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单片机的MODEM通讯



  • 摘 要： 探讨单片机之间或单片机与PC之间采用MODEM的实现方法,以及通讯参数的设定、数据的接收发送和部分AT命令的介绍,并给出演示程序。

    关键词：MODEM通讯AT命令单片机

    我们经常能见到关于PC的MODEM通讯的文章,但关于单片机MODEM通讯的文章却不多见。现在将我个人单片机MODEM通讯的实践经历写出来供大家参考。
    要写单片机的MODEM通讯必须要有两个背景知识,一个是AT命令集,另一个是通用异步接收发送器（UART）。
    1.AT命令集
    下面介绍我通讯程序例子中涉及到的AT命令。
    Dn：拨号命令。该命令使MODEM立即进入摘机状态,并拨出跟在后面的号码。D命令是基本的拨号命令,它受到其它命令的修饰可构成MODEM何时拨号以及如何拨号等操作。
    T：音频拨号。例如,ATDT67271834,其中67271834为电话号码。
    P：脉冲拨号。例如,ATDP67271834,其中67271834为电话号码。
    ,：标准暂停。我们常常碰到拨打外线电话时需要暂停一下,等听到二次拨号音（外线）之后才能再拨后续的号码。缺省时暂停时间为2s(秒),它由S8寄存器指定。
    Sn：表示MODEM内部的寄存器。
    S0：自动应答。如果要求MODEM具有自动应答特性,则应该预先将MODEM的S0寄存器设置为非0。
    S8：逗号拨号修饰符的暂停时间。该寄存器决定了当MODEM在拨号中遇到逗号（,）时应该暂停的时间。
    2.通用异步接收发送器UART
    深入理解UART内部结构以及内部寄存器各位的含义,详细了解数据发送和接收的过程,有助于编写出高效、稳定的程序。现以GM16C550为例介绍编写基本通讯程序需要知道的寄存器。实际的ADDRESS由具体接线决定。表1为GM16C550寄存器的介绍。

    表1 GM16C550寄存器
    A2A1A0ADDRESS W/R
    寄存器
    0 0 0 FFF8  W 接收缓冲寄存器（RHR）
        R 发送保持寄存器（THR）
    0 0 1 FFF9  W 中断允许寄存器（IER）
    0 1 0 FFFA  W FIFO控制寄存器（FCR）
    0 1 0 FFFA  R 中断状态寄存器（ISR）
    0 1 1 FFFB  W 线路控制寄存器（LCR）
    1 0 0 FFFC  W MODEM控制寄存器（MCR）
    1 0 1 FFFD  R 线路状态寄存器（LSR）
    1 1 0 FFFE  R MODEM状态寄存器（MSR）
    1 1 1 FFFF  W/R 临时数据寄存器（SPR）

    （1） 波特率除数锁存器（LSB、MSB）
    在通讯之前要进行一些参数初始化,波特率是首先应该考虑的一项。该寄存器是一个16位的寄存器,分为低8位（LSB）和高8位（MSB）寄存器。
    当LCR.7=1,且A2A1A0=000/001时,单片机访问的是波特率除数锁存器LSB/MSB。GM16C550推荐的工作频率是1.8432MHz。这个频率除以16就是波特率的时钟频率,用于控制发送和接收数据的速度。下面给出波特率除数锁存器值的计算公式：
    波特率除数锁存器值=工作频率/（16×期望波特率）=1843200/（16×期望波特率）
    表2给出了常用波特率与波特率除数锁存器值。
    　

    表2 波特率除数锁存器
    波特率
    /baud    		 锁存器 （HEX） MSB LSB
    300 180 01 80
    1200 60 00 60
    4800 18 00 18
    19.2k 06 00 06
    57.6k 02 00 02
    波特率
    /baud    		 锁存器 （HEX） MSB LSB
    600 C0 00 0C
    2400 30 00 30
    9600 0C 00 0C
    38.4k 03 00 03
    11.5k 00 00 01

    MOV DPTR,#LCR ;除数锁定允许
    MOV A,#80H
    MOVX @DPTR, A
    MOV DPTR,#LSB ;波特率为9600baud
    MOV A,#0CH
    MOVX @DPTR, A
    INC DPTR
    CLR A
    MOVX @DPTR, A

    图 1为GM16C550与RS232接线图。


    图1 GM16C550与RS232接线图

    (2) 接收缓冲寄存器和发送保持寄存器(transmit and receive holding register)
    当LCR.7=0,且A2A1A0=000时,读操作单片机访问接收缓冲寄存器（RHR）,写操作单片机访问发送保持寄存器（THR）。
    (3) 中断允许寄存器（interrupt enable register）
    当LCR.7=0,且A2A1A0=001时,单片机访问中断允许寄存器（IER）。
    IER.0=1,允许接收器数据就绪中断。
    IER.1=1,允许发送保持寄存器为空时中断。即当从发送保持寄存器把一个字节移到移位寄存器时,产生一个中断,使发送保持寄存器能够接收下一个字节。
    IER.2=1,表示允许接收有错信息或间断条件中断。
    IER.3=1,MODEM状态变化中断。
    IER.4～7,没有使用,设置为零。
    MOV DPTR,#IER
    MOV A,#01H
    MOVX @DPTR,A
    (4) FIFO控制寄存器（FIFO control register）
    数据发送和接收模式的选择。GM16C550提供了两种模式：FIFO和DMA。其中DMA又有两种模式DMA的模式0、DMA的模式1可供选择。我的举例采用默认的DMA的模式0。感兴趣的朋友可试一试其它模式,这里不再说明。

    (5) 中断状态寄存器（interrupt status register）
    前面介绍了几种中断,它们在各自的条件下产生中断,UART都会输出一个高电平的中断请求信号,触发同一个中断请求。为了具体判断是哪一种中断,还应该检测ISR,如表3所列。
    表3 中断状态寄存器

    中断优先级
    （ISR）
    		 中断源
    D3D2D1D0
    1
    2
    2
    3
    4
    		 0 1 1 0
    0 1 0 0
    1 1 0 0
    0 0 1 0
    0 0 0 0
    　     		接收奇偶校验错、超越错、帧格式错、间断条件
    接收寄存器就绪
    接收数据超时
    发送保持器准备好
    MODEM状态变化

    ISR.0=1,表示没有中断产生。
    ISR.4～5没有使用。
    ISR.6～7,当采用FIFO的接收和发送模式时,这两位都设置为1;反之,都设置为0。
    （6） 线路控制寄存器（line control register）
     LCR.0～1,表示发送和接收时的字节长度,如表4所列。
    LCR.2,这一位与LCR.0～1共同定义了停止位的长度,如表5所列。
    　

    表4 线路控制寄存器LCR.0～1 表5 线路控制寄存器LCR.2
    LCR.0 LCR.1 发送和接收时的字节长度/bit
    0 0
    0 1
    1 0
    1 1
    　
    5
    6
    7
    8
    LCR.2 发送和接收时的字节长度/bit 停止位长度/bit
    0
    1
    1
    		 5 6 7 8
    5
    6 7 8
    1
    1.5
    2

    LCR.3=1,进行奇偶校验。
    LCR.4=0,进行奇校验; LCR.4=1,进行偶校验。
    LCR.5=1,奇偶校验位恒为1或0。
    表6为线路控制寄存器LCR.3~5。

    表6 线路控制寄存器LCR.3～5
    D5D4D3 奇偶校验 D5D4D3 奇偶校验
    000 无奇偶 111 奇偶位恒为1
    101 奇偶位恒为1 011 偶校验
    001 奇校验    

    LCR.6=1,表示允许间断,即允许发送器寄存器保持一个完整帧时间以上的空号状态。
    LCR.7,用于区分访问除数锁存寄存器还是访问接收缓冲/发送保持和中断允许寄存器。 MOVDPTR,#LCR;通讯传输长度为8位,停止位为1,;偶校验
    MOVA,#1BH
    MOVX @DPTR,A
    （7） MODEM控制寄存器（MODEM control register）
    这是一个MODEM和外设接口的寄存器。
    MCR.0=1时,强制芯片引脚DTR=0;
    MCR.0=0时,强制芯片引脚DTR=1。
    MCR.1=1时,强制芯片引脚RTS=0;
    MCR.1=0时,强制芯片引脚RTS=1。
    MCR.2=1时,强制芯片引脚OP1=0;
    MCR.2=0时,强制芯片引脚OP1=1。
    MCR.3=1时,强制芯片引脚OP2=0;
    MCR.2=0时,强制芯片引脚OP2=1。
    MCR.4=1时,循环返回模式,可用于芯片自测。
    其它位保留。
    MOVDPTR,#MCR;异步串口芯片的DTR、RTS引脚送出逻辑低电平
    MOVA,#03H
    MOVX @DPTR,A
    （8） 线路状态寄存器（line status register）
    LSR.0：当接收移位寄存器接收到的字节完全移到接收缓冲寄存器时,该位置1。如果读该寄存器,那么这一位被清零。
    LSR.1：出现超越错时,这一位被置1。读该寄存器,这一位被清零。
    LSR.2：出现奇偶校验错时,这一位被置1。读该寄存器,这一位被清零。
    LSR.3：出现停止位不完整、丢失、空号时,这一位被置1。读该寄存器,这一位被清零。
    LSR.4：当接收寄存器检测到空号状态已持续一个完整帧传输时间时,这一位被置1。读该寄存器,这一位被清零。
    LSR.5：当发送的字节从发送保持寄存器移到发送移位寄存器时,该位置1。
    LSR.6：当发送保持寄存器和发送移位寄存器都没用字节时,该位置1。
    LSR.7：当奇偶校验错、帧格式错、空号错有一个出现时,该位置1。
    Setdata:
    MOV DPTR,#LSR
    MOVX A,@DPTR
    JNB ACC.5,Setdata
    MOV A,DataNumber;DataNumber记录发 ;送字符的个数
    MOV DPTR,#AtCommand ;AtCommand定义AT命令参数的起始地址
    MOVC A,@A+DPTR
    MOV DPTR,#THR ;发送保持寄存器
    MOVX @DPTR,A
    INC DataNumber
    MOV A,DataNumber
    CJNE A,#0BH,Setdata ;发送11个字符
    AtCommand：DB “A”,“T”,“S”,“0”,“=”,“2”,“S”,“8”, “=”,“5”,0DH
    (9) MODEM状态寄存器（MODEM status register）
    MSR.0～3=1时,表示自上一次单片机读MSR寄存器之后,分别反映MODEM控制逻辑的四个输入信号的状态发生了变化。
    MSR.0=1时,清除发送信号（CTS）已经发生了变化。
    MSR.1=1时,数据设备就绪信号（DSR）已经发生了变化。
    MSR.2=1时,振铃信号（RI）已经发生了变化。
    MSR.3=1时,载波信号（DCD）已经发生了变化。
    MSR.4～7四位分别反映MODEM控制逻辑的四个输入信号的当前状态。
    MSR.4=1时,清除发送信号（CTS）有效。
    MSR.5=1时,数据设备就绪信号（DSR）有效。
    MSR.6=1时,振铃信号（RI）有效。
    MSR.7=1时,载波信号（DCD）有效。
    (10) 临时数据寄存器（scratchpag register）
    可以存储用户信息。
    有了上面知识的准备后就可以轻松地写出单片机的MODEM通讯程序。现在可把零散的东西组织起来了。
    GM16C550芯片初始化模块
    Init_16C550:
    MOV DPTR,#LCR ;除数锁定允许
    MOV A,#80H
    MOVX @DPTR, A
    MOV DPTR,#LSB ;波特率为9600baud
    MOV A,#0CH
    MOVX @DPTR, A
    INC DPTR
    CLR A
    MOVX @DPTR, A
    MOV DPTR,#LCR;通讯传输长度为8位,停止 ;位为1,偶校验
    MOV A,#1BH
    MOVX @DPTR, A
    MOV DPTR,#MCR;异步串口芯片的DTR。RTS ;引脚送出逻辑低电平
    MOV A,#03H
    MOVX @DPTR,A
    MOV DPTR,#IER
    MOV A,#01H
    MOVX @DPTR,A
    采用中断的方式接数据
    Interrupt2:
    PUSH ACC
    PUSH DPH
    PUSH DPL
    PUSH PSW
    MOV DPTR,#RHR ;接受数据
    MOVX A,@DPTR
    ……………………
    POP PSW
    POP DPL
    POP DPH
    POP ACC
    RETI
    至此,完成了一个小型的单片机MODEM通讯系统。其中的检错寄存器、MODEM状态寄存器等应用限于篇幅没有完全涉及到。有兴趣的朋友可以试一试,那么你就会对MODEM通讯有一个比较深刻的认识。
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