C语言实现串行通信接口程序

C语言实现串行通信接口程序 C语言实现串行通信接口程序 C语言实现串行通信接口程序 摘 要 本文说明了异步串行通信(RS-2

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2)的工作方式，探讨了查询和中断两种软件接口利弊，并给出两种方式的C语言源程序。

的I/O通道之一，以最简单方式组成的串行双工线路只需两条信号线和一条公共地线，因此串行通信既有线路简单的优点同时也有它的缺点，即通信速率无法同并行通信相比，实际上EIA RS-232C在标准条件下的最大通信速率仅为20Kb/S。

尽管如此，大多数外设都提供了串行口接口，尤其在工业现场RS-232C的应用更为常见。IBM PC及兼容机系列都有RS-232的适配器，操作系统也提供了编程接口，系统接口分为DOS功能调用和BIOS功能调用两种：DOS INT 21H的03h和04h号功能调用为异步串行通信的接收和发送功能；而BIOS INT 14H有4组功能调用为串行通信服务，但DOS和BIOS功能调用都需握手信号，需数根信号线连接或彼此间互相短接，最为不便的是两者均为查询方式，不提供中断功能，难以实现高效率的通信程序，为此本文采用直接访问串行口硬件端口地址的方式，用C语言编写了串行通信查询和中断两种方式的接口程序。

1.串行口工作原理@@T8S12300.GIF;图1@@

串行通信的工作相当复杂，一般采用专用芯片来协调处理串行数据的发送接收，称为通用异步发送/接收器(UART)，以节省CPU的时间，提高程序运行效率，IBM PC系列采用8250 UART来处理串行通信。COM1(COM

2) 寄存器

端口地址 功能 DLAB状态

3F8H(2F8H) 发送寄存器(写) 0

3F8H(2F8H) 接收寄存器(读) 0

3F8H(2F8H) 波特率因子低字节 1

3F9H(2F9H) 波特率因子高字节 1

3F9H(2F9H) 中断允许寄存器 0

3FAH(2FAH) 中断标志寄存器

3FBH(2FBH) 线路控制寄存器

3FCH(2FCH) MODEM控制寄存器

3FDH(2FDH) 线路状态寄存器

3FEH(2FEH) MODEM状态寄存器UART可向CPU发出一个硬件中断申请，此中断信号接到中断控制器8259，其中COM1接IRQ4(中断OCH)，COM2接IRQ3(中断OBH)。用软件访问8259的中断允许寄存器(地址21H)来设置或屏蔽串行口的中断，需特别指出的是，设置中断方式串行通信时，MODEM控制寄存器的第三位必须置1，此时CPU才能响应UART中断允许寄存器许可的任何通信中断。

2.编程原理

程序1为查询通信方式接口程序，为一典型的数据采集例程。其中bioscom()函数初始化COM1(此函数实际调用BIOS INT 14H中断0号功能)。这样在程序中就避免了具体设置波特率因子等繁琐工作，只需直接访问发送/接收寄存器(3F8H)和线路状态寄存器(3FDH)来控制UART的工作。线路状态寄存器的标志内容如下：

第0位 1=收到一字节数据

第1位 1=所收数据溢出

第2位 1=奇偶校验错

第3位 1=接收数据结构出错

第4位 1=断路检测

第5位 1=发送保存寄存器空

第6位 1=发送移位寄存器空

第7位 1=超时

当第0位为1时，标志UART已收到一完整字节，此时应及时将之读出，以免后续字符重叠，发生溢出错误，UART有发送保持寄存器和发送移位寄存器。发送数据时，程序将数据送入保持寄存器(当此寄存器为空时)，UART自动等移位寄存器为空时将之写入，然后把数据转换成串行形式发送出去。

本程序先发送命令，然后循环检测，等待接收数据，当超过一定时间后视为数据串接收完毕。若接收到数据后返回0，否则返回1。

若以传送一个ASCII字符为例，用波特率9600 b/s，7个数据位，一个起始位，一个停止位来初始化UART，则计算机1秒可发送/接收的最大数据量仅为9600/9=1074字节，同计算机所具有的高速度是无法相比的，CPU的绝大部分时间耗费在循环检测标志位上。在一个有大量数据串行输入/输出的应用程序中，这种消耗是无法容忍的，也不是一种高效率通信方式，而且可以看到，在接收一个长度未知的数据串时，有可能发生遗漏。MOV AL， 20H

OUT 20H， AL用以将当前中断服务寄存器清零，避免中断重复响应。

每路UART有4组中断，程序可通过中断允许寄存器(3F9H)来设置开放那路中断。这4组中断的位标志如下：

第0位 1=接收到数据

第1位 1=发送保持寄存器为空

第2位 1=接收数据出错

第3位 1=MODEM状态寄存器改变

第4～7位为0

在中断例程中检查UART的中断标志寄存器(3FAH)，确定是哪一组事件申请中断。该寄存器第0位为0时表示有中断申请，响应该中断并采取相应措施后，UART自动复位中断标志；第2，1位标志中断类型，其位组合格式如下：代码 中断类型 复位措施11接收出错读线路状态寄存器10接收到数据读接收寄存器01发送寄存器空输出字符至发送寄存器00MODEM状态改变读MODEM状态寄存器这4组中断的优先级为0号最低，3号最高。3.结论

上述程序采用C语言编写，在BORLAND C++2.0集成环境中调试通过，为简单起见，只考虑了使用发送/接收两条信号线的情况，并未考虑使用握手信号线。

在实际应用中这两组程序尚有一些可修改之处。比如，中断接收程序中的缓冲区可改为循环表，以防数据溢出，尽可能保留最新数据。由于笔者水平所限，文中不足疏漏之处尚希行家指正。

程序1：

static int receive_delay=10000;

int may(unsigned par,char *comm,char *ss)

{int cs=0,j=0;

char *p;

bioscom(0,par,0); //com1

loop:p=comm;

inportb(0x3f

8); //reset

do{ while((inportb(0x3f8+

5)&0x

20)==0); outportb(0x3f8,*p++);

}while(*p); //send command

os=0;j=0;

do{ if((inportb(0x3fd)&0x0

1)==0)

if(os〉receive_delay) break;

else { cs++;

continue; } ss[j++]=inportb(0x3f

8); cs=0;

}while(l);

ss[j]='0';

if(j) return 0;

else return 1;

程序2：

#include <stdio.h>

#include <stdlib.h>

#include <string.h>

#include <bios.h>

#inolude <dos.h>

#define maxsize 4096

#define SEND 2

#define RECEIVE 1

#define COM1 0

#define COM2 1

static unsigned char Hardinterrupt=0;

struct ComInterrupt

{int portadd;

int intbit;

char buf[maxsize],*comm;

int bufh,recount,sendcount;

}com[2]={{0x3f8,0x0c,"","",0,0,0},

{0x2f8,0x0b,"","",0,0,0} };

void static interrupt (*old_com[2])(void);

vold interrupt coml(vold);

void interrupt com2(void);

void fax2(int comnum);

void setinterrupt(int comnum);

void clearinterrupt(int comnum);

void cominit(int comnum, int para, int interruptmark);

void sendcomdata (int comnum,char *command);

int getcomdata (int comnum, char *buf);

void interrupt com1(void)

{fax2(0);}

void interrupt com2(void)

{fax2

(1);}

// set cominterrupt, comnum 0=com1, 1=com2

void setinterrupt (int comnum)

{

old_com[comnum]=getvect(com[comnum].intbit);

if (!oomnum)

setvect(com[comnum].intbit,coml); //com1

else

setvect(com[comnum].intbit,com

2); //com2

//set hard int

Hardinterrupt = inportb(0x

2

1);

if(comnum)else

outportb(0x21,Hardinterrupt&0xef); //com1 0,

}

void clear interrupt(int comnum)

{

if(comnum)

outportb(0x21,Hardinterrupt | 0x0

8); //COM2

else

outportb(0x21,Hardinterrupt|0x

10); //COM1

setvect(com[comnum].intbit,old_com[comnum]);

for( i=0;i<maxsize;i++) com[comnum].buf[i]='0';

com[comnum].sendcount=com[comnum].recount=com[comnum].bufh=0;

outportb(com[comnum].portadd+1,0);

outportb(com[comnum].por tadd+4,0x0);

}

void fax2(int i)//i=o,com1; i=1, com2

{ unsigned char mark;

mark=inport(com[i].portadd+

2);

do

{

if(mark&0x

4)// receive data

{ if (com[i].bufh==maxsize)

com[i].bufh=0; com[i].buf[com[i].bufh++]=inportb(com[i].portadd); com[

i].recount++;}

else if(mark&0x

2)// send command

{ if(*com[i].comm)

outportb(com[i].p

ortadd,*com[i].comm++);

com[i],sendcount++;}

else

outportb(com[i].portadd+1,

1);

}outportb(ox20,0x

20); //hard int return

}void comint(int com, char para, int interruptmark)

{

bioscom(0, par, com);

//open com interrupt

outportbv (com[comnum]. portadd+4,0x8;

outportb (com[comnum].portadd+1,interruptmark);

}

void sendcomdata(int comnum,char * command)

{ unsigned char interruptmark;

com[comnum],comm=command;

com[comnum],sendcount=0;

//set send interrupt

interruptmark=inportb (com[comnum].portadd_

1);}

//get com_receivedate and clear com_receivebuf,

int getcomdata (int comnum, char * buf)

{ int result=com[comnum]. recount,i:

if(buf)

strncpy(buf,com[comnum].buf,com

[comnum].bufh);

buf[com[comnum].bufh]='0';

com[comnum].recount=com [comnum].bufh=0;

retun(result);

}