第四講 串口通信之接收

1、上一講我們講解了串口的發(fā)送操作。這一講我們繼續(xù)講解串口的接收。在學(xué)習(xí)這個(gè)串口接收的過程中，我們要鞏固這個(gè)狀態(tài)機(jī)的寫法，也再熟悉熟悉前幾講講解的內(nèi)容。首先回顧一下異步串口通信的數(shù)據(jù)格式：由于在空閑狀態(tài)時(shí),傳送線為邏輯“1”狀態(tài)，而數(shù)據(jù)的傳送總是以一個(gè)起始位“0”開始，所以當(dāng)接收器檢測到一個(gè)從“1”向“0”的跳變時(shí)，便視為可能的起始位（要排除干擾引起的跳變）；起始位被確認(rèn)后,就知道發(fā)送器已開始發(fā)送，接收器就可以按這個(gè)數(shù)據(jù)通信格式接收后續(xù)的數(shù)據(jù)了；當(dāng)檢測到停止位“1”后就表明一幀字符數(shù)據(jù)已發(fā)送完畢。關(guān)于接收器的設(shè)計(jì)最主要的一點(diǎn)是如何提高采樣的準(zhǔn)確率，最好是保證采樣點(diǎn)處于被采樣數(shù)據(jù)的時(shí)間中間點(diǎn)。所以，

2、在接收采樣時(shí)要用比數(shù)據(jù)波特率高n倍(n1)速率的時(shí)鐘對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣。在本程序中用16倍波特率時(shí)鐘進(jìn)行采樣。結(jié)合圖示，我們講解一下如何讓采樣時(shí)刻處于被采樣數(shù)據(jù)的時(shí)間中間點(diǎn)：1. 在t1時(shí)刻若檢測到低電平，就開始對(duì)這個(gè)低電平進(jìn)行連續(xù)的檢測2. 當(dāng)檢測了8個(gè)時(shí)鐘周期后，到達(dá)t2，此刻，若前面的8個(gè)周期都是低電平，則認(rèn)為檢測到了起始脈沖。否則就認(rèn)為是干擾，重新檢測。3. 在檢測到起始位后，再計(jì)數(shù)16個(gè)采樣時(shí)鐘周期就到達(dá)了第一個(gè)數(shù)據(jù)位的時(shí)間中間點(diǎn)t3,在此刻采樣數(shù)據(jù)并進(jìn)行保存。4. 然后再經(jīng)過16個(gè)周期，就是第二個(gè)數(shù)據(jù)位的時(shí)間中間點(diǎn)，在此時(shí)刻進(jìn)行采樣；然后，再經(jīng)過16個(gè)周期，就是第三個(gè)數(shù)據(jù)位的時(shí)間中間點(diǎn)

3、, 在此時(shí)刻進(jìn)行采樣.一直這樣采樣，直到把所有的數(shù)據(jù)位采樣完畢。在理解完上面這個(gè)流程后，我們來按這個(gè)編制一下程序。 逐行解釋：11：bclk為波特率的16倍。這個(gè)同uart_t。12：一幀數(shù)據(jù)接收完畢信號(hào)，可以通知頂層模塊來提取數(shù)據(jù)。該信號(hào)在復(fù)位后為“0”，在接收完一幀數(shù)據(jù)后變高，然后直到下一次檢測到起始位后，即下一幀數(shù)據(jù)到來時(shí)才復(fù)位到“0”。頂層模塊可通過檢測該信號(hào)的上升沿來判斷一幀數(shù)據(jù)是否已經(jīng)接收完畢。19：用type聲明一種枚舉類型，用來表示接收狀態(tài)機(jī)的狀態(tài)。共有五狀態(tài)：r_idle-空閑狀態(tài),r_sample_start_bit-采樣起始位狀態(tài),r_sample_data_bit-采樣

4、數(shù)據(jù)位狀態(tài),r_stop-采樣停止位狀態(tài)。24-31：通過一個(gè)D觸發(fā)器，先把串口的輸入信號(hào)整形一下，這樣可減少干擾引起的檢測誤判。D觸發(fā)器的原理的工作機(jī)制大家應(yīng)該明白吧，這里就不再贅述了。33-35：定義一些變量。count為時(shí)鐘bclk的計(jì)數(shù)器，因?yàn)椴捎昧?6倍頻的時(shí)鐘，所以一個(gè)數(shù)據(jù)位會(huì)維持16個(gè)bclk時(shí)鐘周期，需要用count來計(jì)數(shù)。rcnt是對(duì)接收到的數(shù)據(jù)位進(jìn)行計(jì)數(shù)。這個(gè)和串口的發(fā)送程序有點(diǎn)類似的。32-95：通過狀態(tài)機(jī)來接收一幀數(shù)據(jù)。 37-41：系統(tǒng)復(fù)位。 38：復(fù)位后狀態(tài)機(jī)設(shè)置為空閑狀態(tài)。 39-40：清零計(jì)數(shù)器。41：置r_ready為0，表示數(shù)據(jù)還沒接收完畢。 42-93：系

5、統(tǒng)正常工作，通過狀態(tài)機(jī)的變化實(shí)現(xiàn)一幀數(shù)據(jù)的接收，用case語句實(shí)現(xiàn)狀態(tài)轉(zhuǎn)變。 44-53：描述空閑狀態(tài)時(shí)的執(zhí)行動(dòng)作。 45-49：若傳送線上檢測到低電平則立即轉(zhuǎn)入r_sample_start_bit狀態(tài)，并清零計(jì)數(shù)器。反之，若沒有檢測到低電平，則還是使系統(tǒng)處于r_idle狀態(tài)，還需要不斷的去檢測傳送線的狀態(tài)。 55-68：描述采樣到起始位后執(zhí)行的動(dòng)作。 56-68：假設(shè)在44-53句中檢測到的低電平是起始位，則這個(gè)低電平應(yīng)該持續(xù) 16個(gè)時(shí)鐘（因?yàn)槭?6倍頻采樣的）。在這16個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)，若是干擾，則可能會(huì)在這16個(gè)時(shí)鐘的時(shí)間內(nèi)檢測到高電平。若有，那么狀態(tài)機(jī)就回到x_idle狀態(tài)，否則就認(rèn)為已經(jīng)

6、檢測到了起始位。 57-64：在檢測到起始位后的8個(gè)時(shí)鐘里總線若一直是低電平，則認(rèn)為是檢測到了起始位，狀態(tài)機(jī)切換至r_sample_data_bit，并初始化一些計(jì)數(shù)器， 準(zhǔn)備開始采樣數(shù)據(jù)位。 70-85：描述采樣數(shù)據(jù)位時(shí)執(zhí)行的動(dòng)作。 71-73：連續(xù)計(jì)數(shù)16個(gè)bclk時(shí)鐘 74-85：當(dāng)計(jì)數(shù)到16個(gè)bclk后，就開始采樣傳送線的電平狀態(tài)。 75-78：在檢測傳送線數(shù)據(jù)前首先判斷是否已經(jīng)接收完數(shù)據(jù)位，若是就使?fàn)顟B(tài)機(jī)轉(zhuǎn)入r_stop 狀態(tài)，并清零計(jì)數(shù)器。79-83：若數(shù)據(jù)位還沒有接收完畢，則80句，保持狀態(tài)機(jī)處于 r_sample_data_bit狀態(tài)，并清零count。82句，把當(dāng)前傳送線的電

7、平狀態(tài)送入到接收緩沖器rbufs，并通過83句將接收到的數(shù)據(jù)位計(jì)數(shù)器加1。86-89：描述采樣停止位時(shí)執(zhí)行的動(dòng)作。在本程序中，我們省略了對(duì)停止位的采樣，這樣做對(duì)功能本身不會(huì)產(chǎn)生影響。 87：置r_ready為1，通知外部數(shù)據(jù)接收完畢 88：更新數(shù)據(jù)輸出緩沖器 89：使?fàn)顟B(tài)機(jī)重新會(huì)到x_idle狀態(tài)，開始下一輪的接收檢測。 90-91：描述狀態(tài)機(jī)處于其它狀態(tài)時(shí)的動(dòng)作（假如狀態(tài)機(jī)跑飛）。在其它狀態(tài)時(shí)，將狀態(tài)機(jī)置為x_idle,使?fàn)顟B(tài)機(jī)正常工作。以上只是編寫了一個(gè)串口接收的元件，現(xiàn)在編寫一個(gè)頂層調(diào)用模塊，調(diào)用這個(gè)接收元件來接收PC機(jī)上通過“串口調(diào)試助手”發(fā)送的數(shù)據(jù)，并根據(jù)接收到的數(shù)據(jù)點(diǎn)亮不同的LED。代碼如下： 程序代碼比較簡單，就不再贅述了，大家可以自己去體會(huì)。若有什么不明白的，請(qǐng)聯(lián)系我們（qq:1438801646）。還是按串口發(fā)送中所說的那樣連接好串口線，選中串口調(diào)試助手的“按十六進(jìn)制發(fā)送”。（否則在發(fā)送框里填入的是ASCII碼，無法與程序中的case條件匹配上）