开源PLC学习笔记05(再从51开始 通讯 UART）——2013_11_10
本帖最后由 oldbeginner 于 2013-11-10 19:12 编辑在笔记03和04中，通过研究Read code代码的功能，完成了对FX1NProcessing函数的研究，这个函数是和三菱上位机软件通讯的核心。FX1NProcessing实现了对协议的翻译，但是传送数据等是通过uart来实现的。现在就可以来理解uart是如何实现数据传送的。
******************************************************************************
uart相关的函数都定义在uart.c中，但是最关键的UartInit函数（初始化）是定义在PLC51x.c文件中，为什么？
// 串口初始化 函数UartInit(); //
//-------------------------------------------------------------------------------------//
void UartInit(void)
{
SCON= 0x50;
//PCON |= 0x80;
//AUXR2|= 0x40;
//Timer1Init();
TR1=0; //停止定时器
// TCON=0x00; //定时器控制寄存器 注意:TCON只需操作一次
TMOD |= 0x20; //定时器1
TL1 = -(SYSCLK/12/32/baud);//0xfa; // -(SYSCLK/12/32/baud); //注意波特率加倍位
TH1 = TL1;
TR1=1; //启动定时器1
// ET1=1; //打开定时器1中断
UartReceiveCounter=0;
UartRxTimerStartFlag=0;
}
*****************************************
看得很难受，先把注释的行都去掉
void UartInit(void)
{
SCON= 0x50;
//停止定时器
TR1=0;
//定时器1
TMOD |= 0x20;
//0xfa; // -(SYSCLK/12/32/baud); //注意波特率加倍位
TL1 = -(SYSCLK/12/32/baud);
TH1 = TL1;
//启动定时器1
TR1=1;
UartReceiveCounter=0;
UartRxTimerStartFlag=0;
}
***********************************************
在uart.h中定义
#define SYSCLK 11059200
#define baud 9600 // 注意修改Timer1 TH1
看着还是不舒服，重新写一下，添加了注释（基于外部接11.592Mhz晶振，并把倍频开通）
void UartInit(void)
{
//停止定时器
TR1=0;
/******电源管理PCON寄存器************
位 7 6 5 4 3 2 1 0
寄存器 SMOD X X X X X X X
————————————————————
取值 1 0 0 0 0 0 0 0
说明 波特率加倍
************************************/
PCON=0x80;
/*****定时器TMOD寄存器**********
位 7 6 5 4 3 2 1 0
寄存器 GATE C/T M1 M0 GATE C/T M1 M0
——————————————---- |———————————
定时器1的设置 定时器0的设置
取值 0 0 1 0 0 0 0 0
说明 使用定时器1，工作方式2 | 没用使用
**********************************/
TMOD=TMOD | 0x20;
//定时器1工作方式2
//在下面的PCON设置上增加了倍频，所以晶振位22.1184Mhz
/**********波特率设置表（22.1184Mhz)************
波特率 2400 4800 9600 19200
TH1 E8 F4 FA FD
TL1 E8 F4 FA FD
说明，因为选取波特率9600，所以TH1和TL1都取FA
*************************************************/
TH1=0xFA;
TL1=0xFA;
//串口工作方式1
/*******串口SCON寄存器***************
位 7 6 5 4 3 2 1 0
寄存器 SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI
——————————————————————————————————————
工作方式控制| 多机通信| 接受标志位|发第9位| 收第9位| 发送中断标志位接受中断标志位
取值 0 1 0 1 0 0 0 0
说明 工作方式1 开始接受
**************************************/
SCON=0x50;
//启动定时器1
TR1=1;
UartReceiveCounter=0;
UartRxTimerStartFlag=0;
}
源程序中没有开启中断，还有为什么注释掉几行？目前无法判断原因，继续下去找答案。
附录：波特率与定时器
附录2：串口相关函数 顶楼主，我是个外行，这个是什么协议，与modbusb比如何
初始化后，继续。
再返回到uart.c中，先看一下变量
volatile unsigned char UartSendBuffer; //发送缓冲
volatile unsigned char UartReceiveBuffer; //接收数据缓冲
volatile unsigned char *outlast=UartSendBuffer; //最后由中断传输出去的字节位置
volatile unsigned char *putlast=UartSendBuffer; //最后放入发送缓冲区的字节位置
volatile unsigned char UartSendBufferemptyFlag=1; //缓冲区数据发完标志 发完＝1
volatile unsigned char UartSendBufferHaveDataFlag=0; //发送缓冲区非空标志 有=1
volatile unsigned char UartReceiveCounter=0; //接收计数器
volatile unsigned char UartRxTimerStartFlag=0; //接收超时计数器启动标志
volatile unsigned char UartWaitForCounter=0; //接收超时计数器
volatile unsigned char UartDataReadyFlag=0; //接收完成标志
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上面UartReceiveBuffer在FX1NProcessing函数多次使用，为了简洁，当时记为Buffer。变量名很多又太长，没有必要记，暂时只看一下变量名的末尾（红色），了解大概功能即可，等在具体代码中遇到再返回来确认。
// 函数名称: UartSendchar
//uart.c
// 功能描述：放入一个字节到发送缓冲区
//
// 输 入: unsigned char ucdata
//
// 输 出: void
void UartSendchar(unsigned char ucdata)
{
ES=0; // 暂停串行中断,以免数据比较时出错
while((((outlast-putlast)==2)&&(outlast > putlast ))||((outlast < putlast)&&(OutLEN-(putlast-outlast)==2)))
{
ES=1;
ucdata++;
ucdata--;
ES=0;
}
*putlast=ucdata; // 放字节进入缓冲区
putlast++; // 发送缓冲区指针加1
if (putlast==UartSendBuffer+OutLEN) putlast=UartSendBuffer; // 指针到了顶部换到底部
UartSendBufferHaveDataFlag=1;
if (UartSendBufferemptyFlag) // 缓冲区无数据
{
UartSendBufferemptyFlag =0;
SBUF=*outlast; // 未发送完继续发送
outlast++; // 最后传出去的字节位置加1
if (outlast==UartSendBuffer+OutLEN)outlast=UartSendBuffer; // 地址到顶部回到底部
if (putlast==outlast)UartSendBufferHaveDataFlag=0; // 数据发送完置发送缓冲区空标志
} // 缓冲区开始为空,置为有,启动发送
ES=1;
}
看来 UartSendchar是uart相关最复杂的函数，但要实现的功能从字面上就很好理解。
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按顺序理解，
ES=0; // 暂停串行中断,以免数据比较时出错
什么是ES？
// (bits in IE，定义在REG_MPC82G516.h中)
sbit EA = IE^7;
sbit ET2 = IE^5;
sbit ES = IE^4;
sbit ET1 = IE^3;
sbit EX1 = IE^2;
sbit ET0 = IE^1;
sbit EX0 = IE^0;
从定义上，和REG52.h中的定义一致，就是断开串口中断。下图左下角的开关。
while((((outlast-putlast)==2)&&(outlast > putlast ))||((outlast < putlast)&&(OutLEN-(putlast-outlast)==2)))
看来也许要再定义一个宏了，不过先理解一下，
最后由中断传输出去的字节位置outlast
最后放入发送缓冲区的字节位置 putlast
要理解还需要看中断函数，因为outlast和putlast都是由中断函数赋值的。所以要理解一下中断函数后再返回。
oldbeginner 发表于 2013-11-10 16:33 static/image/common/back.gif
初始化后，继续。
再返回到uart.c中，先看一下变量
入门时很少见到串口中断，搜一下，只要给单片机发送数据，单片机就会自动接收数据，并把它放在数据缓冲器SBUF中，如果你之前有允许串行口中断，RI就会置1，向单片机CPU申请中断，并进入中断服务程序，做完中断函数后就会自动返回断点。RI和TI中有一个为1就会马上进入中断服务子程序。
http://bbs.elecfans.com/forum.php?mod=viewthread&tid=206923
void Uart(void) interrupt 4 using 2
{
中断处理；
}
interrupt 4 using 2是什么？再搜一下，
interrupt 4指明是串行口中断；
using 2时设置 RS1=1，RS0 =0，用第2组寄存器，R0--R7的在数据存储区里的实际地址是08H-0FH。http://zhidao.baidu.com/link?url=7Ojgm_fYNoyUW0hPgWXrIOWDY5N-g37zzPKetKsbcKyTc-SWI7gI_53IorfrDeIWGQlnY1Q5SLezt7k2Rpt8Lq
为什么制定用第2组？先保留这个问题，以后解决。
void Uart(void) interrupt 4 using 2
{
if(TI)
发送中断处理；
if(RI)
接收中断处理；
}
******************************
先看发送中断处理，
TI=0;
if (UartSendBufferHaveDataFlag)
{
SBUF=*outlast; // 未发送完继续发送
outlast++; // 最后传出去的字节位置加1
if (outlast==UartSendBuffer+OutLEN)
outlast=UartSendBuffer; // 地址到顶部回到底部
if (putlast==outlast)
UartSendBufferHaveDataFlag=0; // 数据发送完置发送缓冲区空标志
}
else UartSendBufferemptyFlag =1;
1、TI=0，好理解，先复位。
2、要判断一个标志位，UartSendBufferHaveDataFlag，这个标志位就是一个句子，根据句子字面意思就是，串口发送缓冲区有了数据。
确认一下定义volatile unsigned char UartSendBufferHaveDataFlag=0; //发送缓冲区非空标志 有=1
3、如果DataFlag（暂时简洁一下）为0，则UartSendBufferemptyFlag =1，根据字面意思，缓冲区是空的。
确认一下定义volatile unsigned char UartSendBufferemptyFlag=1; //缓冲区数据发完标志 发完＝1
4、如果DataFlag为1，SBUF=*outlast;（ // 未发送完继续发送 ），然后outlast++; （ // 最后传出去的字节位置加1 ）。基本能猜出outlast用来定位字符数组要传的字节，确认一下定义volatile unsigned char *outlast=UartSendBuffer; //最后由中断传输出去的字节位置
5、首先是一个判断，if (outlast==UartSendBuffer+OutLEN)，如果成立然后outlast=UartSendBuffer; （// 地址到顶部回到底部），基本能看出来，当outlast定位到数组末尾后，即所有数组成员都被遍历后，重新回到开头。OutLen也能猜出什么意思来，确认一下，#define OutLEN 30 // FIFO 发送缓冲区长度。数组长度是一个固定值。
6、首先是一个判断， if (putlast==outlast)，查看一下定义volatile unsigned char *putlast=UartSendBuffer; //最后放入发送缓冲区的字节位置 。如果成立，然后UartSendBufferHaveDataFlag=0; putlast就是指向数组的首地址，等outlast遍历数组成员后，再回到首地址，这时两者就相等，然后声明发送缓冲区是空的。这里有个疑问，putlast是指向首地址的，在程序运行期间不应该发生变化，为什么起名叫put last，字面上无法理解。
这样，发送中断处理有了一个了解。
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semonpic 发表于 2013-11-10 16:00 static/image/common/back.gif
顶楼主，我是个外行，这个是什么协议，与modbusb比如何
我也是外行，正在学习，你说的哪个协议我见到过，但是不会。帖子里讲的是入门的串口通讯。 oldbeginner 发表于 2013-11-10 18:52 static/image/common/back.gif
我也是外行，正在学习，你说的哪个协议我见到过，但是不会。帖子里讲的是入门的串口通讯。 ...
modbus 是工控设备 基本支持的一种基于485硬件的协议，
三菱那年头的老家伙，似乎是不支持，，{:titter:} MARK马克 好。。。
串口：环形队列+中断。
以前C51BBS上有一个所子写的，我觉得不错。 本帖最后由 oldbeginner 于 2013-11-11 13:16 编辑
oldbeginner 发表于 2013-11-10 18:50 static/image/common/back.gif
入门时很少见到串口中断，搜一下，只要给单片机发送数据，单片机就会自动接收数据，并把它放在数据缓冲器 ...
再继续接收中断处理，
RI = 0;
//==========================================================
// 若有必要 有待于加入 偶校验算法 .数据位的bit7位为校验位
//==========================================================
Buffer=SBUF&0x7f;
UartRxTimerStartFlag=1; // 启动超时计数器
UartWaitForCounter=0; // 清超时计数器 // 10ms
if (UartReceiveCounter>=InLEN)
{
UartDataReadyFlag=1;
//UartReceiveCounter=0;
REN=0;
}
******************************************************************
1、RI=0;好理解，复位。
2、SBUF是接收到的数据，然后&0111 1111。为什么要&0x7F呢？搜了一下，同一论坛上用STM32也不知道为什么，
有谁做过STM32串口通信使用7位数据位的？
不过网上找到一个比较可行的理解是，51单片机的确只能做到8个数据位。所问的“7位数据位串行通信”估计是“1个起始位+7个数据位+1个偶校验位+1个停止位”这种方式。http://zhidao.baidu.com/link?url ... eC9Tcjw2O5HCzdIhXeq（评论中）
按照下图来理解，把高位屏蔽（本例）或作为校验位。
3、启动超时计数器， UartRxTimerStartFlag=1;查看一下定义volatile unsigned char UartRxTimerStartFlag=0; //接收超时计数器启动标志，可以理解，继续
4、 清超时计数器，UartWaitForCounter=0;查看一下定义volatile unsigned char UartWaitForCounter=0; //接收超时计数器，应该在后面的uart相关函数会遇到，到时再返回来确认。
5、首先是一个判断，UartReceiveCounter>=InLEN，InLen曾经遇到过，再复习一下，#define InLEN 142 // 超时收 接收缓冲区长度。这是一个判断是否超时的语句，当UartReceiveCounter>=142时，就认为超时。
6、如果超时，则 UartDataReadyFlag=1;并让REN复位。查看volatile unsigned char UartDataReadyFlag=0; //接收完成标志
把REN和RI搞混了，搜一下：
REN：允许接收位。 REN用于控制数据接收的允许和禁止，REN=1时，允许接收，REN=0时，禁止接收。
中断处理函数，
void Uart(void) interrupt 4 using 2
{
if(TI)
发送中断处理；
if(RI)
接收中断处理；
}
这样串口中断函数第一遍理解就完成了，在它的帮助下，再次去理解UartSendChar函数。
本帖最后由 oldbeginner 于 2013-11-11 15:07 编辑
oldbeginner 发表于 2013-11-11 12:58 static/image/common/back.gif
再继续接收中断处理，
RI = 0;
//=================================================== ...
返回上次被卡住的地方
***************************
while((((outlast-putlast)==2)&&(outlast > putlast ))||((outlast < putlast)&&(OutLEN-(putlast-outlast)==2)))
看来也许要再定义一个宏了，不过先理解一下，
最后由中断传输出去的字节位置outlast
最后放入发送缓冲区的字节位置 putlast
****************************
在中断函数理解中，我认为outlast的作用是遍历数组每个成员，而putlast是指向首地址，用来判断outlast是否回到了首地址。
不过看到(outlast < putlast)，我认为自己的理解有问题。
要理解串口中断函数，还必须了解一下环形队列。
找到了一个还算详细的资料，http://wenku.baidu.com/view/3117421303d8ce2f006623aa.html。
自己在理解发送中断时有个疑问，现在可以浮出了，
6、首先是一个判断， if (putlast==outlast)，查看一下定义volatile unsigned char *putlast=UartSendBuffer; //最后放入发送缓冲区的字节位置 。如果成立，然后UartSendBufferHaveDataFlag=0; putlast就是指向数组的首地址，等outlast遍历数组成员后，再回到首地址，这时两者就相等，然后声明发送缓冲区是空的。这里有个疑问，putlast是指向首地址的，在程序运行期间不应该发生变化，为什么起名叫put last，字面上无法理解。
当然，理解错了。还需要重新返回中断处理函数，首先看发送中断。
putlast和outlast都是移动的，当发送数据时，outlast移动，这也让我误认为putlast是不动的。
环形队列的特点是，不需要进行动态的内存释放和分配，使用固定大小的内存空间（本例中OutLEN就是一个常数）反复使用。在实际的队列插入和弹出操作中，是不断交叉进行的。 http://blog.csdn.net/billow_zhang/article/details/4420789
SBUF=*outlast; // 未发送完继续发送
outlast++; // 最后传出去的字节位置加1
然后，直到
所以在第2遍理解时加入了环形队列，把outlast当作head，putlast当作tail。
*******************************
小结，
串口中断处理函数，中断发送函数利用了一个环形队列UartSendBuffer。
接收函数则没这样复制，只是利用另外一个队列，Buffer（UartReceiveBuffer）。 核心是Buffer=SBUF&0x7f。
本帖最后由 oldbeginner 于 2013-11-11 16:26 编辑
oldbeginner 发表于 2013-11-11 14:49 static/image/common/back.gif
返回上次被卡住的地方
***************************
while((((outlast-putlast)==2)&&(outlast > putlast...
第3次去理解UartSendChar函数，
while((((outlast-putlast)==2)&&(outlast > putlast ))||((outlast < putlast)&&(OutLEN-(putlast-outlast)==2)))
{
等待处理；
}
感觉条件判断内部的函数是为了等待某个条件，先看一下什么条件（左右两条件或）
基本上就是队列马上就要满了，只差一个。
出现上面两种情况后，就
ES=1;
ucdata++;
ucdata--;
ES=0;
不是很理解。
继续向下，走出while语句后，
*putlast=ucdata; // 放字节进入缓冲区
putlast++; // 发送缓冲区指针加1
putlast开始移动了。
然后一个判断语句，
if (putlast==UartSendBuffer+OutLEN)
putlast=UartSendBuffer; // 指针到了顶部换到底部
从上面的环形图中也可以看出，如果putlast又移动到位置0，这时需要人工重新赋一下地址。
然后，数据标志位置1，
UartSendBufferHaveDataFlag=1;同样可以从上图中可以看出，ucdata已经读入了队列中，所以标志有数据了。
然后又是一个判断，
if (UartSendBufferemptyFlag) // 缓冲区无数据
{
缓冲区无数据处理；
}
查看定义，volatile unsigned char UartSendBufferemptyFlag=1; //缓冲区数据发完标志 发完＝1
emptyFlag初值是1，那么什么时候会置1呢？复习一下串口发送中断里的一部分，
************（串口中断函数部分）***************
if (UartSendBufferHaveDataFlag)
{
SBUF=*outlast; // 未发送完继续发送
outlast++; // 最后传出去的字节位置加1
。。。。。。
}
else
UartSendBufferemptyFlag =1;
**************************************
理解了emptyFlag，如果为1，则缓冲区无数据处理，
UartSendBufferemptyFlag =0;
SBUF=*outlast; // 未发送完继续发送
outlast++; // 最后传出去的字节位置加1
if (outlast==UartSendBuffer+OutLEN)
outlast=UartSendBuffer; // 地址到顶部回到底部
if (putlast==outlast)
UartSendBufferHaveDataFlag=0; // 数据发送完置发送缓冲区空标志
1、复位emptyFlag，好理解。
2、利用outlast发送，环形队列中解释比较清楚了。
3、第一个判断，outlast是否到位置0了，如果是，人工重新赋地址；
第二个判断，outlast是否追上putlast，如果是则队列空，复位DataFlag。
第1遍理解差不多完成，
********************************************************
void UartSendchar(unsigned char ucdata)
{
ES=0; // 暂停串行中断,以免数据比较时出错
while(队列马上就要满了)
{
不是很理解的代码；
}
*putlast=ucdata; // 放字节进入缓冲区
putlast++; // 发送缓冲区指针加1
if (putlast==UartSendBuffer+OutLEN)
putlast=UartSendBuffer; // 指针到了顶部换到底部
UartSendBufferHaveDataFlag=1;
if (UartSendBufferemptyFlag) // 缓冲区无数据
{
缓冲区无数据处理；
}
ES=1;
}
***************************************************
因为UartSendChar和串口中断函数互相调用环形队列，所以必须熟悉环形队列的模型（有点像太极图）。
有了上面的模型，在利用UartSendBufferHaveDataFlag和UartSendBufferemptyFlag这两个标志位来判断状态。
另外，这里没有使用队列已经满了的标志位，我猜测和那段我不太理解的代码有关。
oldbeginner 发表于 2013-11-11 16:00 static/image/common/back.gif
第3次去理解UartSendChar函数，
while((((outlast-putlast)==2)&&(outlast > putlast ))||((outlast < put ...
还剩下两个比较简单的函数
// 函数名称: UartSendString
//
// 功能描述：发送字符串
//
// 输 入: unsigned char *str
//
// 输 出: void
void UartSendString(unsigned char *str)
{
while(*str) // 遇到停止符0结束
{
UartSendchar(*str++);
//while(UartSendBufferHaveDataFlag);
}
}
不停调用UartSendChar，
为什么写while(UartSendBufferHaveDataFlag)，然后又注释掉。当UartSendBufferHaveDataFlag=1时，表示队列写入了字符，
然后在中断处理函数中，
if (putlast==outlast)
UartSendBufferHaveDataFlag=0; // 数据发送完置发送缓冲区空标志
这里可能是为了确认写入后并被发送后，再发送下一条字符，为什么又注释掉了呢？
感觉应该是while(队列满标志位);但是这个程序中没有设置队列满标志位。
*********************************
// 函数名称: UartSendByte
//
// 功能描述：发送一串数据
//
// 输 入: unsigned char *Startaddr,unsigned char SendByte
//
// 输 出: void
void UartSendByte(unsigned char *Startaddr,unsigned char SendByte)
{
while(SendByte--)
{
UartSendchar(*Startaddr++);
}
}
发送长度确定。
oldbeginner 发表于 2013-11-11 17:09 static/image/common/back.gif
还剩下两个比较简单的函数
// 函数名称: UartSendString
//
理解了uart是如何工作后，就要进入我还没接触过IAP了。
http://www.amobbs.com/thread-5558672-1-1.html oldbeginner 发表于 2013-11-11 18:21 static/image/common/back.gif
理解了uart是如何工作后，就要进入我还没接触过IAP了。
http://www.amobbs.com/thread-5558672-1-1.html ...
while((((outlast-putlast)==2)&&(outlast > putlast ))||((outlast < putlast)&&(OutLEN-(putlast-outlast)==2)))
{
ES=1;
ucdata++;
ucdata--;
ES=0;
}
这个ucdata++;然后ucdata--是什么意思？ 秋原之风 发表于 2013-11-11 22:49 static/image/common/back.gif
while((((outlast-putlast)==2)&&(outlast > putlast ))||((outlast < putlast)&&(OutLEN-(putlast-outl ...
感觉这段代码没有意义，此时tail就要追上head了，只差1格队列就满了，只是为了让tail停一下。 克鲁克各国 {:smile:} 太感谢楼主了帮了我大忙 好东西啊
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