GMS972051是韓國LG公司生產(chǎn)的MW內(nèi)部帶2K E2PROM的與MCS-51兼容的單片機(jī),。GMS97C2051省去了MCS-51的P0和P3口，但是多了一個(gè)內(nèi)部硬件比較器,。由于單片機(jī)的通信信號為TTL電平,，如果不采取其它的措施，其在通信速率為9600bps時(shí)通信距離不超過5米,。一般為了延長單片機(jī)的通信距離,，采用RS-232/RS-485轉(zhuǎn)換器、RS-232/RS-422轉(zhuǎn)換器或光隔遠(yuǎn)程收發(fā)器,。本文介紹的方法可將GMS97C2051單片機(jī)之間通信距離延長到1200米以上,，而且不需要添加任何硬件措施，完全用軟件來實(shí)現(xiàn),。

要用純軟件方法實(shí)現(xiàn)GMS97C2051單片機(jī)之間的遠(yuǎn)程通信,，首先必須將單片機(jī)的TTL電平的軟件方法轉(zhuǎn)換為差分電平，其次要用普通I/O口線來構(gòu)成軟件串行口,，并且在軟件上進(jìn)行正確的配合,。

TTL電平轉(zhuǎn)換成差分電平的純軟件方法

GMS97C2051單片機(jī)的信號均為TTL電平。TTL電平信號傳輸距離非常有限,，一般在9600bps傳輸率時(shí)傳輸距離不超過5米,。而差分電平信號則是取決于兩種信號線之間的電平差值，如果某條信號線的電平高于另一條,，則信號為1,，否則為0。由于差分電平信號可以避免長距離傳輸導(dǎo)線上的電荷積累,，并且具有更寬的電平范圍，所以傳輸距離遠(yuǎn)得多,。RS485差分電平信號在9600bps傳輸率時(shí)傳輸距離可達(dá)1200米,。

為了用純軟件實(shí)現(xiàn)差分電平傳輸就不能使用GMS97C2051本身的硬件串行口，而是用普通I/O線來實(shí)現(xiàn)串行通信,。差分電平要用兩條I/O口線來實(shí)現(xiàn),，比如P1.2和P1.3兩條線（見圖1）。當(dāng)傳輸信號為1時(shí)，P1.2為+5V,，而P1.3為0V,。當(dāng)傳輸信號為0時(shí)，P1.2為0V為0V,，而P1.3為+5V,。注意P1.2和P1.3不得同時(shí)置+5V或同時(shí)置0V。

GMS97C2051單片機(jī)的P1.0和P1.1可以分別作為片內(nèi)精密模擬電壓比較器的正輸入端（AIN0）和負(fù)輸入端（AINI）,，所以正好可以用于接收差分電平信號,。內(nèi)部電平比較器的輸出已經(jīng)在芯片內(nèi)部連到P3.6口，所以可以通過讀取P3.6口的值來得到差分電平信號,。

軟件串行口的實(shí)現(xiàn)方法

由普通I/O口線來實(shí)現(xiàn)串行通信,，習(xí)慣上稱為軟件串行口。采用差分電平通信的軟件串行口的硬件接線圖如圖2.A,、B兩機(jī)均為GMS97C2051單片機(jī),。P1.2和P1.3用于發(fā)送，P1.0和P1.1口用于接收,，P1.0同時(shí)接本機(jī)中INI0,。軟件串行口一般全用標(biāo)準(zhǔn)的10位異步通信格式：1位起始位（信號0），8位數(shù)據(jù)位,，1位停止位（信號1）,。接收時(shí)均是低位數(shù)據(jù)在前，高位數(shù)據(jù)在后,。

軟件串行口接收和發(fā)關(guān)的工作原理和過程如下：單片機(jī)復(fù)位后,，執(zhí)行初始化程序時(shí)，定義P1口為位控方式,，其中P1.0和P1.1定義為輸入,，P1.2和P1.3定義為輸出。P1.2初始化為"1",，P1.3初始化為"0",，這樣發(fā)送信號處于停止位（差分電平"1"）。定義INT0為負(fù)沿觸發(fā),。允許中斷且定義成高優(yōu)先級,，然后開中斷，兩機(jī)進(jìn)入隨時(shí)可開始串行通信的等待狀態(tài),。A,、B不通信時(shí)，兩機(jī)的收發(fā)均為"1",，一旦某機(jī)（假設(shè)為A）需要與對方通信,，A機(jī)以約定的波特率（假定為9600bps）,，通過P1.2和P1.3發(fā)送。發(fā)關(guān)和接收一個(gè)字節(jié)的過程如下：

A機(jī)發(fā)送端首先發(fā)送起始位（"0"電平）,，B機(jī)INT0引腳產(chǎn)生下跳沿后,，產(chǎn)生中斷申請。B機(jī)CPU響應(yīng)此中斷后,，執(zhí)行INT0中斷服務(wù)子程序,。在中斷服務(wù)子程序開始，用位輸入指令讀入P3.6狀態(tài),，如果是"1"電平,，則表明此次中斷是受干擾所致，因而取消此次接收過程,，中斷返回,；如果P3.6狀態(tài)讀入電產(chǎn)是"0"，則表明本次中斷確系A(chǔ)機(jī)發(fā)送超始位所引起,，經(jīng)精確延時(shí),，在A機(jī)發(fā)送各數(shù)據(jù)位中間處進(jìn)行采樣，獲得各數(shù)據(jù)位的狀態(tài),，最后生成一個(gè)字節(jié),，送有關(guān)單元之后中斷返回。雖然送往INT0的信號為TTL電平,，但是由于它的傳輸速率非常之低,，加上軟件抗干擾措施，所以仍然可以有效地傳輸1200米,。

軟件串行中遠(yuǎn)程通信的關(guān)鍵是如何以較高的波特率可靠地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收,。下面介紹一組以9600bps波特率設(shè)計(jì)，用MCS-51匯編語言編寫的具有很強(qiáng)抗干擾能力和很高可靠性的收發(fā)一個(gè)字節(jié)的子等等程序,。

軟件串行通信的編程

串行通信要實(shí)現(xiàn)成功接收必須解決以下關(guān)鍵技術(shù)：（1）要準(zhǔn)確,、快速檢測出對方發(fā)出的超始位以及起始位負(fù)跳變的時(shí)刻；（2）保證在每個(gè)數(shù)據(jù)位中間采樣,；（3）具有有效的校驗(yàn)和查錯(cuò)手段,。

我們針對性地采取以下措施：用定義成高級中斷的外中斷引腳下接收線相連，來及時(shí)捕捉起始位信息,，并在確定采樣時(shí)刻的計(jì)算中扣除中斷響應(yīng)滯后的延時(shí)時(shí)間,；精心設(shè)計(jì)、編寫程序,，逐條計(jì)算指令實(shí)際執(zhí)行時(shí)間,，排除其他中斷干擾（關(guān)中斷），從而保證在每個(gè)數(shù)據(jù)位中間處進(jìn)行采樣,；每位重復(fù)采樣多次，確定各數(shù)據(jù)位的狀態(tài)，從而可大大減少遠(yuǎn)程通信常見的瞬態(tài)干擾（其特點(diǎn)是幅度大,、作用時(shí)間短,、隨機(jī)性強(qiáng)）對通信的不良影響。綜合采用上述技術(shù)措施以中斷方式工作的接收（1幀）的中斷服務(wù)源程序見程序清單）：

以上指令共46個(gè)機(jī)器周期（T）,，加上中斷響應(yīng)平均延時(shí)5個(gè)機(jī)器周期,，所以程序執(zhí)行到此，即A機(jī)發(fā)送起始位（開始變低）到此已經(jīng)歷51T,。由于MCS-51指令的1個(gè)機(jī)器周期（T）相當(dāng)于12個(gè)時(shí)鐘周期,，所以當(dāng)用12MHz的晶振時(shí)，1個(gè)機(jī)器周期（1T）相當(dāng)于是1μs,。51T相當(dāng)于51μs,。

從A機(jī)發(fā)出超始位到此共延時(shí)51T+4T+88T=143T，相當(dāng)于143μs,。

傳輸率為9600bps時(shí),，每位費(fèi)時(shí)104μs（即1s/9600)。從起始位開始到D0位中間1.5位,，費(fèi)時(shí)1.5×104μs=156μs,。下面程序在156μs及其前后各11μs處對D0位進(jìn)行共3次采樣，記錄D0采樣結(jié)果為0次數(shù),。如果3次采樣結(jié)果為0的次數(shù)小于等于1,，則判斷D0=1。如果3次采樣結(jié)果為0的次數(shù)大于等于2,，則判斷D0=0,。這樣極大地增強(qiáng)了串行通信的可靠性。然后再經(jīng)過延時(shí)后對其他各位數(shù)據(jù)進(jìn)行同樣的三次采樣,，直到D0～D7共8位數(shù)據(jù)全部采樣結(jié)束,。

以上程序執(zhí)行用去40T，加上前面的143T,，共花去183μs,。每次返回NEXT3循環(huán)一次，讀入一位數(shù)據(jù),。在程序輸入NEXT3前,，給R0賦值02H，就能保證以后各位數(shù)據(jù)位3次采樣的準(zhǔn)確時(shí)刻,。此中斷服務(wù)子程序段不僅能實(shí)現(xiàn)在每位數(shù)據(jù)采樣,，而且還在中間時(shí)刻前后11μs各采樣1次。以3次數(shù)據(jù)的多數(shù)結(jié)果確定該位的值,，可大大降低因干擾出錯(cuò)的概率,，因此在干擾嚴(yán)重的遠(yuǎn)程通信中有很強(qiáng)的適應(yīng)性,。

結(jié)語

本文介紹的GMS97C2051單片機(jī)遠(yuǎn)程通信的純軟件方法和程序也適合于ATMEL公司的AT89C2051單片機(jī)，對其他單片機(jī)的遠(yuǎn)程通信也具有一定的參考價(jià)值,。文中提供的軟件接口方法和源程序經(jīng)實(shí)際應(yīng)用表明,，該方法可延長通信距離至1200米（9600bps時(shí)）。本方法的不足之處在于軟件編程要求比較高,，如果要實(shí)現(xiàn)即軟件編程簡單,、又通用性好的單片機(jī)遠(yuǎn)程通信，還是要使用RS-232/RS-485/RS-422轉(zhuǎn)換器或光隔遠(yuǎn)程收發(fā)器,。