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分类: 嵌入式

2011-07-01 10:59:55

在DOS平台下,操作串口主要有下列方式:通过BIOS调用、通过串口的硬件中断或通过对串口硬件进行轮询,本章将对以上三种方式进行具体的介绍并给出例子。

  1.BIOS中断

  在DOS操作系统下,IBM PC及其兼容机提供了一种灵活的串口I/O访问方法,即通过INT 14H调用ROM BIOS串行通讯例行程序。当设置AH为不同的值时,产生不同的功能:

  AH 0 初始化端口
  AH 1 向串口写字符
  AH 2 从串口读字符
  AH 3 取通讯口状态

  初始化端口时(即当AH=0时),需要在AL寄存器中赋一字节初始化参数,其各项意义如图1;


图1 调用INT 14H时AL寄存器设置

  当向串口写字符时(即当AH=1时),AL寄存器中的字符是需要写入的字符;

  当向串口写字符时(即当AH=2时),AL寄存器中的字符是需要读取的字符。

  看看下面的例程:

#include
#include
#include  
#define STR "author:sbh"
union REGS inregs,outregs;

main()

 //设置串口参数
 init_rs232();
 //写串口的例子
 write_rs232(STR,strlen(STR));
 //读串口的例子
 read_rs232();

 return(0);
}

init_rs232()
{
 do{
  inregs.h.ah=0; //AH=0表示初始化端口
  inregs.h.al=0xe7;
  inregs.x.dx=0; //COM1
  int86(0x14, &inregs, &outregs);
 }while(outregs.h.ah>=0x80);

 return(0);
}

write_rs232(char *string, int len)
{
 int i;
 do{
  inregs.h.ah=1;//发送AL寄存器的字符
  inregs.h.al= *string;
  inregs.x.dx=0;
  int86(0x14, &inregs, &outregs);
 }while(outregs.h.al>=0x80);

 for(i=1;i {
  inregs.h.ah=1;
  inregs.h.al=*(string+i);
  inregs.x.dx=0;
  int86(0x14, &inregs, &outregs);
 }
}

read_rs232()
{
 do{
  inregs.h.ah=2; //读取AL寄存器中的字符
  inregs.x.dx=0;
  int86(0x14, &inregs, &outregs);
 }while(outregs.h.al!=3||outregs.h.ah>=0x80);

 return(0);
}

  其中使用的int86函数的原型为:

int _Cdecl int86(int intno, union REGS *inregs, union REGS *outregs);

  int86()函数可以调用BIOS功能,现在的程序员们已经很少接触这个函数,80%的程序员甚至都未曾见过这个函数。其实,在茹毛饮血的DOS时代,int86()函数几乎是最常用和最核心的函数之一。几乎可以说,在那个时代,不会int86()就等于不会编程。而与int86配合使用的,就是REGS这样一个联合体,定义为:

union REGS {
 struct WORDREGS x;
 struct BYTEREGS h;
};

  其中的WORDREGS定义为:

struct WORDREGS {
 unsigned int ax, bx, cx, dx, si, di,
 cflag /*进位标志*/,
 flags /*标志寄存器*/;
};

  而BYTEREGS则定义为:

struct BYTEREGS {
 unsigned char al, ah, bl, bh, cl, ch, dl, dh;
};

  原来WORDREGS和BYTEREGS是16位的8086处理器内部的寄存器啊!因此,当CPU发展到286、386以后,再安装DOS也是建立在利用CPU实模式的基础上的!

  另外一个函数与int86()的功能是类似的:

Int _Cdecl int86x(int intno, union REGS inregs, union REGS outregs, struct SREGS segregs);

  其中的SREGS为段寄存器结构体,定义为:

struct SREGS 
{
 unsigned int es;
 unsigned int cs;
 unsigned int ss;
 unsigned int ds;
};

  int86和int86x这两个函数的功能都是执行一个由参数intno指定的8086软中断。在执行软中断之前,两个函数都把inregs中的内容放置到各寄存器中(int86x还把segregs.x.es和segregs.x.ds的值存到相应的段寄存器中),软中断返回后,这两个函数都把当前寄存器的值存到outregs,并把系统进位标志拷贝到outregs.s.cflag中,把8086标志寄存器值存到outregs.x.flag中(int86x还恢复DS,并设置Segregs.es和Segregs.ds的值为对应段寄存器的值)。

  查阅BIOS中断调用手册,发现绝大多数调用都未用到ES和DS段寄存器,故在程序设计中经常只利用了int86函数。
 2.硬件中断

  为了给读者一个直观的印象,我们通过在Windows操作系统中查看COM的资源属性获得某COM对应的中断号,如图2(该对话框中设备管理器中开启)。


图2 COM中断号

  实际上COM的确直接对应于一个中断,而系统也按照一定的规律为各类硬件分配了一个较固定的中断号,如表1。

  表1 中断向量表

INT (Hex)IRQCommon Uses
080System Timer
091Keyboard
0A2Redirected
0B3Serial Comms. COM2/COM4
0C4Serial Comms. COM1/COM3
0D5Reserved/Sound Card
0E6Floppy Disk Controller
0F7Parallel Comms.
708Real Time Clock
719Reserved
7210Reserved
7311Reserved
7412PS/2 Mouse
7513Maths Co-Processor
7614Hard Disk Drive
7715Reserved

  通过编写COM对应的中断服务程序,我们也可以操作串口,涉及到的相关函数有:

  (1)设置中断向量表

/*dos.h*/
void _Cdecl setvect (int interruptno, void interrupt (*isr) ());

  例如,COM3对应的中断号是4,那么对应中断向量表中的地址是0x0C,设置0x0C对应中断程序的函数为:

setvect(0x0C, PORT1INT);


  其中的中断服务程序PORT1INT为:

void interrupt PORT1INT()
{
 int c;
 do
 {
  c = inportb(PORT1 + 5);
  if (c &1)
  {
   buffer[bufferin] = inportb(PORT1);
   bufferin++;
   if (bufferin == 1024)
    bufferin = 0;
  }
 }
 while (c &1);
  outportb(0x20, 0x20);
}

  上述中断服务程序检查是否有字符可接收,其后将其通过inportb(PORT1)语句将其从UART中读出并放入输入buffer。持续的检查UART,以便能在一次中断里读取所有可获得的数据。

  最后的"outportb(0x20,0x20);"语句告诉可编程中断控制器(Programmable Interrupt Controller,PIC)中断已经完成。

  (2)读取中断向量表

/*dos.h*/
void interrupt (* _Cdecl getvect(int interruptno)) ();

  例如:

oldport1isr = getvect(INTVECT);

  其中的oldport1isr定义为:

void interrupt (*oldport1isr)();

  我们融合setvect()函数、中断服务程序和getvect()函数,给出一个由Craig Peacock编写的完备例程:

/* Name : Sample Comm's Program - 1024 Byte Buffer - buff1024.c */
/* Written By : Craig Peacock */
#include
#include
#include

#define PORT1 0x3F8 /* Port Address Goes Here */
#define INTVECT 0x0C /* Com Port's IRQ here (Must also change PIC setting) */

/* Defines Serial Ports Base Address */
/* COM1 0x3F8 */
/* COM2 0x2F8 */
/* COM3 0x3E8 */
/* COM4 0x2E8 */

int bufferin = 0;
int bufferout = 0;
char ch;
char buffer[1025];

void interrupt(*oldport1isr)();

void interrupt PORT1INT() /* Interrupt Service Routine (ISR) for PORT1 */
{
 int c;
 do
 {
  c = inportb(PORT1 + 5);
  if (c &1)
  {
   buffer[bufferin] = inportb(PORT1);
   bufferin++;
   if (bufferin == 1024)
   {
    bufferin = 0;
   }
  }
 }
 while (c &1);
  outportb(0x20, 0x20);
}

void main(void)
{
 int c;
 outportb(PORT1 + 1, 0); /* Turn off interrupts - Port1 */

 oldport1isr = getvect(INTVECT); /* Save old Interrupt Vector of later
 recovery */

 setvect(INTVECT, PORT1INT); /* Set Interrupt Vector Entry */
 /* COM1 - 0x0C */
 /* COM2 - 0x0B */
 /* COM3 - 0x0C */
 /* COM4 - 0x0B */

 /* PORT 1 - Communication Settings */

 outportb(PORT1 + 3, 0x80); /* SET DLAB ON */
 outportb(PORT1 + 0, 0x0C); /* Set Baud rate - Divisor Latch Low Byte */
 /* Default 0x03 = 38,400 BPS */
 /* 0x01 = 115,200 BPS */
 /* 0x02 = 57,600 BPS */
 /* 0x06 = 19,200 BPS */
 /* 0x0C = 9,600 BPS */
 /* 0x18 = 4,800 BPS */
 /* 0x30 = 2,400 BPS */
 outportb(PORT1 + 1, 0x00); /* Set Baud rate - Divisor Latch High Byte */
 outportb(PORT1 + 3, 0x03); /* 8 Bits, No Parity, 1 Stop Bit */
 outportb(PORT1 + 2, 0xC7); /* FIFO Control Register */
 outportb(PORT1 + 4, 0x0B); /* Turn on DTR, RTS, and OUT2 */

 outportb(0x21, (inportb(0x21) &0xEF)); /* Set Programmable Interrupt Controller */
 /* COM1 (IRQ4) - 0xEF */
 /* COM2 (IRQ3) - 0xF7 */
 /* COM3 (IRQ4) - 0xEF */
 /* COM4 (IRQ3) - 0xF7 */

 outportb(PORT1 + 1, 0x01); /* Interrupt when data received */

 printf("\nSample Comm's Program. Press ESC to quit \n");

 do
 {
  if (bufferin != bufferout)
  {
   ch = buffer[bufferout];
   bufferout++;
   if (bufferout == 1024)
   {
    bufferout = 0;
   }
   printf("%c", ch);
  }

 if (kbhit())
 {
  c = getch();
  outportb(PORT1, c);
 }
}
while (c != 27);

outportb(PORT1 + 1, 0);
/* Turn off interrupts - Port1 */
outportb(0x21, (inportb(0x21) | 0x10)); /* MASK IRQ using PIC */
/* COM1 (IRQ4) - 0x10 */
/* COM2 (IRQ3) - 0x08 */
/* COM3 (IRQ4) - 0x10 */
/* COM4 (IRQ3) - 0x08 */
setvect(INTVECT, oldport1isr); /* Restore old interrupt vector */
}
 3.硬件查询

  通过读取和写入串口UART对应的硬件端口,我们可以控制串口的收发。请看下面的例子:

/* Name : Sample Comm's Program - Polled Version - termpoll.c */
/* Written By : Craig Peacock */
#include
#include
#include

00000000000000000000#define PORT1 0x3F8

/* Defines Serial Ports Base Address */
/* COM1 0x3F8 */
/* COM2 0x2F8 */
/* COM3 0x3E8 */
/* COM4 0x2E8 */

void main(void)
{
 int c;
 int ch;
 outportb(PORT1 + 1, 0); /* Turn off interrupts - Port1 */

 /* PORT 1 - Communication Settings */

 outportb(PORT1 + 3, 0x80); /* SET DLAB ON */
 outportb(PORT1 + 0, 0x03); /* Set Baud rate - Divisor Latch Low Byte */
 /* Default 0x03 = 38,400 BPS */
 /* 0x01 = 115,200 BPS */
 /* 0x02 = 57,600 BPS */
 /* 0x06 = 19,200 BPS */
 /* 0x0C = 9,600 BPS */
 /* 0x18 = 4,800 BPS */
 /* 0x30 = 2,400 BPS */
 outportb(PORT1 + 1, 0x00); /* Set Baud rate - Divisor Latch High Byte */
 outportb(PORT1 + 3, 0x03); /* 8 Bits, No Parity, 1 Stop Bit */
 outportb(PORT1 + 2, 0xC7); /* FIFO Control Register */
 outportb(PORT1 + 4, 0x0B); /* Turn on DTR, RTS, and OUT2 */

 printf("\nSample Comm's Program. Press ESC to quit \n");

 do
 {
  c = inportb(PORT1 + 5); /* Check to see if char has been */
  /* received. */
  if (c &1)
  {
   ch = inportb(PORT1); /* If so, then get Char */
   printf("%c", ch);
  } /* Print Char to Screen */

  if (kbhit())
  {
   ch = getch(); /* If key pressed, get Char */
   outportb(PORT1, ch);
  } /* Send Char to Serial Port */
 }
 while (ch != 27); /* Quit when ESC (ASC 27) is pressed */
}

  程序中的

c = inportb(PORT1 + 5); /* Check to see if char has been */
/* received. */
if (c &1)

  检查PORT1 + 5端口地址,通过c&1可以判断是否有数据被UART接收到。关于UART对应的端口范围,从图2中也可以直观地看出。

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