利用中断实现UART串口

中断方式下进行串口通讯的正确方法
一般普遍的把串口通讯分为查询方式和中断方式。

查询方式比较容易理解，各种书籍上都介绍的比较清楚。

但中断方式，没有几本书讲得好的，甚至有些例程根本无法实际应用。

问题有：
1，半中断法。

只使用接收中断，不使用发送中断，发送时还是依靠查询中断标志的办法；如下：
ES = 0;//若是接收使用中断方式，某些单片机需要关中断。

但C51不一定需要。

这里只是示例。

SBUF = needsendchar;
While (!TI);
TI = 0;
ES = 1;
这里的问题是：发送数据时需要等待数据发完才能继续其他工作，程序效率降低；发送时需要关中断，影响数据接收。

2，接收中断的处理方法错误。

如下：
中断程序：
void ser() interrupt 4 {
RI = 0;
temp = SBUF; //读走数据，放入缓存（全局的）变量
rx_flag = 1; //设置接收标志
}
主程序：
void main(){
…;//初始化
While (1) {
If (rx_flag ==1){//查询接收标志
rx_flag = 0; //清楚接收标志
x = temp; //从暂存变量读取数据
…;//接收处理
}
…; //其它操作
}
}
这里的问题是：如果串口接收数据的间隔时间小于“接收处理”和“其它操作”所用的时间时，接收数据会丢失一部分。

正确使用中断方式处理串口收发应达到以下目的：
1，完全使用中断控制接收和发送，以达到最快的收发速度。

2，接收和发送互不影响，达到全双工通讯效果。

3，应用程序不发生等待，以达到最高运行效率。

正确的中断发送方法如下：
1，建立一个足够大小的环形发送缓冲区，建立一个信号量（用于指示发送的数据量），建立一个发送标志位（用于指示发送状态）。

2，应用程序将数据写入环形发送缓冲区，查询发送接收标志，若不在发送状态，手动触发中断。

3，产生发送中断时，查询信号量，以判别发送缓冲区内是否有数据；若有，置发送标志位，从缓冲区读取数据发送，累减信号量；若无，清除发送标志位。

C51的例程如下：
//变量定义
#define BUF_SIZE 0x10//环形收发缓冲区长度
//发送参数
char tx_circbuf[BUF_SIZE];//环形发送缓冲区
uint8 tx_sem;//信号量
bool tx_run;//发送标志位
uint8 tx_circin;//进环形缓冲区的位置指示
uint8 tx_circout;//出环形缓冲区的位置指示
//发送初始化程序
void tx_init(void){
//硬件初始化略
//发送参数初始化
tx_sem = 0;
tx_run = False;
tx_circin = 0;
tx_circout = 0;
}
//中断程序
void tx_int(void) interrupt 4 {
if (TI){
TI = 0;
if (tx_sem){
SBUF = tx_circbuf [tx_circout]; // 发送缓冲区中的字符
if (++tx_circout >= BUF_SIZE) tx_circout = 0;
tx_sem--;//累减信号量
tx_run = True;//置发送标志位
}
else tx_run = False;//清除发送标志位
}
}
//发送处理程序，由应用程序调用
//输入：发送数据指针,发送数据长度
void tx_data(char * txbuf,uint8 len){
while (len){
tx_circbuf [tx_circin] = *txbuf++;// 存入数据到发送缓冲区
if (++tx_circin >= BUF_SIZE) tx_circin = 0;
tx_sem++;//累减信号量
len--;
if (tx_run == False)TI=1;//查询发送状态标志。

若发送空闲，触发中断，发送数据的工作由中断程序自动完成。

}
}
正确的中断接收方法如下：
1，建立一个足够大小的环形接收缓冲区，建立一个信号量（用于指示接收的数据量）。

2，发生接收中断时，读出字节放入接收缓冲区，并累加信号量。

3，应用程序查询接收标志，如信号量不为0，则从接收缓冲区读取数据进行处理，累减信号量。

C51的例程如下：
//变量定义
#define BUF_SIZE 0x10//环形收发缓冲区长度
//接收参数
char rx_circbuf[BUF_SIZE];// 环形接收缓冲区
uint8 rx_sem;// 信号量
uint8 rx_circin;//进环形缓冲区的位置指示
uint8 rx_circout;//出环形缓冲区的位置指示
//接收初始化程序
void rx_init(void){
//硬件初始化略
//接收参数初始化
rx_sem = 0;
rx_circin = 0;
rx_circout = 0;
}
//中断程序
void rx_int(void) interrupt 4 {
if (RI){
RI = 0;
rx_circbuf [rx_circin] = SBUF;// 读出字节放入接收缓冲区
if (++rx_circin >= BUF_SIZE) rx_circin = 0;
rx_sem++;//累加信号量
}
}
//接收处理程序，由应用程序调用
//输出：读出数据指针；返回：接收到的数据长度
uint8 rx_data(char * rxbuf){
uint8 i;
i = 0;
while (rx_sem){
*rxbuf++ = rx_circbuf [rx_circout];// 从接收缓冲区读取数据
if (++rx_circout >= BUF_SIZE) rx_circout = 0;
rx_sem--;//累减信号量
i++;
}
return i;
}
上述的收发中断程序在应用中合并在一起，即：
void uart_init(void) interrupt 4 {
if (TI){
TI = 0;
…;
}
if (RI){
RI = 0;
…;
}
}
例程中分开表述，只是为了将流程说得更明白些。

上述例程中，未包含环形收发缓冲区溢出状况的处理，需要时自行添加。

上述例程表明了正确使用中断方式处理串口通讯的思路。

当然程序还可以有其它的写法，特别是环形缓冲区中数据出入的方法和信号量的用法。

如在有操作系统的情况下，上述信号量的使用就可以得到操作系统更好支持。

完全中断方式收发数据总结：
1。

数据的收发操作，完全由中断程序自动进行，可以达到最快的收发速度。

即，接收时中断程序负责把数据放入缓冲区，数据的处理由应用程序另行处理；发送时应用程序直接将数据放入缓冲区，启动发送中断后，发送的工作由中断程序自动完成。

2。

由于发送的工作完全由中断处理，因此，应用程序将数据放入缓冲区后，就可以继续运行其它工作，这种“发了不管”的方式极大地提高程序运行效率。

3。

接收数据时，由中断负责将数据放入缓冲区，再由应用程序处理。

应用程序
轮询及处理的时间长短，不会影响接收，就不会导致数据丢失。

4。

由于应用程序中不出现开关中断的操作，因此，发送和接收互不影响，可以达到全双工收发的效果。