我們前邊學(xué)串口通信的時候，比較注重的是串口底層時序上的操作過程，所以例程都是簡單的收發(fā)字符或者字符串。在實(shí)際應(yīng)用中，往往串口還要和電腦上的上位機(jī)軟件進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)電腦軟件發(fā)送不同的指令，單片機(jī)對應(yīng)執(zhí)行不同操作的功能，這就要求我們組織一個比較合理的通信機(jī)制和邏輯關(guān)系，用來實(shí)現(xiàn)我們想要的結(jié)果。

本節(jié)所提供程序的功能是，通過電腦串口調(diào)試助手下發(fā)三個不同的命令，第一條指令：buzz on 可以讓蜂鳴器響；第二條指令：buzz off 可以讓蜂鳴器不響；第三條指令：showstr ，這個命令空格后邊，可以添加任何字符串，讓后邊的字符串在 1602 液晶上顯示出來，同時不管發(fā)送什么命令，單片機(jī)收到后把命令原封不動的再通過串口發(fā)送給電腦，以表示“我收到了??你可以檢查下對不對”。這樣的感覺是不是更像是一個小項(xiàng)目了呢？

對于串口通信部分來說，單片機(jī)給電腦發(fā)字符串好說，有多大的數(shù)組，我們就發(fā)送多少個字節(jié)即可，但是單片機(jī)接收數(shù)據(jù)，接收多少個才應(yīng)該是一幀完整的數(shù)據(jù)呢？數(shù)據(jù)接收起始頭在哪里，結(jié)束在哪里？這些我們在接收到數(shù)據(jù)前都是無從得知的。那怎么辦呢？

我們的編程思路基于這樣一種通常的事實(shí)：當(dāng)需要發(fā)送一幀（多個字節(jié)）數(shù)據(jù)時，這些數(shù)據(jù)都是連續(xù)不斷的發(fā)送的，即發(fā)送完一個字節(jié)后會緊接著發(fā)送下一個字節(jié)，期間沒有間隔或間隔很短，而當(dāng)這一幀數(shù)據(jù)都發(fā)送完畢后，就會間隔很長一段時間（相對于連續(xù)發(fā)送時的間隔來講）不再發(fā)送數(shù)據(jù)，也就是通信總線上會空閑一段較長的時間。于是我們就建立這樣一種程序機(jī)制：設(shè)置一個軟件的總線空閑定時器，這個定時器在有數(shù)據(jù)傳輸時（從單片機(jī)接收角度來說就是接收到數(shù)據(jù)時）清零，而在總線空閑時（也就是沒有接收到數(shù)據(jù)時）時累加，當(dāng)它累加到一定時間（例程里是 30 ms）后，我們就可以認(rèn)定一幀完整的數(shù)據(jù)已經(jīng)傳輸完畢了，于是告訴其它程序可以來處理數(shù)據(jù)了，本次的數(shù)據(jù)處理完后就恢復(fù)到初始狀態(tài)，再準(zhǔn)備下一次的接收。那么這個用于判定一幀結(jié)束的空閑時間取多少合適呢？它取決于多個條件，并沒有一個固定值，我們這里介紹幾個需要考慮的原則：第一，這個時間必須大于波特率周期，很明顯我們的單片機(jī)接收中斷產(chǎn)生是在一個字節(jié)接收完畢后，也就是一個時刻點(diǎn)，而其接收過程我們的程序是無從知曉的，因此在至少一個波特率周期內(nèi)你絕不能認(rèn)為空閑已經(jīng)時間達(dá)到了。第二，要考慮發(fā)送方的系統(tǒng)延時，因?yàn)椴皇撬械陌l(fā)送方都能讓數(shù)據(jù)嚴(yán)格無間隔的發(fā)送，因?yàn)檐浖憫?yīng)、關(guān)中斷、系統(tǒng)臨界區(qū)等等操作都會引起延時，所以還得再附加幾個到十幾個 ms 的時間。我們選取的 30 ms 是一個折中的經(jīng)驗(yàn)值，它能適應(yīng)大部分的波特率（大于1200）和大部分的系統(tǒng)延時（PC 機(jī)或其它單片機(jī)系統(tǒng)）情況。

我先把這個程序最重要的 UART.c 文件中的程序貼出來，一點(diǎn)點(diǎn)給大家解析，這個是實(shí)際項(xiàng)目開發(fā)常用的用法，大家一定要認(rèn)真弄明白。

/*****************************Uart.c 文件程序源代碼*****************************/
#include <reg52.h>

bit flagFrame = 0; //幀接收完成標(biāo)志，即接收到一幀新數(shù)據(jù)
bit flagTxd = 0; //單字節(jié)發(fā)送完成標(biāo)志，用來替代 TXD 中斷標(biāo)志位
unsigned char cntRxd = 0; //接收字節(jié)計(jì)數(shù)器
unsigned char pdata bufRxd[64]; //接收字節(jié)緩沖區(qū)

extern void UartAction(unsigned char *buf, unsigned char len);

/* 串口配置函數(shù)，baud-通信波特率 */
void ConfigUART(unsigned int baud){
    SCON = 0x50; //配置串口為模式 1
    TMOD &= 0x0F; //清零 T1 的控制位
    TMOD |= 0x20; //配置 T1 為模式 2
    TH1 = 256 - (11059200/12/32)/baud; //計(jì)算 T1 重載值
    TL1 = TH1; //初值等于重載值
    ET1 = 0; //禁止 T1 中斷
    ES = 1; //使能串口中斷
    TR1 = 1; //啟動 T1
}
/* 串口數(shù)據(jù)寫入，即串口發(fā)送函數(shù)，buf-待發(fā)送數(shù)據(jù)的指針，len-指定的發(fā)送長度 */
void UartWrite(unsigned char *buf, unsigned char len){
    while (len--){ //循環(huán)發(fā)送所有字節(jié)
        flagTxd = 0; //清零發(fā)送標(biāo)志
        SBUF = *buf++; //發(fā)送一個字節(jié)數(shù)據(jù)
        while (!flagTxd); //等待該字節(jié)發(fā)送完成
    }
}
/* 串口數(shù)據(jù)讀取函數(shù)，buf-接收指針，len-指定的讀取長度，返回值-實(shí)際讀到的長度 */
unsigned char UartRead(unsigned char *buf, unsigned char len){
    unsigned char i;
    //指定讀取長度大于實(shí)際接收到的數(shù)據(jù)長度時，
    //讀取長度設(shè)置為實(shí)際接收到的數(shù)據(jù)長度
    if (len > cntRxd){
        len = cntRxd;
    }
    for (i=0; i<len; i++){ //拷貝接收到的數(shù)據(jù)到接收指針上
        *buf++ = bufRxd[i];
    }
    cntRxd = 0; //接收計(jì)數(shù)器清零
    return len; //返回實(shí)際讀取長度
}
/* 串口接收監(jiān)控，由空閑時間判定幀結(jié)束，需在定時中斷中調(diào)用，ms-定時間隔 */
void UartRxMonitor(unsigned char ms){
    static unsigned char cntbkp = 0;
    static unsigned char idletmr = 0;

    if (cntRxd > 0){ //接收計(jì)數(shù)器大于零時，監(jiān)控總線空閑時間
        if (cntbkp != cntRxd){ //接收計(jì)數(shù)器改變，即剛接收到數(shù)據(jù)時，清零空閑計(jì)時
            cntbkp = cntRxd;
            idletmr = 0;
        }else{ //接收計(jì)數(shù)器未改變，即總線空閑時，累積空閑時間
            if (idletmr < 30){ //空閑計(jì)時小于 30ms 時，持續(xù)累加
                idletmr += ms;
                if (idletmr >= 30){ //空閑時間達(dá)到 30ms 時，即判定為一幀接收完畢
                    flagFrame = 1; //設(shè)置幀接收完成標(biāo)志
                }
            }
        }
    }else{
        cntbkp = 0;
    }
}
/* 串口驅(qū)動函數(shù)，監(jiān)測數(shù)據(jù)幀的接收，調(diào)度功能函數(shù)，需在主循環(huán)中調(diào)用 */
void UartDriver(){
    unsigned char len;
    unsigned char pdata buf[40];

    if (flagFrame){ //有命令到達(dá)時，讀取處理該命令
        flagFrame = 0;
        len = UartRead(buf, sizeof(buf)); //將接收到的命令讀取到緩沖區(qū)中
        UartAction(buf, len); //傳遞數(shù)據(jù)幀，調(diào)用動作執(zhí)行函數(shù)
    }
}
/* 串口中斷服務(wù)函數(shù) */
void InterruptUART() interrupt 4{
    if (RI){ //接收到新字節(jié)
        RI = 0; //清零接收中斷標(biāo)志位
        //接收緩沖區(qū)尚未用完時，保存接收字節(jié)，并遞增計(jì)數(shù)器
        if (cntRxd < sizeof(bufRxd)){{
            bufRxd[cntRxd++] = SBUF;
        }
    }
    if (TI){ //字節(jié)發(fā)送完畢
        TI = 0; //清零發(fā)送中斷標(biāo)志位
        flagTxd = 1; //設(shè)置字節(jié)發(fā)送完成標(biāo)志
    }
}

大家可以對照注釋和前面的講解分析下這個 Uart.c 文件，在這里指出其中的兩個要點(diǎn)希望大家多注意下。

1、接收數(shù)據(jù)的處理，在串口中斷中，將接收到的字節(jié)都存入緩沖區(qū) bufRxd 中，同時利用另外的定時器中斷通過間隔調(diào)用 UartRxMonitor 來監(jiān)控一幀數(shù)據(jù)是否接收完畢，判定的原則就是我們前面介紹的空閑時間，當(dāng)判定一幀數(shù)據(jù)結(jié)束完畢時，設(shè)置 flagFrame 標(biāo)志，主循環(huán)中可以通過調(diào)用 UartDriver 來檢測該標(biāo)志，并處理接收到的數(shù)據(jù)。當(dāng)要處理接收到的數(shù)據(jù)時，先通過串口讀取函數(shù) UartRead 把接收緩沖區(qū) bufRxd 中的數(shù)據(jù)讀取出來，然后再對讀到的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷處理。也許你會說，既然數(shù)據(jù)都已經(jīng)接收到 bufRxd 中了，那我直接在這里面用不就行了嘛，何必還得再拷貝到另一個地方去呢？我們設(shè)計(jì)這種雙緩沖的機(jī)制，主要是為了提高串口接收到響應(yīng)效率：首先如果你在 bufRxd 中處理數(shù)據(jù)，那么這時侯就不能再接收任何數(shù)據(jù)，因?yàn)樾陆邮盏臄?shù)據(jù)會破壞原來的數(shù)據(jù)，造成其不完整和混亂；其次，這個處理過程可能會耗費(fèi)較長的時間，比如說上位機(jī)現(xiàn)在就給你發(fā)來一個延時顯示的命令，那么在這個延時的過程中你都無法去接收新的命令，在上位機(jī)看來就是你暫時失去響應(yīng)了。而使用這種雙緩沖機(jī)制就可以大大改善這個問題，因?yàn)閿?shù)據(jù)拷貝所需的時間是相當(dāng)短的，而只要拷貝出去后，bufRxd 就可以馬上準(zhǔn)備去接收新數(shù)據(jù)了。

2、串口數(shù)據(jù)寫入函數(shù) UartWrite，它把數(shù)據(jù)指針 buf 指向的數(shù)據(jù)塊連續(xù)的由串口發(fā)送出去。雖然我們的串口程序啟用了中斷，但這里的發(fā)送功能卻沒有在中斷中完成，而是仍然靠查詢發(fā)送中斷標(biāo)志 flagTxd（因中斷函數(shù)內(nèi)必須清零 TI，否則中斷會重復(fù)進(jìn)入執(zhí)行，所以另置了一個 flagTxd 來代替 TI）來完成，當(dāng)然也可以采用先把發(fā)送數(shù)據(jù)拷貝到一個緩沖區(qū)中，然后再在中斷中發(fā)緩沖區(qū)數(shù)據(jù)發(fā)送出去的方式，但這樣一是要耗費(fèi)額外的內(nèi)存，二是使程序更復(fù)雜。這里也還是想告訴大家，簡單方式可以解決的問題就不要搞得更復(fù)雜。

/*****************************main.c 文件程序源代碼******************************/
#include <reg52.h>
sbit BUZZ = P1^6; //蜂鳴器控制引腳
bit flagBuzzOn = 0; //蜂鳴器啟動標(biāo)志
unsigned char T0RH = 0; //T0 重載值的高字節(jié)
unsigned char T0RL = 0; //T0 重載值的低字節(jié)

void ConfigTimer0(unsigned int ms);
extern void UartDriver();
extern void ConfigUART(unsigned int baud);
extern void UartRxMonitor(unsigned char ms);
extern void UartWrite(unsigned char *buf, unsigned char len);
extern void InitLcd1602();
extern void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str);
extern void LcdAreaClear(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char len);

void main(){
    EA = 1; //開總中斷
    ConfigTimer0(1); //配置 T0 定時 1ms
    ConfigUART(9600); //配置波特率為 9600
    InitLcd1602(); //初始化液晶

    while (1){
        UartDriver(); //調(diào)用串口驅(qū)動
    }
}
/* 內(nèi)存比較函數(shù)，比較兩個指針?biāo)赶虻膬?nèi)存數(shù)據(jù)是否相同，
ptr1-待比較指針 1，ptr2-待比較指針 2，len-待比較長度
返回值-兩段內(nèi)存數(shù)據(jù)完全相同時返回 1，不同返回 0 */
bit CmpMemory(unsigned char *ptr1, unsigned char *ptr2, unsigned char len){
    while (len--){
        if (*ptr1++ != *ptr2++){ //遇到不相等數(shù)據(jù)時即刻返回 0
            return 0;
        }
    }
    return 1; //比較完全部長度數(shù)據(jù)都相等則返回 1
}
/* 串口動作函數(shù)，根據(jù)接收到的命令幀執(zhí)行響應(yīng)的動作
buf-接收到的命令幀指針，len-命令幀長度 */
void UartAction(unsigned char *buf, unsigned char len){
    unsigned char i;
    unsigned char code cmd0[] = "buzz on"; //開蜂鳴器命令
    unsigned char code cmd1[] = "buzz off"; //關(guān)蜂鳴器命令
    unsigned char code cmd2[] = "showstr "; //字符串顯示命令
    unsigned char code cmdLen[] = { //命令長度匯總表
        sizeof(cmd0)-1, sizeof(cmd1)-1, sizeof(cmd2)-1,
    };

    unsigned char code *cmdPtr[] = { //命令指針匯總表
        &cmd0[0], &cmd1[0], &cmd2[0],
    };

    for (i=0; i<sizeof(cmdLen); i++){ //遍歷命令列表，查找相同命令
        if (len >= cmdLen[i]){ //首先接收到的數(shù)據(jù)長度要不小于命令長度
            if (CmpMemory(buf, cmdPtr[i], cmdLen[i])){ //比較相同時退出循環(huán)
                break;
            }
        }
    }
    switch (i){ //循環(huán)退出時 i 的值即是當(dāng)前命令的索引值
        case 0:
            flagBuzzOn = 1; //開啟蜂鳴器
            break;
        case 1:
            flagBuzzOn = 0; //關(guān)閉蜂鳴器
            break;
        case 2:
            buf[len] = '\0'; //為接收到的字符串添加結(jié)束符
            LcdShowStr(0, 0, buf+cmdLen[2]); //顯示命令后的字符串
            i = len - cmdLen[2]; //計(jì)算有效字符個數(shù)
            if (i < 16){ //有效字符少于 16 時，清除液晶上的后續(xù)字符位
                LcdAreaClear(i, 0, 16-i);
            }
            break;
        default: //未找到相符命令時，給上機(jī)發(fā)送“錯誤命令”的提示
            UartWrite("bad command.\r\n", sizeof("bad command.\r\n")-1);
            return;
    }
    buf[len++] = '\r'; //有效命令被執(zhí)行后，在原命令幀之后添加
    buf[len++] = '\n'; //回車換行符后返回給上位機(jī)，表示已執(zhí)行
    UartWrite(buf, len);
}
/* 配置并啟動 T0，ms-T0 定時時間 */
void ConfigTimer0(unsigned int ms){
    unsigned long tmp; //臨時變量
    tmp = 11059200 / 12; //定時器計(jì)數(shù)頻率
    tmp = (tmp * ms) / 1000; //計(jì)算所需的計(jì)數(shù)值
    tmp = 65536 - tmp; //計(jì)算定時器重載值
    tmp = tmp + 33; //補(bǔ)償中斷響應(yīng)延時造成的誤差
    T0RH = (unsigned char)(tmp>>8); //定時器重載值拆分為高低字節(jié)
    T0RL = (unsigned char)tmp;
    TMOD &= 0xF0; //清零 T0 的控制位
    TMOD |= 0x01; //配置 T0 為模式 1
    TH0 = T0RH; //加載 T0 重載值
    TL0 = T0RL;
    ET0 = 1; //使能 T0 中斷
    TR0 = 1; //啟動 T0
}
/* T0 中斷服務(wù)函數(shù)，執(zhí)行串口接收監(jiān)控和蜂鳴器驅(qū)動 */
void InterruptTimer0() interrupt 1{
    TH0 = T0RH; //重新加載重載值
    TL0 = T0RL;
    if (flagBuzzOn){ //執(zhí)行蜂鳴器鳴叫或關(guān)閉
        BUZZ = ~BUZZ;
    }else{
        BUZZ = 1;
    }
    UartRxMonitor(1); //串口接收監(jiān)控
}

main 函數(shù)和主循環(huán)的結(jié)構(gòu)我們已經(jīng)做過很多了，就不多說了，這里重點(diǎn)把串口接收數(shù)據(jù)的具體解析方法給大家分析一下，這種用法具有很強(qiáng)的普遍性，掌握并靈活運(yùn)用它可以使你將來的開發(fā)工作事半功倍。

首先來看 CmpMemory 函數(shù)，這個函數(shù)很簡單，就是比較兩段內(nèi)存數(shù)據(jù)，通常都是數(shù)組中的數(shù)據(jù)，函數(shù)接收兩段數(shù)據(jù)的指針，然后逐個字節(jié)比較——if (ptr1++ != ptr2++)，這行代碼既完成了兩個指針指向的數(shù)據(jù)的比較，又在比較完后把兩個指針都各自+1，從這里是不是也能領(lǐng)略到一點(diǎn) C 語言的簡潔高效的魅力呢。這個函數(shù)的用處自然就是用來比較我們接收到的數(shù)據(jù)和事先放在程序里的命令字符串是否相同，從而找出相符的命令了。

接下來是 UartAction 函數(shù)對接收數(shù)據(jù)的解析和處理方法，先把接收的數(shù)據(jù)與所支持的命令字符串逐條比較，這個比較中首先要確保接收的長度大于命令字符串的長度，然后再用上述的 CmpMemory 函數(shù)逐字節(jié)比較，如果比較相同就立即退出循環(huán)，不同則繼續(xù)對比下一條命令。當(dāng)找到相符的命令字符串時，最終 i 的值就是該命令在其列表中的索引位置，當(dāng)遍歷完命令列表都沒有找到相符的命令時，最終 i 的值將等于命令總數(shù)，那么接下來就用 switch語句根據(jù) i 的值來執(zhí)行具體的動作，這個就不需要再詳細(xì)說明了。

/***************************Lcd1602.c 文件程序源代碼*****************************/
#include <reg52.h>
#define LCD1602_DB P0
sbit LCD1602_RS = P1^0;
sbit LCD1602_RW = P1^1;
sbit LCD1602_E = P1^5;

/* 等待液晶準(zhǔn)備好 */
void LcdWaitReady(){
    unsigned char sta;
    LCD1602_DB = 0xFF;
    LCD1602_RS = 0;
    LCD1602_RW = 1;
    do {
        LCD1602_E = 1;
        sta = LCD1602_DB; //讀取狀態(tài)字
        LCD1602_E = 0;
    } while (sta & 0x80); //bit7 等于 1 表示液晶正忙，重復(fù)檢測直到其等于 0 為止
}
/* 向 LCD1602 液晶寫入一字節(jié)命令，cmd-待寫入命令值 */
void LcdWriteCmd(unsigned char cmd){
    LcdWaitReady();
    LCD1602_RS = 0;
    LCD1602_RW = 0;
    LCD1602_DB = cmd;
    LCD1602_E = 1;
    LCD1602_E = 0;
}
/* 向 LCD1602 液晶寫入一字節(jié)數(shù)據(jù)，dat-待寫入數(shù)據(jù)值 */
void LcdWriteDat(unsigned char dat){
    LcdWaitReady();
    LCD1602_RS = 1;
    LCD1602_RW = 0;
    LCD1602_DB = dat;
    LCD1602_E = 1;
    LCD1602_E = 0;
}
/* 設(shè)置顯示 RAM 起始地址，亦即光標(biāo)位置，(x,y)-對應(yīng)屏幕上的字符坐標(biāo) */
void LcdSetCursor(unsigned char x, unsigned char y){
    unsigned char addr;
    if (y == 0){ //由輸入的屏幕坐標(biāo)計(jì)算顯示 RAM 的地址
        addr = 0x00 + x; //第一行字符地址從 0x00 起始
    }else{
        addr = 0x40 + x; //第二行字符地址從 0x40 起始
    }
    LcdWriteCmd(addr | 0x80); //設(shè)置 RAM 地址
}
/* 在液晶上顯示字符串，(x,y)-對應(yīng)屏幕上的起始坐標(biāo)，str-字符串指針 */
void LcdShowStr(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char *str){
    LcdSetCursor(x, y); //設(shè)置起始地址
    while (*str != '\0'){ //連續(xù)寫入字符串?dāng)?shù)據(jù)，直到檢測到結(jié)束符
        LcdWriteDat(*str++);
    }
}
/* 區(qū)域清除，清除從(x,y)坐標(biāo)起始的 len 個字符位 */
void LcdAreaClear(unsigned char x, unsigned char y, unsigned char len){
    LcdSetCursor(x, y); //設(shè)置起始地址
    while (len--){ //連續(xù)寫入空格
        LcdWriteDat(' ');
    }
}
/* 初始化 1602 液晶 */
void InitLcd1602(){
    LcdWriteCmd(0x38); //16*2 顯示，5*7 點(diǎn)陣，8 位數(shù)據(jù)接口
    LcdWriteCmd(0x0C); //顯示器開，光標(biāo)關(guān)閉
    LcdWriteCmd(0x06); //文字不動，地址自動+1
    LcdWriteCmd(0x01); //清屏
}

液晶文件與上一個例程的液晶文件基本是一樣的，唯一的區(qū)別是刪掉了一個本例中用不到的全屏清屏函數(shù)，其實(shí)留著這個函數(shù)也沒關(guān)系，只是 Keil 會提示一個警告，告訴你有未被調(diào)用的函數(shù)而已，可以不理會它。

經(jīng)過這幾個多文件工程的練習(xí)后，大家是否發(fā)現(xiàn)，在采用多文件模塊化編程后，不光是某些函數(shù)，甚至整個 c 文件，如有需要，我們都可以直接復(fù)制到其它的新工程中使用，非常方便功能程序的移植，這樣隨著實(shí)踐積累的增加，你會發(fā)現(xiàn)工作效率變得越來越高了。