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我們學(xué)習(xí)了條件語句,用多個(gè)條件語句可以實(shí)現(xiàn)多方向條件分支,但是可以發(fā)現(xiàn)使用過多的條件語句實(shí)現(xiàn)多方向分支會(huì)使條件語句嵌套過多,程序冗長,這樣讀起來也很不好讀。這時(shí)使用開關(guān)語句同樣可以達(dá)到處理多分支選擇的目的,又可以使程序結(jié)構(gòu)清晰。它的語法為下: switch (表達(dá)式) { case 常量表達(dá)式1: 語句1; break; case 常量表達(dá)式2: 語句2; break; case 常量表達(dá)式3: 語句3; break; case 常量表達(dá)式n: 語句n; break; default: 語句 } 運(yùn)行中switch后面的表達(dá)式的值將會(huì)做為條件,與case后面的各個(gè)常量表達(dá)式的值相對(duì)比,如果相等時(shí)則執(zhí)行后面的語句,再執(zhí)行break(間斷語句)語句,跳出switch語句。如果case沒有和條件相等的值時(shí)就執(zhí)行default后的語句。當(dāng)要求沒有符合的條件時(shí)不做任何處理,則可以不寫default語句。 在上面的課程中我們一直在用printf這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的C輸出函數(shù)做字符的輸出,使用它當(dāng)然會(huì)很方便,但它的功能強(qiáng)大,所占用的存儲(chǔ)空間自然也很大,要1K左右字節(jié)空間,如果再加上scanf輸入函數(shù)就要達(dá)到2K左右的字節(jié),這樣的話如果要求用2K存儲(chǔ)空間的芯片時(shí)就無法再使用這兩個(gè)函數(shù),例如AT89C2051。在這些小項(xiàng)目中,通常我們只是要求簡單的字符輸入輸出,這里以筆者發(fā)表在《無線電雜志》的一個(gè)簡單的串口應(yīng)用實(shí)例為例,一來學(xué)習(xí)使用開關(guān)語句的使用,二來簡單了解51芯片串口基本編程。這個(gè)實(shí)例是用PC串口通過上位機(jī)程序與由AT89C51組成的下位機(jī)相通訊,實(shí)現(xiàn)用PC軟件控制AT89C51芯片的IO口,這樣也就可以再通過相關(guān)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的控制(這里是控制繼電器)。在筆者的網(wǎng)站http://www.cdle.net還可以查看相關(guān)文章。所使用的硬件還是用回我們以上課程中做好的硬件,以串口和PC連接,用LED查看實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。下面是源代碼。 /*---------------------------------------- CDLE-J20_Main.c PC串口控制IO口電路 可以用字符控制和讀取IO口 簡單版本V2.0 更加好的單片機(jī)版本和PC控制軟件和DLL動(dòng)態(tài)庫 請(qǐng)?jiān)L問磁動(dòng)力工作室http://www.cdle.net Copyright 2003 http://www.cdle.net All rights reserved. 明浩 E-mail: pnzwzw@163.com pnzwzw@cdle.net ----------------------------------------*/ #include static unsigned char data CN[4]; static unsigned char data CT; unsigned char TS[8] = {254,252,248,240,224,192,128,0}; void main(void) { void InitCom(unsigned char BaudRate); void ComOutChar(unsigned char OutData); void CSToOut(void); void CNToOut(void); unsigned int a; CT = 0; //接收字符序列 CN[0] = 0; CN[1] = 51; CN[2] = 51; CN[3] = 0; InitCom(6); //設(shè)置波特率為9600 1-8波特率300-57600 EA = 1; ES = 1; //開串口中斷 do { for (a=0; a<30000; a++) P3_6 = 1; for (a=0; a<30000; a++) //指示燈閃動(dòng) P3_6 = 0; } while(1); } //串口初始化 晶振為11.0592M 方式1 波特率300-57600 void InitCom(unsigned char BaudRate) { unsigned char THTL; switch (BaudRate) { case 1: THTL = 64; break; //波特率300 case 2: THTL = 160; break; //600 case 3: THTL = 208; break; //1200 case 4: THTL = 232; break; //2400 case 5: THTL = 244; break; //4800 case 6: THTL = 250; break; //9600 case 7: THTL = 253; break; //19200 case 8: THTL = 255; break; //57600 default: THTL = 208; } SCON = 0x50; //串口方式1,允許接收 TMOD = 0x20; //定時(shí)器1定時(shí)方式2 TCON = 0x40; //設(shè)定時(shí)器1開始計(jì)數(shù) TH1 = THTL; TL1 = THTL; PCON = 0x80; //波特率加倍控制,SMOD位 RI = 0; //清收發(fā)標(biāo)志 TI = 0; TR1 = 1; //啟動(dòng)定時(shí)器 }
//向串口輸出一個(gè)字符(非中斷方式) void ComOutChar(unsigned char OutData) { SBUF = OutData; //輸出字符 while(!TI); //空語句判斷字符是否發(fā)完 TI = 0; //清TI } //串口接收中斷 void ComInINT(void) interrupt 4 using 1 { if (RI) //判斷是不是收完字符 { if (CT>3) { CT = 0; //收完一組數(shù)據(jù),序列指針清零 CN[0] = 0; CN[1] = 51; CN[2] = 51; CN[3] = 0; } CN[CT] = SBUF; CT++; RI = 0; //RI清零 if (CN[0]==0x61 && CN[3]==0x61) //用aXXa的簡單方式保證接收的可靠性,可以滿足業(yè)余的要求 { //a也可以為板下的ID號(hào),在同一個(gè)串行口上可以掛上一塊以上的板 CSToOut(); //收到的數(shù)據(jù)格式正確時(shí),調(diào)用控制輸出函數(shù) } //要想更為可靠的工作則要用到數(shù)據(jù)檢驗(yàn)和通訊協(xié)議 } } //根據(jù)全局變量輸出相應(yīng)的控制信號(hào) void CSToOut(void) { unsigned char data a; unsigned int data b; switch(CN[1]) //aXXa的格式定義是第一個(gè)X為端口,0為P0,1為P1,2為P2,3為關(guān)閉所有(同時(shí)要第2個(gè)X為3,XX=33) { //XX=44為測(cè)試用,5為讀取端口狀態(tài),大于5則為無效數(shù)據(jù), case 0: //第一個(gè)X小于3時(shí),第二個(gè)X為要輸出的數(shù)據(jù)。 P0 = CN[2]; CNToOut(); break; case 1: P1 = CN[2]; CNToOut(); break; case 2: P2 = CN[2]; CNToOut(); break; case 3: P0 = 0xFF; P1 = 0xFF; P2 = 0xFF; CNToOut(); break; case 4: P0 = 0xFF; P1 = 0xFF; P2 = 0xFF; for (a=0; a<8; a++) { P0 = TS[a]; for (b=0; b<50000; b++); } P0 = 0xFF; for (a=0; a<8; a++) { P1 = TS[a]; for (b=0; b<50000; b++); } P1 = 0xFF; for (a=0; a<4; a++) { P2 = TS[a]; for (b=0; b<50000; b++); } P2 = 0xFF; CNToOut(); break; case 5: //根據(jù)CN[2]返回所要讀取的端口值 switch(CN[2]) { case 0: ComOutChar(CN[0]); ComOutChar(CN[1]); ComOutChar(P0); ComOutChar(CN[3]); break; case 1: ComOutChar(CN[0]); ComOutChar(CN[1]); ComOutChar(P1); ComOutChar(CN[3]); break; case 2: ComOutChar(CN[0]); ComOutChar(CN[1]); ComOutChar(P2); ComOutChar(CN[3]); break; case 3: ComOutChar(CN[0]); ComOutChar(CN[1]); ComOutChar(P3); ComOutChar(CN[3]); break; } break; } } void CNToOut(void) { ComOutChar(CN[0]); ComOutChar(CN[1]); ComOutChar(CN[2]); ComOutChar(CN[3]); } 代碼中有多處使用開關(guān)語句的,使用它對(duì)不同的條件做不同的處理,如在CSToOut函數(shù)中根據(jù)CN[1]來選擇輸出到那個(gè)IO口,如CN[1]=0則把CN[2]的值送到P0,CN[1]=1則送到P1,這樣的寫法比起用if (CN[1]==0)這樣的判斷語句來的清晰明了。當(dāng)然它們的效果沒有太大的差別(在不考慮編譯后的代碼執(zhí)行效率的情況下)。 在這段代碼其主要的作用就是通過串口和上位機(jī)軟件進(jìn)行通訊,跟據(jù)上位機(jī)的命令字串,對(duì)指定的IO端口進(jìn)行讀寫。InitCom函數(shù),原型為void InitCom(unsigned char BaudRate),其作用為初始化串口。它的輸入?yún)?shù)為一個(gè)字節(jié),程序就是用這個(gè)參數(shù)做為開關(guān)語句的選擇參數(shù)。如調(diào)用InitCom(6),函數(shù)就會(huì)把波特率設(shè)置為9600。當(dāng)然這段代碼只使用了一種波特率,可以用更高效率的語句去編寫,這里就不多討論了。 看到這里,你也許會(huì)問函數(shù)中的SCON,TCON,TMOD,SCOM等是代表什么?它們是特殊功能寄存器,在以前也略提到過,51芯片的特殊功能寄存器說明可以參看附錄二的'AT89C51特殊功能寄存器列表',在這里簡單的說說串口相關(guān)的硬件設(shè)置。 SBUF 數(shù)據(jù)緩沖寄存器 這是一個(gè)可以直接尋址的串行口專用寄存器。有朋友這樣問起過“為何在串行口收發(fā)中,都只是使用到同一個(gè)寄存器SBUF?而不是收發(fā)各用一個(gè)寄存器。”實(shí)際上SBUF包含了兩個(gè)獨(dú)立的寄存器,一個(gè)是發(fā)送寄存,另一個(gè)是接收寄存器,但它們都共同使用同一個(gè)尋址地址-99H。CPU在讀SBUF時(shí)會(huì)指到接收寄存器,在寫時(shí)會(huì)指到發(fā)送寄存器,而且接收寄存器是雙緩沖寄存器,這樣可以避免接收中斷沒有及時(shí)的被響應(yīng),數(shù)據(jù)沒有被取走,下一幀數(shù)據(jù)已到來,而造成的數(shù)據(jù)重疊問題。發(fā)送器則不需要用到雙緩沖,一般情況下我們?cè)趯懓l(fā)送程序時(shí)也不必用到發(fā)送中斷去外理發(fā)送數(shù)據(jù)。操作SBUF寄存器的方法則很簡單,只要把這個(gè)99H地址用關(guān)鍵字sfr定義為一個(gè)變量就可以對(duì)其進(jìn)行讀寫操作了,如sfr SBUF = 0x99;當(dāng)然你也可以用其它的名稱。通常在標(biāo)準(zhǔn)的reg51.h或at89x51.h等頭文件中已對(duì)其做了定義,只要用#include引用就可以了。 SCON 串行口控制寄存器 通常在芯片或設(shè)備中為了監(jiān)視或控制接口狀態(tài),都會(huì)引用到接口控制寄存器。SCON就是51芯片的串行口控制寄存器。它的尋址地址是98H,是一個(gè)可以位尋址的寄存器,作用就是監(jiān)視和控制51芯片串行口的工作狀態(tài)。51芯片的串口可以工作在幾個(gè)不同的工作模式下,其工作模式的設(shè)置就是使用SCON寄存器。它的各個(gè)位的具體定義如下:
(MSB) | | | | | | | (LSB) | SM0 | SM1 | SM2 | REN | TB8 | RB8 | TI | RI | 表8-1 串行口控制寄存器SCON SM0、SM1為串行口工作模式設(shè)置位,這樣兩位可以對(duì)應(yīng)進(jìn)行四種模式的設(shè)置。看表8-2串行口工作模式設(shè)置。
| SM0 | SM1 | !∈ | 功 能 | 波特率 | 0 | 0 | 0 | 同步移位寄存器 | fosc/12 | 0 | 1 | 1 | 8位UART | 可變 | 1 | 0 | 2 | 9位UART | fosc/32或fosc/64 | 1 | 1 | 3 | 9位UART | 可變 | 表8-2 串行口工作模式設(shè)置 在這里只說明最常用的模式1,其它的模式也就一一略過,有興趣的朋友可以找相關(guān)的硬件資料查看。表中的fosc代表振蕩器的頻率,也就是晶振的頻率。UART為(Universal Asynchronous Receiver)的英文縮寫。 SM2在模式2、模式3中為多處理機(jī)通信使能位。在模式0中要求該位為0。 REM為允許接收位,REM置1時(shí)串口允許接收,置0時(shí)禁止接收。REM是由軟件置位或清零。如果在一個(gè)電路中接收和發(fā)送引腳P3.0,P3.1都和上位機(jī)相連,在軟件上有串口中斷處理程序,當(dāng)要求在處理某個(gè)子程序時(shí)不允許串口被上位機(jī)來的控制字符產(chǎn)生中斷,那么可以在這個(gè)子程序的開始處加入REM=0來禁止接收,在子程序結(jié)束處加入REM=1再次打開串口接收。大家也可以用上面的實(shí)際源碼加入REM=0來進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。 TB8發(fā)送數(shù)據(jù)位8,在模式2和3是要發(fā)送的第9位。該位可以用軟件根據(jù)需要置位或清除,通常這位在通信協(xié)議中做奇偶位,在多處理機(jī)通信中這一位則用于表示是地址幀還是數(shù)據(jù)幀。 RB8接收數(shù)據(jù)位8,在模式2和3是已接收數(shù)據(jù)的第9位。該位可能是奇偶位,地址/數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)位。在模式0中,RB8為保留位沒有被使用。在模式1中,當(dāng)SM2=0,RB8是已接收數(shù)據(jù)的停止位。 TI發(fā)送中斷標(biāo)識(shí)位。在模式0,發(fā)送完第8位數(shù)據(jù)時(shí),由硬件置位。其它模式中則是在發(fā)送停止位之初,由硬件置位。TI置位后,申請(qǐng)中斷,CPU響應(yīng)中斷后,發(fā)送下一幀數(shù)據(jù)。在任何模式下,TI都必須由軟件來清除,也就是說在數(shù)據(jù)寫入到SBUF后,硬件發(fā)送數(shù)據(jù),中斷響應(yīng)(如中斷打開),這時(shí)TI=1,表明發(fā)送已完成,TI不會(huì)由硬件清除,所以這時(shí)必須用軟件對(duì)其清零。 RI接收中斷標(biāo)識(shí)位。在模式0,接收第8位結(jié)束時(shí),由硬件置位。其它模式中則是在接收停止位的半中間,由硬件置位。RI=1,申請(qǐng)中斷,要求CPU取走數(shù)據(jù)。但在模式1中,SM2=1時(shí),當(dāng)未收到有效的停止位,則不會(huì)對(duì)RI置位。同樣RI也必須要靠軟件清除。 常用的串口模式1是傳輸10個(gè)位的,1位起始位為0,8位數(shù)據(jù)位,低位在先,1位停止位為1。它的波特率是可變的,其速率是取決于定時(shí)器1或定時(shí)器2的定時(shí)值(溢出速率)。AT89C51和AT89C2051等51系列芯片只有兩個(gè)定時(shí)器,定時(shí)器0和定時(shí)器1,而定時(shí)器2是89C52系列芯片才有的。 波特率 在使用串口做通訊時(shí),一個(gè)很重要的參數(shù)就是波特率,只有上下位機(jī)的波特率一樣時(shí)才可以進(jìn)行正常通訊。波特率是指串行端口每秒內(nèi)可以傳輸?shù)牟ㄌ匚粩?shù)。有一些初學(xué)的朋友認(rèn)為波特率是指每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù),如標(biāo)準(zhǔn)9600會(huì)被誤認(rèn)為每秒種可以傳送9600個(gè)字節(jié),而實(shí)際上它是指每秒可以傳送9600個(gè)二進(jìn)位,而一個(gè)字節(jié)要8個(gè)二進(jìn)位,如用串口模式1來傳輸那么加上起始位和停止位,每個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)就要占用10個(gè)二進(jìn)位,9600波特率用模式1傳輸時(shí),每秒傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)是9600÷10=960字節(jié)。51芯片的串口工作模式0的波特率是固定的,為fosc/12,以一個(gè)12M的晶振來計(jì)算,那么它的波特率可以達(dá)到1M。模式2的波特率是固定在fosc/64或fosc/32,具體用那一種就取決于PCON寄存器中的SMOD位,如SMOD為0,波特率為focs/64,SMOD為1,波特率為focs/32。模式1和模式3的波特率是可變的,取決于定時(shí)器1或2(52芯片)的溢出速率。那么我們?cè)趺慈ビ?jì)算這兩個(gè)模式的波特率設(shè)置時(shí)相關(guān)的寄存器的值呢?可以用以下的公式去計(jì)算。 波特率=(2SMOD÷32)×定時(shí)器1溢出速率 上式中如設(shè)置了PCON寄存器中的SMOD位為1時(shí)就可以把波特率提升2倍。通常會(huì)使用定時(shí)器1工作在定時(shí)器工作模式2下,這時(shí)定時(shí)值中的TL1做為計(jì)數(shù),TH1做為自動(dòng)重裝值 ,這個(gè)定時(shí)模式下,定時(shí)器溢出后,TH1的值會(huì)自動(dòng)裝載到TL1,再次開始計(jì)數(shù),這樣可以不用軟件去干預(yù),使得定時(shí)更準(zhǔn)確。在這個(gè)定時(shí)模式2下定時(shí)器1溢出速率的計(jì)算公式如下: 溢出速率=(計(jì)數(shù)速率)/(256-TH1) 上式中的“計(jì)數(shù)速率”與所使用的晶體振蕩器頻率有關(guān),在51芯片中定時(shí)器啟動(dòng)后會(huì)在每一個(gè)機(jī)器周期使定時(shí)寄存器TH的值增加一,一個(gè)機(jī)器周期等于十二個(gè)振蕩周期,所以可以得知51芯片的計(jì)數(shù)速率為晶體振蕩器頻率的1/12,一個(gè)12M的晶振用在51芯片上,那么51的計(jì)數(shù)速率就為1M。通常用11.0592M晶體是為了得到標(biāo)準(zhǔn)的無誤差的波特率,那么為何呢?計(jì)算一下就知道了。如我們要得到9600的波特率,晶振為11.0592M和12M,定時(shí)器1為模式2,SMOD設(shè)為1,分別看看那所要求的TH1為何值。代入公式: 11.0592M 9600=(2÷32)×((11.0592M/12)/(256-TH1)) TH1=250 //看看是不是和上面實(shí)例中的使用的數(shù)值一樣? 12M 9600=(2÷32)×((12M/12)/(256-TH1)) TH1≈249.49 上面的計(jì)算可以看出使用12M晶體的時(shí)候計(jì)算出來的TH1不為整數(shù),而TH1的值只能取整數(shù),這樣它就會(huì)有一定的誤差存在不能產(chǎn)生精確的9600波特率。當(dāng)然一定的誤差是可以在使用中被接受的,就算使用11.0592M的晶體振蕩器也會(huì)因晶體本身所存在的誤差使波特率產(chǎn)生誤差,但晶體本身的誤差對(duì)波特率的影響是十分之小的,可以忽略不計(jì)。 這一節(jié)借著學(xué)習(xí)開關(guān)語句的機(jī)會(huì),簡略說明了串行的一些相關(guān)內(nèi)容,但串口的工作方式設(shè)定有好種同時(shí)也要涉及到其它的相關(guān)寄存器,內(nèi)容十分多,在此也不能一一做實(shí)例說明,下面的章節(jié)也會(huì)加入一些硬件方面的東西。
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