STC15F100E单片机模拟串口

news2024/11/18 13:53:42

文章目录

一、芯片简介
二、开发环境
三、软件模拟串口
参考

一、芯片简介

STC15F100系列单片机是宏晶科技生产的单时钟/机器周期(1T)的单片机，新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，但是速度快6-12倍。
内部集成R/C时钟，5MHz~35MHz宽范围可设置，可以省掉外部晶振。
内部集成复位电路，可省掉外部复位电路。
6个通用I/O口，支持四种模式：准双向口/弱上拉、强推挽/强上拉、输入/高阻、开漏
芯片管脚图
[图片]

二、开发环境

在Keil中添加STC芯片

下载STC-ISP软件
https://www.stcmcudata.com/
打开STC-ISP软件，选择右侧"Keil仿真设置"栏
选择"添加型号和头文件到Keil中，添加STC仿真器驱动到Keil中", 选择Keil C51的安装目录
例如：D:/software/keil4
系统会自动添加"STC"文件夹( C51/INC/ )
Keil新建工程选择芯片型号时就会有新添加的STC芯片

三、软件模拟串口

STC15F100E芯片内部是不直接支持串口通信的，但是可以用I/O口+定时器来实现串口功能。
这里实现的是半双工通信。
系统工作时钟为5.5296Mhz，波特率为9600bps。
引脚说明

P3.0为Uart的RX引脚
P3.1为Uart的TX引脚

原理说明

发送原理

设置定时器的定时时间为一个bit的的发送时间，在定时器中断服务函数中，设置Uart_TX引脚的值。
接收原理

将Uart_RX引脚设置为外部中断(下降沿触发)模式，捕获Uart接收的开始信号。
设置第一次定时时间为 $\frac{3}{2}$ 个bit持续的时间，其余的定时时间为一个bit的持续时间，在定时器中断服务函数中对Uart_RX引脚进行采样。

程序

uart.c

/*
module name :  uart
author      :  wkk
create time :  2023/12/5
*/

#include "uart.h"
/*
BaudRate -> timer
SysClk   : 5.5296Mhz
Baudrate : 115200
5_529_600 / 115200 = 48           ( x -> error )
5_529_600 / 9600   = 576
65536 - 48    = 65488  0xffd0
65536 - 48-24 = 65464  0xffb8

65536 - 576     = 64960  0xfdc0
65536 - 576-288 = 64672  0xfca0
*/

// define type u8
typedef unsigned char  u8;
// ext 2 3 4 register
// 7  6     5    4  3 2   1      0
// - ext4 ext3 ext2 - - tlclkO t0clkO
sfr int_clkO = 0x8f;

// 1T mode or /12
//   7     6   5  4    3     2   1 0
// t0x12 t1x12 - T2R T2_C/T T2x12 - -
sfr auxr = 0x8e;

// IE2
//  7  6   5   4   3   2   1    9
//  - ET4 ET3 ES4 ES3 ET2 ESP1 ES2
sfr ie2 = 0xaf;

// timer 
sfr TH2 = 0xd6;
sfr TL2 = 0xd7;

//define uart tx/rx port
sbit uart_rx = P3^0;       // P3.0 rx
sbit uart_tx = P3^1;       // P3.1 tx

u8 TEND,TING,tcnt,tbuf;
u8 REND,RING,rcnt,rbuf;

void Enable_Ext4(){
    int_clkO = int_clkO | 0x40;
}

void Disable_Ext4(){
    int_clkO = int_clkO & 0xbf;
}

void Timer2_config(){
    // 1T mode
    auxr = auxr & 0xf0;
    auxr = auxr | 0x04;
    // enable timer1 interrupt
    ie2 = ie2 | 0x04;
    // need to enable EA
}

void Timer2_Disable(){
    auxr = auxr & 0xef;
}

void Timer2_Enable(u8 th1,u8 tl1){
    TH2 = th1;
    TL2 = tl1;
    auxr = auxr | 0x10;
}

void Uart_Init(){
    //P3.0 work in interrupt mode ( int4 falling )
    Enable_Ext4();  
    // timer2 config 
    Timer2_config();
    Timer2_Disable();
    // need to enable EA
    
    TEND = 1;
    REND = 0;
    TING = 0;
    RING = 0;
    uart_tx = 1;
}

void Ext4_Interrupt() interrupt 16 {
    RING = 1;
    REND = 0;
    rcnt = 0;
    rbuf = 0;
    Timer2_Enable(0xfc,0xa0);
    Disable_Ext4();
}

void Uart_SendByte( u8 tx_data ) {
    tbuf = tx_data;
    tcnt = 0;
    TEND = 0;
    TING = 1;
    uart_tx = 0;
    Timer2_Enable(0xfd,0xc0);
    while( TEND != 1); // wait for tx complete!!
}

void Uart_LoopTest( ){
    if( TEND && REND == 1 ) {
        Uart_SendByte(rbuf);
        REND = 0;        
    }
}

void Timer2_Interrupt() interrupt 12  {
    if( RING ) {
        if( rcnt == 0 ) {
            Timer2_Disable();
            rbuf = rbuf >> 1;
            if( uart_rx ) rbuf = rbuf | 0x80;  
            Timer2_Enable(0xfd,0xc0);           
        }else if( rcnt == 8 ){
            Timer2_Disable();
            Enable_Ext4();
            RING = 0;
            REND = 1;
            // recv done !!!        
        }else {
            rbuf = rbuf >> 1;
            if( uart_rx ) rbuf = rbuf | 0x80;  
        } 
        rcnt ++;
    }else if( TING ) {
        if( tcnt == 8) {
            uart_tx = 1;
        }else if( tcnt == 9) {
            Timer2_Disable();
            TING = 0;
            TEND = 1;
            // tx done !!!   
        }else{
            uart_tx = tbuf & 0x01;
            tbuf = tbuf >> 1;
        }
        tcnt ++;
    }else{
        // other things
    }
}

uart.h

#ifndef _UART_H_
#define _UART_H_
#include <reg51.h>

void Uart_Init(void);
void Uart_SendByte( unsigned char tx_data );
void Uart_LoopTest( void );
#endif

main.c

#include <reg51.h>
#include "uart.h"

void Sys_Init(){
    Uart_Init();
    EA = 1;
}

void main(){
    Sys_Init();
    while(1) {
        //Uart_LoopTest();
    }
}