一種基于C8051F310的UART擴展實現

　　引言

　　UART數據發送協議作為一種簡單的數據發送協議，被大量的使用在當前各種數字外設的數據傳輸上。但是現在的PC機存在無UART接口或接口較少的問題，當需要利用PC機對于多個數字設備同時處理問題時，就需要在PC機上進行UART擴展，這類問題在筆記本PC上尤為突出。通常這種問題的解決方法有以下幾種方法：(1)利用USB接口通過相應的轉換設備進行轉換。(2)利用PCI總線轉換卡獲得多個UART接口的擴展。前者優點在于實現簡單設備，成本低。后者優點在于可以實現多個接口擴展且功能完善。但在實際使用中發現兩者都存在一個共同的問題，即利用擴展獲得UART接口其工作性能不夠穩定，且存在不能完全實現多個UART接口的實時通訊。

　　為解決上述硬件方法在工程實現存在的不足，本文針對項目實際需要提出了一種利用C8051F310單片機實現多UART接口擴展方法。通過單片機作為數據收發的中繼器，實現對于多個UART采集的需要。

　　UART數據發送

　　8位UART數據傳輸主要利用RX，TX信號線實現數據的雙向傳輸(如圖1)。

　　當數據接收時，數據線RX首先處于接收準備狀態即RX呈高電平，根據UART數據發送協議，如果RX線有數據接收時，RX線被置為低電平，接收起始位，在起始位后是為數據位，當最后一幀數據接收完畢后，產生終止，終止位的作用為將RX線電平置高，是RX線處于等待狀態。

　　發送通過對于TX線上信號電平的操作實現對于數據的發送，發送初始狀態下TX線處于高電平，當啟動發送后將TX線電平置低產生起始位，在一個波特率時鐘周期后將開始發送數據，數據發送完畢后重新將TX電平置高使發送機處于等待狀態。

　　單個UART實現方法

　　本文利用C8051F310單片機作為軟件UART實現的平臺，主要方法是通過單片機的定時器產生波特率，根據波特率確定的位時間定時讀取(或發送)位數據信號，從而模擬了硬件UART的工作過程。具體的實現方法如下所述。

　　(1)硬件連接

　　在UART的軟件實現中主要是利用單片機模擬硬件UART的發送過程，因此我們利用C8051F310單片機中定時器T0工作的雙八位定時模式用于產生波特率，PC機A0工作在邊沿捕捉狀態以捕捉SW_RX端口的電平變化產生，判斷數據接收的初始和終止。具體的硬件連接如圖2。