引言
因为具有运行速度快、低功耗、价格低、体积小等优点，microchip公司推出的pic系列单片机已经得到越来越广泛的应用。应用之一是作为下位机与上位机（例如pc机）通信，它被广泛应用在工业控制、数据采集和检测等领域中。单片机与pc机通信的方式有串行通信、并行通信。其中，串行通信具有硬件电路简单、软件实现容易和运行可靠等优点，十分适合对实时性要求不太高的场合。由于部分pic单片机不具备串行通信所需的硬件usart口，故系统设计者需要用软件实现pic单片机与pc机之间的串行通信。笔者介绍利用pic单片机的中断功能实现异步串行通信的方法。
异步串行通信基本概念
异步串行通信字符格式如图1所示。通信线路上传送的每个字符包括1个起始位、5～8个数据位、1个奇偶校验位（可无）和1～2个停止位。每个字符的传送都是以起始位作为开始标志，紧跟其后的是要传送的数据（低位先传送），然后是奇偶校验位，zui后是停止位。相邻字符之间的时间间隔即空闲时间可为任意长。线路空闲时应表现为“1”，当检测到“0”时，表示一帧字符的开始。
图1异步串行通信字符格式
串行接口硬件电路
选用的单片机型号为pic16c711，不具备硬件usart，需要用一般i/o口来模拟串行口。如图2所示，rb0为接收脚，rb5为发送脚。rb0除作为一般i/o引脚外，还可以作为外部中断输入引脚，引起中断的方式分为上跳沿和下跳沿2种方式。在本文中，设置下跳沿引起中断。当起始位到来时，rb0上出现下跳沿，引起中断，如果不是干扰信号则开始接收数据。
rs-485标准的特点是抗*力强，传输速率高、传送距离远。它规定了双端（平衡式）电气接口特性。当单片机与具有rs-485接口的pc机通信时，需要进行信号形式的转换。从单片机发送到pc机的信号首先转换成平衡信号，再送往pc机。从pc机发送到单片机的信号先转换成非平衡信号，再输入单片机。信号形式的转换工作由rs-485接口芯片sn75176完成。sn75176差分总线收发器工作在半双工方式，当工作于发送方式时，发送使能引脚de为高电平，接收使能引脚也为高电平。当工作于接收方式时，发送使能引脚de为低电平，接收使能引脚也为低电平。这样，可以将de与连接在一起，由rb6引脚输出控制信号，控制sn75176的发送和接收使能。为了减少线路上信号的反射，需要匹配线路的特性阻抗。由于通信载体是双绞线，它的特性阻抗为120ω左右，所以线路设计时，在rs-485网络传输线的始端和末端各应接1只120ω的匹配电阻，r1为单片机一侧的匹配电阻。由于rs485芯片的特性，接收器的灵敏度为±200mv，即差分输入端va-vb≥±200mv时，输出逻辑“1”；va-vb≤200mv时，输出逻辑“0”。当︱va-vb︱≤200mv时，输出不确定。因此，当a、b无信号输入时，可能造成接收引脚r上出现低电平，这会误认为通信帧起始位到来而引起工作不正常。为了避免这种情况发生，可以人为的让a端电位高于b端电位，使r引脚在rs485总线不发送期间呈现*的高电平，单片机不会被误中断而接收到乱字符。通过在a、b接上拉、下拉电阻r3、r2可解决这个问题。
图2pic16c711与pc机之间的接口电路
单片机通信程序框图
单片机与pc机之间的通信方式为半双工方式。一帧数据包括一位起始位、8位数据位、一位停止位和无奇偶校验位。设发送和接收数据的波特率为9600b/s，则每一位占用的时间td为1/9600s，约为104μs。单片机晶振频率为4mhz。单片机执行一条指令耗费时间1μs。
单片机接收数据程序框图
pic16c711单片机的rb0引脚具备外部引脚跳变沿中断功能，向rb0引脚送一个上跳沿或下跳沿信号，则intcon寄存器的外部引脚跳变沿中断标志位intf被置1。如果总中断和外部引脚跳变沿中断都使能，并且此时单片机没有执行其他中断服务子程序，程序进入int中断服务子程序。根据异步串行通信的特点，通信线路空闲时单片机接收的是高电平，起始位到来时单片机接收到低电平，因此空闲位和起始位之间是一个下跳沿。单片机接收到下跳沿即起始位后，马上进入中断服务子程序，准备接收一帧数据。因此在主程序中设置由下跳沿引起外部引脚跳变沿中断。以下内容主要分析接收子程序即中断服务子程序。单片机接收数据程序框图如图3所示。进入中断服务子程序后，首先保护中断现场，然后检测起始位是否是“真的”。由于可能存在的各种干扰，单片机有可能接收到的干扰信号正好是一个下跳沿，而实际上此时根本没有数据到来，从而造成误接收数据。因此检测起始位的真实性是有必要的。采取的方法是在52μs（起始位的中点）后，检测一次rb0上的信号。程序框图中是延时47μs后检测rb0上的信号，原因是保护中断现场的几条指令要耗费几个μs。如果是低电平，则起始位是“真的”，否则为干扰信号，单片机清intf标志位，然后退出中断服务子程序，回到主程序。若起始位是“真的”，则准备接收数据。本文规定数据位为8位，故首先设置接收计数器r_cnt内容为8。然后将status寄存器中的c位清零，并右移接收数据寄存器rcv_r。c的内容即0移入rcv_rzui高位，接下来接收数据位。
为尽量保证数据的准确性，应该在每位数据的中点检测该位数据。因此，检测*位数据的时刻距离检测起始位的时刻应该是一位数据所占的时间即104μs，此后的每一位数据检测时刻之间也是如此。此时又要用到延时程序。因为每两次检测时刻之间除了延时之外，指令（c清零、右移等指令）还要占用时间，这些指令占用5～6μs，因此，为了尽量保证在每一位的中心位置检测数据，延时时间定为98μs。如果检测得到的数据位为1，则置rcv_rzui高位为1。如果数据位为0，则不必改变zui高位，因为c为0且已经移入rcv_r的zui高位。然后，将接收计数器内容减1。8位数据接收完毕后，清intf标志。zui后，退出中断服务子程序。至此，8位数据接收全部存放于rcv_r中。
图3单片机接收数据程序框图
单片机发送数据程序框图
用rb5引脚作为发送引脚，单片机发送数据程序框图如图4所示。当有数据要从单片机发往pc机时，单片机调用发送子程序。在发送子程序中，首先设置发送计数器内容为8，然后发送起始位，起始位应持续104μs。因此要调用延时子程序，延时子程序执行完后，rb5上的信号并未立刻变成*位数据的值，这是因为还要执行几条指令，如右移trs_r、置位等rb5上的信号才会变化。假设延时104μs，那么加上几条指令的执行时间，起始位就比104μs宽了。因此，延时子程序少于104μs，根据具体的程序定为97μs。然后，右移发送数据寄存器trs_r，将其zui低位即要发送的数据位移入c中，再根据c中的内容将rb5清零或置1，然后将发送计数器内容减1，并判断其是否为0。若为1，则说明未发送完毕，继续发送；否则，发送停止位。zui后，退出发送子程序。
图4单片机发送数据程序框图
pc机通信程序
vb6.0提供了串行通讯mscomm（盒）控件来为应用程序提供串行通信，它将串口设备当作一个目标封装起来，容易操作，编程很方便，其良好的用户界面、简单方便的串行通信和实用性强的优点，无需借用其他语言就可以开发出的通信软件，因而pc机软件采用vb6.0语言编写。
mscomm控件的调出及其主要属性如下。
（1）mscomm控件的调出
vb6.0的mscomm控件并不会主动出现在工具箱中，当需要它时，让它出现在工具箱中的步骤如下：
①选择菜单上的“工程”；
②在“工程”菜单中选择“部件”；
③出现对话框后，在可勾选的项目中勾选microsoftcommcontrol6.0；
④按下“确定”按钮，即可在工具箱中见到“盒”的图标，就可以将此控件加载进行串行通信。
（2）mscomm属性
mscomm属性很多，其重要的属性说明如下：
①commport：设定或返回通信端口号。端口号由1开始往上递增，zui大值是16。
②settings：设定通信端口初始化参数。其格式为“baud，p，d，s”，其中baud为波特率，可设为1200、2400、9600、14400、19200和28800等几种；p为校验位（e表示偶校验、o表示奇校验、m表示符号校验（即在校验位放置一个1的位）、s表示空白校验（即在校验位放置一个0的位）、n表示无校验位（默认值））；d为数据位数，可选值为4、5、6、7、8（默认值）；s表示停止位数，可选值为1、1.5、2。
③portopen：设定并返回通信端口的状态。
使用串行端口之前必须先打开该端口（portopen=true），而在使用完毕后必须关闭该端口（portopen=false）。
④input：从输入缓冲区返回并清除字符。这是一种fifo（firstinfirstout）机制。如buffer＄=mscomm1.input，表示将输入缓冲区的字符读入buffer字符串变量中。
⑤output：将一个字符或字符串写入传输缓冲区，如mscomm1.output=“abcd”。此即将abcd4个字符通过串行端口传送出去。
⑥inbuffercount：传回在接收缓冲区中的字符数，是指已接收，并在接收缓冲区等待读取的字符数。
⑦inputmode：设定和返回类型。该属性设为0时，数据通过input属性以文本方式取回，如设为1，则数据通过input属性以二进制方式取回。
结论
利用pic16c711的外部中断输入引脚rb0/int接收数据，避免了查询法带来的耗费大量系统资源的缺点。pic系列单片机执行指令的速度快，提高了系统效率。pic16c711内部无硬件uart，本文用软件模拟它与pc之间的串行异步通信，从而降低了硬件成本。vb具备mscomm（盒）控件，实现串行通信非常方便。