在工程中，常采用Modem通過模擬線路進(jìn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。我們用工業(yè)級PIC16F87系列單片機(jī)控制Modem完成串行異步/同步通信，在較低速率的線路上實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時傳輸，收到了很好的效果。
本文就系統(tǒng)中PIC單片機(jī)控制Modem的串行通信技術(shù)，在硬件、軟件兩方面進(jìn)行了分析。
1 PIC單片機(jī)及其同步/異步串行接口USART模塊功能簡介
PIC16F877A單片機(jī)內(nèi)部有8K*14的FLASH程序存儲器和512字的RAM數(shù)據(jù)存儲器：不僅采用哈佛體系結(jié)構(gòu)，而且還采用哈佛總線結(jié)構(gòu)，流水線操作，PIC16F877A大大提高了指令執(zhí)行速度，PIC單片機(jī)的系統(tǒng)時鐘可以工作在DC- 20MHz的頻率范圍之內(nèi)。優(yōu)化的CPU結(jié)構(gòu)，加上精簡指令集(RISC)技術(shù)，更加快了指令執(zhí)行速度，這為復(fù)雜控制算法的實現(xiàn)提供了良好的條件。
本系統(tǒng)采用的是PIC16F87系列單片機(jī)，其內(nèi)部集成了同步/異步串行接口USART模塊，適合同單片機(jī)外部擴(kuò)展獨立的外設(shè)部件進(jìn)行串行通信。并且可以定義三種工作方式：全雙工異步、半雙工同步主控和半雙工同步從動方式。
2 PIC單片機(jī)控制Modem 實現(xiàn)異步串行通信
利用PIC單片機(jī)，可實現(xiàn)對Modem的控制，從而進(jìn)行異步通信。USART模塊在單片機(jī)的RX引腳上接收，在TX引腳上發(fā)送，串行信息的編碼方式采用1 位起始位、8位數(shù)據(jù)位和1位停止位。片內(nèi)提供了一個專用的8位波特率發(fā)生器BRG，利用來自時基振蕩器的系統(tǒng)時鐘信號，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的波特率時鐘。USART 模塊的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)順序是地位在前。即首先發(fā)送最低位(LSB)。USART模塊的接收器和發(fā)送器在功能上是相互獨立的，但是它們所用的數(shù)據(jù)格式與波特率是相同的。
2.1異步串行通信硬件連接
PIC控制Modem串行通信的原理圖如圖1。
PIC將要發(fā)送的數(shù)據(jù)通過串口送給本端Modem，將數(shù)字信號調(diào)制成可在模擬線路上傳輸?shù)哪M信號，并通過模擬線路傳給遠(yuǎn)方的Modem。遠(yuǎn)方的 Modem將收到的模擬信號還原為數(shù)字信號送給與其相連的PIC，PIC通過異步串口發(fā)送AT(請求)命令來實現(xiàn)對Modem控制進(jìn)行串行通信，與 Modem接口按RS-232標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。PIC的輸入輸出電平為TTL電平，我們通過電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232，實現(xiàn)與RS-232接口的匹配。系統(tǒng)中對 Modem的初始化、呼叫(應(yīng)答)、傳輸數(shù)據(jù)及掛機(jī)等都由PIC發(fā)送的AT命令通過存于Modem的Flash ROM中的程序控制完成。
2.2 異步串行通信軟件設(shè)計
2.2.1 PIC單片機(jī)與USART模塊相關(guān)的寄存器
PIC單片機(jī)USART模塊的兩條外接引腳是與輸入/輸出端口RC模塊公用的RC7/RX/DT和RC6/TX/CK兩條口線，與USART模塊有關(guān)的寄存器共有9個。
在此.就PIC工作于USART模式時，所涉及的一些位進(jìn)行介紹，詳見表1。
中斷控制寄存器INTCON，第一外圍設(shè)備中斷標(biāo)志寄存器PIR1。第一外圍設(shè)備中斷屏蔽寄存器PIE1，端口C方向寄存器TRISC，發(fā)送狀態(tài)和控制寄存器TXSTA，接收狀態(tài)和控制寄存器RCSTA，發(fā)送寄存器TXREG，接收寄存器RCREG，波特率寄存器SPBRG。
2.2.2 USART模塊波特率設(shè)置
USART模塊帶一個8位的波特率發(fā)生器(BRG)，BRG支持USART的同步方式和異步方式。用波特率寄存器SPBRG控制一個獨立的8位定時器周期。波特率發(fā)生器可以根據(jù)BRGH位(發(fā)送狀態(tài)和控制寄存器TXSTA的位2)的設(shè)置，產(chǎn)生兩種不同的移位速度，分別是對于系統(tǒng)時鐘16分頻和64分頻得到的波特率時鐘。用波特率寄存器SPBRG控制一個獨立的8位定時器周期。在異步方式下，BRGH位也被用來控制波特率；在同步方式下。不用BRGH位。表2給出了在主控方式下，不同USART工作方式的波特率計算公式(x為寫入SPBRG寄存器的值)。
