試文件。并將程序進(jìn)行進(jìn)行proteus仿真觀察實驗結(jié)果。實驗步驟：1、調(diào)試文件的使用方法由于暫無51單片機(jī)硬件實驗平臺，無法進(jìn)行真正的調(diào)試開發(fā)，為此加入ledkey.dll和Dpj.dll兩個能夠模擬硬件的調(diào)試文件。加入的方法是：1）、將這兩個文件拷貝到

8、keilc51bin。2）、以ledkey.dll 為例，點擊options for target的debug選項在parameter填入-dledkey。3）、調(diào)出硬件仿真面板就可以使用了。2、使用Proteus軟件仿真方法1）、打開proteus軟件，單擊菜單命令“File”->”open design”,打開對應(yīng)實驗的.DSN文件。2）、在文件中，左鍵雙擊AT89C51單片機(jī)，在彈出的對話框的“Program File”項中選擇在keil文件中生成的十六進(jìn)制HEX文件。3）、單擊頁面左下角按鈕開始進(jìn)入程序仿真狀態(tài)，觀察仿真結(jié)果與引腳的電平變化，紅色代表高電平，藍(lán)色代表低電平。按鈕停

9、止仿真。完成實驗程序：編寫程序，完成下列實驗。1、設(shè)計程序，按下按鍵時，P1.1控制發(fā)光二極管點亮，否則，P1.0控制發(fā)光二極管點亮。2、單片機(jī)系統(tǒng)控制要求為：（1）正常情況下，8個發(fā)光二極管點亮。（2）按下K1時，第1個和第8個發(fā)光二極管閃爍，間隔時間為1S。（3）按下K2時，8個發(fā)光二極管閃爍，間隔為2S。（4）發(fā)光二極管由單片機(jī)P0口控制。3、使用單片機(jī)P0口實現(xiàn)8個LED的流水燈控制。實驗項目4：中斷系統(tǒng)程序設(shè)計實驗?zāi)康?1、掌握嵌入式c語言開發(fā)51單片機(jī)中斷系統(tǒng)的方法和特點。2、掌握軟件開發(fā)及調(diào)試平臺的搭建3、通過調(diào)試分析并學(xué)習(xí)中斷優(yōu)先級方面的知識實驗平臺:Windows XP 操作

10、系統(tǒng)、Keil c 開發(fā)軟件、proteus軟件主要實驗內(nèi)容：一、編寫中斷及中斷優(yōu)先級代碼，搭建KEIL C軟件開發(fā)環(huán)境，并編譯鏈接通過。二、單步執(zhí)行代碼，注意觀察實驗現(xiàn)象并進(jìn)行分析。三、使用proteus軟件對結(jié)果進(jìn)行仿真實驗，觀察實驗結(jié)果。四、編寫實驗報告分析實驗現(xiàn)象。本實驗知識背景：1、中斷的概念：CPU在處理某一事件A時，發(fā)生了另一事件B請求CPU迅速去處理（中斷發(fā)生）；CPU暫時中斷當(dāng)前的工作，轉(zhuǎn)去處理事件B（中斷響應(yīng)和中斷服務(wù)）；待CPU將事件B處理完畢后，再回到原來事件A被中斷的地方繼續(xù)處理事件A（中斷返回），這一過程稱為中斷 。80C51的中斷系統(tǒng)有5個中斷源（8052有 6個

11、） ，2個優(yōu)先級，可實現(xiàn)二級中斷嵌套 。2、80C51中斷的控制 中斷允許控制 CPU對中斷系統(tǒng)所有中斷以及某個中斷源的開放和屏蔽是由中斷允許寄存器IE控制的。EX0(IE.0)，外部中斷0允許位；ET0(IE.1)，定時/計數(shù)器T0中斷允許位； EX1(IE.2)，外部中斷0允許位；ET1(IE.3)，定時/計數(shù)器T1中斷允許位；ES（IE.4)，串行口中斷允許位；EA (IE.7)， CPU中斷允許（總允許）位中斷請求標(biāo)志1）、TCON的中斷標(biāo)志IT0（TCON.0），外部中斷0觸發(fā)方式控制位。當(dāng)IT0=0時，為電平觸發(fā)方式。當(dāng)IT0=1時，為邊沿觸發(fā)方式（下降沿有效）。IE0（TCON.

12、1），外部中斷0中斷請求標(biāo)志位。IT1（TCON.2），外部中斷1觸發(fā)方式控制位。IE1（TCON.3），外部中斷1中斷請求標(biāo)志位。TF0（TCON.5），定時/計數(shù)器T0溢出中斷請求標(biāo)志位。TF1（TCON.7），定時/計數(shù)器T1溢出中斷請求標(biāo)志位2）、SCON的中斷標(biāo)志RI（SCON.0），串行口接收中斷標(biāo)志位。當(dāng)允許串行口接收數(shù)據(jù)時，每接收完一個串行幀，由硬件置位RI。同樣，RI必須由軟件清除。TI（SCON.1），串行口發(fā)送中斷標(biāo)志位。當(dāng)CPU將一個發(fā)送數(shù)據(jù)寫入串行口發(fā)送緩沖器時，就啟動了發(fā)送過程。每發(fā)送完一個串行幀，由硬件置位TI。CPU響應(yīng)中斷時，不能自動清除TI，TI必須由軟件清

13、除。 中斷優(yōu)先級控制 80C51單片機(jī)有兩個中斷優(yōu)先級，即可實現(xiàn)二級中斷服務(wù)嵌套。每個中斷源的中斷優(yōu)先級都是由中斷優(yōu)先級寄存器IP中的相應(yīng)位的狀態(tài)來規(guī)定的 。 PX0（IP.0），外部中斷0優(yōu)先級設(shè)定位；PT0（IP.1），定時/計數(shù)器T0優(yōu)先級設(shè)定位；PX1（IP.2），外部中斷0優(yōu)先級設(shè)定位；PT1（IP.3），定時/計數(shù)器T1優(yōu)先級設(shè)定位；PS （IP.4），串行口優(yōu)先級設(shè)定位；PT2 (IP.5) ，定時/計數(shù)器T2優(yōu)先級設(shè)定位。而80C52單片機(jī)有四個中斷優(yōu)先級，即可實現(xiàn)四級中斷服務(wù)嵌套。每個中斷源的中斷優(yōu)先級由中斷優(yōu)先級寄存器IP和IPH中的相應(yīng)位的狀態(tài)來規(guī)定的 。v PX0（IP

14、H.0），外部中斷0優(yōu)先級設(shè)定位；v PT0（IPH.1），定時/計數(shù)器T0優(yōu)先級設(shè)定位；PX1（IPH.2），外部中斷0優(yōu)先級設(shè)定位；PT1（IPH.3），定時/計數(shù)器T1優(yōu)先級設(shè)定位；PS （IPH.4），串行口優(yōu)先級設(shè)定位；PT2 (IPH.5) ，定時/計數(shù)器T2優(yōu)先級設(shè)定位。同一優(yōu)先級中的中斷申請不止一個時，則有中斷優(yōu)先權(quán)排隊問題。同一優(yōu)先級的中斷優(yōu)先權(quán)排隊，由中斷系統(tǒng)硬件確定的自然優(yōu)先級形成，其排列如所示：80C51單片機(jī)的中斷優(yōu)先級有三條原則：CPU同時接收到幾個中斷時，首先響應(yīng)優(yōu)先級別最高的中斷請求。正在進(jìn)行的中斷過程不能被新的同級或低優(yōu)先級的中斷請求所中斷。正在進(jìn)行的低優(yōu)先級

15、中斷服務(wù)，能被高優(yōu)先級中斷請求所中斷。 為了實現(xiàn)上述后兩條原則，中斷系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)有兩個用戶不能尋址的優(yōu)先級狀態(tài)觸發(fā)器。其中一個置1，表示正在響應(yīng)高優(yōu)先級的中斷，它將阻斷后來所有的中斷請求；另一個置1，表示正在響應(yīng)低優(yōu)先級中斷，它將阻斷后來所有的低優(yōu)先級中斷請求?？梢匝菔緆eil下使用c語言按位設(shè)置和對整個寄存器的設(shè)置在程序中的使用。C語言的中斷函數(shù)處理，與匯編語言的區(qū)別。中斷應(yīng)用的C語言編程 C51編譯器支持在C源程序中直接開發(fā)中斷程序。中斷服務(wù)程序是通過按規(guī)定語法格式定義的一個函數(shù)。 中斷服務(wù)程序的函數(shù)定義的語法格式如下： 返回值 函數(shù)名(參數(shù)) interrupt m using n MCS

16、-51中斷源編號實驗步驟：1、 在KEIL C環(huán)境下建立一個工程項目2、 編寫代碼，設(shè)置EA、TCON、IP等寄存器3、 編寫中斷函數(shù)4、 編譯并連接，處理出現(xiàn)的錯誤保證調(diào)試通過。5、 利用實驗項目1、2學(xué)到的知識調(diào)試，可以使用單步執(zhí)行和設(shè)置斷點等方式。6、 調(diào)試時須打開調(diào)試端口，使用鍵盤LED仿真板。7、 利用實驗項目3中學(xué)到的知識同proteus軟件觀察實驗結(jié)果。完成實驗程序：4、使用定時/計數(shù)器作為延時控制，要求兩燈在P0.0和P0.1之間按1S互相閃爍。分析思考：1)、利用P3管腳，分別使用下降沿和電平觸發(fā)方式觀察中斷差別。2)、觀察中斷發(fā)生前后TCON的變化。實驗項目5：中斷、定時器

17、小系統(tǒng)綜合設(shè)計、調(diào)試及測試實驗?zāi)康?1、利用KEIL C軟件，編制應(yīng)用程序控制發(fā)光二極管定時閃爍2、掌握定時/計數(shù)器工作方式的控制3、分別用中斷和查詢兩種方式實現(xiàn) 實驗平臺:Windows XP 操作系統(tǒng)、Keil c 開發(fā)軟件、proteus軟件主要實驗內(nèi)容：一、根據(jù)定時器的結(jié)構(gòu)與工作原理，選擇定時器工作方式并計算初值。二、根據(jù)要求編寫程序。三、調(diào)試代碼、編寫實驗報告。本實驗知識要點：一、定時 / 計數(shù)器的結(jié)構(gòu)T0、T1均為16位加1計數(shù)器。計數(shù)值高八位計數(shù)值低八位計數(shù)值高八位計數(shù)值低八位TH0 TH1 TL0 TL1 工作方式控制字 TMOD 工作方式 TCON 1、工作方式控制寄存器 T

18、MOD T1 T0TMOD GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0GATE 門控位。 GATE = 0 啟動不受 /INT0或 /INT1的控制； GATE = 1 啟動受 /INT0 或 /INT1 的控制。C/T 外部計數(shù)器 / 定時器方式選擇位 C/T = 0 定時方式； C /T = 1 計數(shù)方式。M1M2 工作模式選擇位。 M1 M0 模式 說明 0 0 0 13位定時/計數(shù)器高八位TH（7 0）+ 低五位TL（4 0） 0 1 1 16位定時/計數(shù)器 TH（7 0）+ TL（7 0） 1 0 2 8位計數(shù)初值自動重裝 TL（7 0） TH（7 0） 1 1 3

19、T0運行，而T1停止工作，8位定時/計數(shù)。2、定時 / 計數(shù)器控制寄存器TCONTCON TR1 TR0 TR0 定時 / 計數(shù)器0運行控制位。 軟件置位，軟件復(fù)位。 與GATE有關(guān)，分兩種情況： GATE = 0 時，若TR0 = 1，開啟T0計數(shù)工作； 若TR0 = 0，停止T0計數(shù)。 GATE = 1 時，若TR0 = 1 且/INT0 = 1時，開啟T0計數(shù)； 若TR0 = 1 但 /INT0 = 0，則不能開啟T0計數(shù)。 若TR0 = 0， 停止T0計數(shù)。TR1 定時 / 計數(shù)器1運行控制位。 用法與TR1類似。二、定時 / 計數(shù)器的四種工作模式1、模式0 T1、T0的等效邏輯結(jié)構(gòu)

20、（顯示投影膠片）計數(shù)寄存器TLi 低5位 + THi8位C/T = 0 定時C/T = 1 對外計數(shù)。定時：fosc / 12 = 1 /（12/fosc） = 1 / T 等間隔，次數(shù)已定，時間確定 T 即對機(jī)器周期進(jìn)行計數(shù)。 左圖定時時間為n×T。 n 計數(shù)：脈沖不等間隔。 每個下降沿計數(shù)一次 確認(rèn)一次負(fù)跳變需兩個機(jī)器周期，所以，計數(shù)頻率最高為fosc / 24。GATE = 0 時，A =“1” B = “1”（TRi = 1時），啟動計數(shù) B = “0”（TRi = 0時），停止計數(shù)。GATA = 1 時， A =“1”（/ INTXi =“1”） B =“1”（TRi =

21、1時）啟動，B = “0”（TRi = 0時）停止。A =“0”（/ INTXi =“0”）停止。2、模式1與模式0相似。與模式0的區(qū)別：計數(shù)位數(shù)不同。計數(shù)寄存器：THi（高8位）+ TLi（低8位）3、模式2與模式0、1的區(qū)別：1）計數(shù)位數(shù)不同； 2）初值自動重裝。計數(shù)寄存器：TLi（8位） 溢出時 TFiTHi（8位初值）4、模式3T0定時/計數(shù)，而T1停止計數(shù)，但可作波特率發(fā)生器。T0分成兩獨立定時/計數(shù)器TL0和TH0。TL0使用C/T、GATE、TR0、/INT0、TF0定時/計數(shù)，TH0使用TR1、TF1 因此，只能用于定時。（展示投影膠片。）模式3時，T1可定時為模式0、1、2的

22、定時/計數(shù)，但不可中斷，所以一般只作串口波特率發(fā)生器用。三、定時/計數(shù)器的應(yīng)用編程前確定參數(shù)：（1）定時/計數(shù)器T0、T1選擇其一，（2）工作方式C/T及GATA，（3）計數(shù)初值加1計數(shù)、16位。FFFFH X=MN；M=213=8192（模式0） N X M=216=65536（模式1） X M M=28=256 （模式2、模式3）0000H（4）工作模式M1、M0實驗步驟：、在KEIL C環(huán)境下建立一個工程項目、編寫代碼，設(shè)置EA、TCON、IP等寄存器、編寫中斷函數(shù)、編譯并連接，處理出現(xiàn)的錯誤保證調(diào)試通過。、利用實驗項目1、2學(xué)到的知識調(diào)試，可以使用單步執(zhí)行和設(shè)置斷點等方式。、調(diào)試時須打

23、開調(diào)試端口，使用鍵盤LED仿真板。、利用實驗項目3中學(xué)到的知識同proteus軟件觀察實驗結(jié)果。完成實驗程序：5、P0接8個LED，使8個LED閃爍。當(dāng)奇數(shù)次按下INT0的按鈕時，8個LED每次同時點亮4個，點亮3次，即D0D3與D4D7交叉點亮3次。偶數(shù)次按下INT0的按鈕時，則D0D7進(jìn)行左移和右移2次。當(dāng)按下INT1的按鈕時，產(chǎn)生報警（INT1優(yōu)先）。6、教材P188，使用查詢和中斷方式實現(xiàn)方波的設(shè)置。觀察實驗結(jié)果，各寄存器的變化。本次實驗可以使用軟件仿真硬件插件dpj.dll和ledkey.dll進(jìn)行仿真，并利用proteus軟件觀察實驗結(jié)果。前面實驗項目3中，已經(jīng)介紹了dpj.dll

24、、ledkey.dll和proteus軟件的使用方法。實驗項目6：基于單片機(jī)的行列式鍵盤操作實驗實驗?zāi)康模?、掌握AT89C51與行列式鍵盤的接口技術(shù)。2、使用proteus軟件仿真鍵盤掃描程序，深刻理解鍵盤掃描程序的含義。實驗平臺:Windows XP 操作系統(tǒng)、Keil c 開發(fā)軟件、proteus軟件主要實驗內(nèi)容：一、根據(jù)行列式鍵盤的設(shè)計原理，編寫鍵盤掃描程序。二、調(diào)試代碼、編寫實驗報告。本實驗知識要點：一、鍵盤輸入過程： 1、 CPU判斷是否有鍵按下 2 、確定按下是哪個鍵 3、 此鍵代表的信息翻譯成機(jī)器識別的代碼 二、掃描程序查詢過程： 1 、行輸出全為0，無鍵按下，列輸出全為1，

25、掃描碼：F0H2 、有鍵按下，P14-P17輸出非全1，檢查按鍵所在位置 3 、逐行掃描，讀出列值4 、對得到的行號和列號譯碼，得到鍵值 5 、消除除鍵的抖動 實驗步驟：1、在KEIL C環(huán)境下建立一個工程項目。2、編寫代碼，編譯并連接，處理出現(xiàn)的錯誤保證調(diào)試通過。3、利用實驗項目3中學(xué)到的知識同proteus軟件觀察實驗結(jié)果。完成實驗程序：7、教材P269鍵盤掃描程序。實驗項目7：雙機(jī)串行通信實驗?zāi)康模?、掌握AT89C51雙機(jī)通信的基本原理。2、實現(xiàn)實現(xiàn)兩片AT89C51之間的通信，甲機(jī)將數(shù)據(jù)發(fā)送到乙機(jī)并顯示出來。使用proteus軟件仿真程序，深刻理解雙機(jī)通信的作用。實驗平臺:Windo

26、ws XP 操作系統(tǒng)、Keil c 開發(fā)軟件、proteus軟件主要實驗內(nèi)容：一、根據(jù)雙機(jī)通信原理，編寫雙機(jī)通信程序。二、調(diào)試代碼、編寫實驗報告。本實驗知識要點：在串行通信中，數(shù)據(jù)是在兩個站之間傳送的。按照數(shù)據(jù)傳送方向，串行通信可分為三種制式：單工制式(Simplex)、半雙工制式(Half duplex)、全雙工制式(Full duplex)。其中，單工制式是指甲乙雙方通信只能單向傳送數(shù)據(jù)。半雙工制式是指通信雙方都具有發(fā)送器和接收器，雙方既可發(fā)送也可接收，但接收和發(fā)送不能同時進(jìn)行，即發(fā)送時就不能接收，接收時就不能發(fā)送。全雙工制式是指通信雙方均設(shè)有發(fā)送器和接收器，并且將信道劃分為發(fā)送信道和接收

27、信道，兩端數(shù)據(jù)允許同時收發(fā)，因此通信效率比前兩種高。 AT89C51內(nèi)部有一個可編程全雙工串行通信接口。該部件不僅能同時進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，也可作為一個同步移位寄存器使用。下面將對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作方式以及波特率進(jìn)行介紹。（1）數(shù)據(jù)緩沖器（SBUF） SBUF是串行口緩沖寄存器，包括發(fā)送寄存器和接收寄存器，以便能以全雙工方式進(jìn)行通信。此外，在接收寄存器之前還有移位寄存器，從而構(gòu)成了串行接收的雙緩沖結(jié)構(gòu)，這樣可以避免在數(shù)據(jù)接收過程中出現(xiàn)幀重疊錯誤。發(fā)送數(shù)據(jù)時，由于CPU是主動的，不會發(fā)生幀重疊錯誤，因此發(fā)送電路不需要雙重緩沖結(jié)構(gòu)。在邏輯上，SBUF只有一個，它既表示發(fā)送寄存器，又表示接收寄存器，

28、具有同一個單元地址99H。但在物理結(jié)構(gòu)上，則有兩個完全獨立的SBUF，一個是發(fā)送緩沖寄存器SBUF，另一個是接收緩沖寄存器SBUF。如果CPU寫SBUF，數(shù)據(jù)就會被送入發(fā)送寄存器準(zhǔn)備發(fā)送；如果CPU讀SBUF，則讀入的數(shù)據(jù)一定來自接收緩沖器。即CPU對SBUF的讀寫，實際上是分別訪問上述兩個不同的寄存器。（2）串行控制寄存器（PCON）串行控制寄存器SCON用于設(shè)置串行口的工作方式、監(jiān)視串行口的工作狀態(tài)、控制發(fā)送與接收的狀態(tài)等。它是一個既可以字節(jié)尋址又可以位尋址的8位特殊功能寄存器。SCON用于串行通信方式的選擇，收發(fā)控制及狀態(tài)指示，各位含義如下：表1 寄存器收發(fā)控制及狀態(tài)指示表SM0SM1S

29、M2RENTB8RB8TIRISM0 SM1：串行口工作方式選擇位。這兩位組合成00、01、10、11對應(yīng)于工作方式0、1、2、3。串行接口工作方式特點見下表。表2 串口工作方式表SM0SM1工作方式功能波特率0008位同步移位寄存器f/1201110位異步串行通信（UART）可變（T1溢出率*2SMOD/32）10211位異步串行通信（UART）fORC/64或fORC/3211311位異步串行通信（UART）可變（T1溢出率*2SMOD/32）SM2：多機(jī)通信控制位。REN：接收允許控制位。軟件置1允許接收；軟件置0禁止接收。TB8：方式2或3時，TB8為要發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)，根據(jù)需要由軟件

30、置1或清0。RB9：在方式2或3時，RB8位接收到的第9位數(shù)據(jù)，實際為主機(jī)發(fā)送的第9位數(shù)據(jù)TB8，使從機(jī)根據(jù)這一位來判斷主機(jī)發(fā)送的時呼叫地址還是要傳送的數(shù)據(jù)。TI：發(fā)送中斷標(biāo)志。發(fā)送完一幀數(shù)據(jù)后由硬件自動置位，并申請中斷。必須要軟件清零后才能繼續(xù)發(fā)送。注意：TI在任何工作方式下都必須由軟件清0。RI：接收中斷標(biāo)志。接收完一幀數(shù)據(jù)后由硬件自動置位，并申請中斷。必須要軟件清零后才能繼續(xù)接收。（3）輸入移位寄存器接收的數(shù)據(jù)先串行進(jìn)入輸入移位寄存器，8位數(shù)據(jù)全移入后，再并行送入接收SBUF中。（4）波特率發(fā)生器波特率發(fā)生器用來控制串行通信的數(shù)據(jù)傳輸速率的，51系列單片機(jī)用定時器T1作為波特率發(fā)生器，T

31、1設(shè)置在定時方式。波特率時用來表示串行通信數(shù)據(jù)傳輸快慢程度的物理量，定義為每秒鐘傳送的數(shù)據(jù)位數(shù)。（5）電源控制寄存器PCON（其最高位為SMOD）（6）波特率計算波特率（band rate）是異步通信中每秒鐘傳送的二進(jìn)制數(shù)碼的位數(shù)（比特數(shù)），單位是位/秒。波特率有以下兩種作用：1)反映串行通信的速率；2)反映對傳輸通道的要求：波特率越高，要求的傳輸通道的頻帶寬度就越寬異步通信：波特率為每秒傳送的字符數(shù)和每個字符位數(shù)的乘積。AT89C51串行通信共有4種工作方式，它們分別是方式0、方式1、方式2和方式3，由串行控制寄存器SCON中的SM0 SM1決定。本設(shè)計用串行口方式1收發(fā)程序，實現(xiàn)兩片AT8

32、9C51之間的通信。（1）方式1發(fā)送 方式1輸出時，數(shù)據(jù)由TXD輸出，一幀信息為10位，1位起始位0，8位數(shù)據(jù)位（先低位）和1位停止位1。當(dāng)執(zhí)行一條數(shù)據(jù)寫發(fā)送緩沖器SBUF的指令，就啟動發(fā)送。發(fā)送開始時，內(nèi)部發(fā)送控制信號變?yōu)橛行?。將起始位向TXD輸出，此后，每經(jīng)過一個TX時鐘周期，便產(chǎn)生一個移位脈沖，并由TXD輸出一個數(shù)據(jù)位。8位數(shù)據(jù)位全部發(fā)送完畢后，置“1” TI。（2）方式1接收 數(shù)據(jù)從RXD（P3.0）腳輸入。當(dāng)檢測到起始位的負(fù)跳變時，開始接收數(shù)據(jù)。定時控制信號有兩種）：接收移位時鐘（RX時鐘，頻率和波特率相同）和位檢測器采樣脈沖（頻率是RX時鐘的16倍，1位數(shù)據(jù)期間，有16個采樣脈沖）

33、，當(dāng)采樣到RXD端從1到0的跳變時就啟動檢測器，接收的值是3次連續(xù)采樣（第7、8、9個脈沖時采樣）進(jìn)行表決以確認(rèn)是否是真正的起始位（負(fù)跳變）的開始。當(dāng)一幀數(shù)據(jù)接收完，須同時滿足兩個條件，接收才真正有效。1） RI=0，即上一幀數(shù)據(jù)接收完成時，RI=1發(fā)出的中斷請求已被響應(yīng)，SBUF中的數(shù)據(jù)已被取走，說明“接收SBUF”已空。2） SM2=0或收到的停止位=1（方式1時，停止位已進(jìn)入RB8），則收到的數(shù)據(jù)裝入SBUF和RB8（RB8裝入停止位），且置“1”中斷標(biāo)志RI。若這兩個條件不同時滿足，收到的數(shù)據(jù)將丟失。實驗步驟：1、在KEIL C環(huán)境下建立一個工程項目。2、編寫代碼，編譯并連接，處理出現(xiàn)

34、的錯誤保證調(diào)試通過。3、利用實驗項目3中學(xué)到的知識同proteus軟件觀察實驗結(jié)果。完成實驗程序：8、用兩塊AT89C51模擬甲機(jī)和乙機(jī)，在甲機(jī)的P1口和指撥開關(guān)相連，通過調(diào)節(jié)指撥開關(guān)來輸入數(shù)據(jù)，、然后把這個數(shù)據(jù)發(fā)出到乙機(jī)去。在乙機(jī)里，先通過RXD口讀取指撥數(shù)據(jù)，然后P1口通過總線傳導(dǎo)各LED燈，P1一共有8個引腳，每個引腳對應(yīng)一個燈（可以考慮中斷和查詢兩種方法）。實驗項目8：系統(tǒng)軟件包、第三方應(yīng)用程序包應(yīng)用 - RTX51-Tiny實時操作系統(tǒng)實驗?zāi)康?1、掌握RTX51-Tiny實時操作系統(tǒng)調(diào)度機(jī)制2、掌握軟件開發(fā)及調(diào)試平臺的搭建方法3、通過os_wait函數(shù)的學(xué)習(xí)，能基本使用RTX51-

35、Tiny完成簡單的程序設(shè)計。實驗平臺:Windows XP 操作系統(tǒng)、Keil c 開發(fā)軟件主要實驗內(nèi)容：一、了解并掌握RTX51-Tiny的基本使用方法，特別是掌握os_wait函數(shù)的使用。二、能夠搭建RTX51-Tiny的開發(fā)平臺。三、編寫實驗報告分析實驗現(xiàn)象。本實驗知識背景：RTX51是一個用于8051系列處理器多任務(wù)實時操作系統(tǒng)，RTX51可以簡化那些復(fù)雜而且時間要求嚴(yán)格的工程的軟件設(shè)計工作。有二個不同的RTX51版本可以利用：RTX51 Full 使用四個任務(wù)優(yōu)先權(quán)完成同時存在時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度和搶先的任務(wù)切換， RTX51工作在與中斷功能相似的狀態(tài)下，信號和信息可以通過郵箱系統(tǒng)在任務(wù)之

36、間互相傳遞，你可以從一存儲池中分配和釋放內(nèi)存，你可以強(qiáng)迫一個任務(wù)等待中斷超時或者是從另一個任務(wù)或中斷發(fā)出的信號或信息。RTX51 Tiny 是一個 RTX51的子集它可以很容易地在沒有任何外部存儲器的單片8051系統(tǒng)上運轉(zhuǎn)，除了下列例外RTX51 Tiny支持許多在RTX51中的特征，RTX51 Tiny僅支持時間片輪轉(zhuǎn)任務(wù)切換和使用信號進(jìn)行任務(wù)切換不支持搶先式的任務(wù)切換，不包括消息歷程，沒有存儲器池分配程序。許多微處理器應(yīng)用程序要求同時執(zhí)行兩個工作或任務(wù). 對于這樣的應(yīng)用程序一個實時操作系統(tǒng)RTOS 允許靈活的分配系統(tǒng)資源中央處理器存儲器等等.)給各個任務(wù) RTX51是一個很好使用的強(qiáng)大的實

37、時操作系統(tǒng) RTX51可以運行于所有的8051派生機(jī)型?？梢允褂脴?biāo)準(zhǔn) C語言編寫和編譯一個程序或使用 C51構(gòu)造編譯他們 僅在指定任務(wù)標(biāo)識符和優(yōu)先權(quán)上有一點差別. RTX51程序也要求你載運程序中用include命令引入實施管理的頭文件并使用 BL51 linker/locator進(jìn)行連接和選擇適當(dāng)?shù)?RTX51庫文件。單任務(wù)程序一個標(biāo)準(zhǔn)的 C語言程序從主函數(shù)開始執(zhí)行，在一嵌入式應(yīng)用中,主函數(shù)通常是一段無限循環(huán)的代碼可以認(rèn)為是一個連續(xù)執(zhí)行的單獨任務(wù)。例如int counter;void main (void) counter = 0;while (1) /* 始終重復(fù) */counter+;

38、/* 計數(shù)器加1 */時間片輪轉(zhuǎn)程序更高級的 C語言程序可以在不使用實時操作系統(tǒng)的情況下實現(xiàn)時間片輪轉(zhuǎn)擬多任務(wù)系統(tǒng)，在這種系統(tǒng)中任務(wù)或功能被一段無限循環(huán)程序重復(fù)調(diào)用。例如int counter;void main (void) counter = 0;while (1) /* 始終重復(fù) */check_serial_io ();process_serial_cmds (); /* 處理串行輸入 */check_kbd_io ();process_kbd_cmds (); /* process keyboard input */adjust_ctrlr_parms (); /* adjust t

39、he controller */counter+; /* increment counter */用 R T X 5 1 進(jìn)行時間片輪轉(zhuǎn)調(diào)度rtx51也能完成時間片輪轉(zhuǎn)多重任務(wù)而且允許準(zhǔn)并行執(zhí)行多個無限循環(huán)或任務(wù)，任務(wù)并不是并行執(zhí)行的而是按時間片執(zhí)行的?？衫玫闹醒胩幚砥鲿r間被分成時間片由 RTX51分配一個時間片給每個任務(wù)，每個任務(wù)允許執(zhí)行一個預(yù)先確定的時間，然后rtx51切換到另一準(zhǔn)備運行的任務(wù)并且允許這個任務(wù)執(zhí)行片刻，時間片非常段通常為幾個毫秒，因此它表現(xiàn)得如同各個任務(wù)是同時地執(zhí)行的。RTX51使用一個8051硬件計時器中斷作為定時程序。產(chǎn)生的周期性中斷用于驅(qū)動 RTX51時鐘，RTX5

40、1不需要在你的程序中擁有一個主函數(shù)，它將自動開始執(zhí)行任務(wù) 0 如果你確實有一個主函數(shù)你必須利用 RTX51 Tiny中的 os_create_task函數(shù)或RTX51中的 os_start_system函數(shù)手工啟動 RTX51。下列例子顯示一個只使用時間片輪轉(zhuǎn)任務(wù)調(diào)度的簡單的 RTX51應(yīng)用程序 在本程序里的二個任務(wù)是簡單計數(shù)器回路 rtx51開始執(zhí)行函數(shù)名為 job0的任務(wù) 0 這些功能添加了另一個叫做 job1任務(wù) 在 job0運行一會兒以后RTX51切換到 job1 在 job0運行一會兒以后RTX51轉(zhuǎn)回到j(luò)ob0 這個過程將不確定地重復(fù)下去。#include <rtx51tny

41、.h>int counter0;int counter1;void job0 (void) _task_ 0 os_create (1); /* mark task 1 as ready */while (1) /* loop forever */counter0+; /* update the counter */void job1 (void) _task_ 1 while (1) /* loop forever */counter1+; /* update the counter */R T X 5 1 事件即使是在等待一個任務(wù)的時間片到達(dá)時，你也可以使用 os_wait函數(shù)通知

42、RTX51它可以讓另一個任務(wù)開始執(zhí)行，這個功能中止正在運行的當(dāng)前任務(wù)，然后等待一指定事件的發(fā)生在這個時候任意數(shù)量的其他任務(wù)仍可以執(zhí)行。使用 R T X 5 1 的時間溢出事件你可以用 os_wait函數(shù)等待的最簡單的事件是事件溢出 RTX51時鐘報時信號周期，這類事件可被用于任務(wù)中需要延遲一段時間的地方，這可用于查詢一個開關(guān)狀態(tài)的代碼中。在這樣的條件下，只須每隔 50ms左右查詢一次開關(guān)下一個例子技術(shù)示范你可以在允許其他的任務(wù)執(zhí)行的時候使用。os_wait功能延遲任務(wù)的執(zhí)行#include <rtx51tny.h>int counter0;int counter1;void job

43、0 (void) _task_ 0 os_create (1); /* mark task 1 as ready */while (1) /* loop forever */counter0+; /* update the counter */os_wait (K_TMO, 3); /* pause for 3 clock ticks */void job1 (void) _task_ 1 while (1) /* loop forever */counter1+; /* update the counter */os_wait (K_TMO, 5); /* pause for 5 clock ticks */在上面的例子中job0像前面敘述的一樣啟動 job1，然后在增加 counter0計數(shù)以后job0呼叫 os_wait函數(shù)以暫停個時鐘報時信號，這時rtx51切換到下一個任務(wù) job1 在 job1增加counter1計數(shù)以后它也調(diào)用 os_wait以暫停個時鐘報時信號，現(xiàn)在rtx51沒有其他的任務(wù)需要執(zhí)行，因此在它可以延續(xù)執(zhí)行 job0之前它進(jìn)入一個空循環(huán)等待個時鐘報時信號過去。本例子的結(jié)果是 counter0每個時鐘報時周期