RS232 in bit banging quindi senza l'utilizzo della periferica uart (o usart). Ideale per applicazioni con microcontrollori a basso costo (low cost application). Ovviamente in full duplex 😉
RS232 senza UART
Gestire la comunicazione seriale (del tipo RS232) è abbastanza semplice, a patto che il microcontrollore utilizzato abbia la periferica interna, e questa sia disponibile (non utilizzata per altre comunicazioni). Con semplici istruzioni è possibile trasmettere e ricevere sfruttando i registri della periferica. A volte però per motivi di spazio, o di costo, potremmo non avere a disposizione la uart, e quindi come si fa?
Codice per la comunicazione seriale RS232 (senza uso della uart)
; Receive Routine
; receive routine = 11 instruction cycles
; including call to DelayFullBit routine
Receive
clrf RXTX_REG ; Clear receive register
movlw BITS ; Number of bits to receive
movwf COUNTER ; Load number of bits into counter register
ReceiveStartBit
btfsc PORTA,RX ; Test for start bit
goto ReceiveStartBit ; Startbit not found
call DelayHalfBit ; Wait until middle of start bit
call DelayFullBit ; Ignore start-bit and sample first
; data bit in the middle of the bit
ReceiveNext
btfsc PORTA, RX ; Is bit a zero or a one
bsf STATUS,C ; bit is a one => set carry bit
btfss PORTA, RX ; Is bit a one or a zero
bcf STATUS,C ; bit is a zero => clear carry bit
rrf RXTX_REG, f ; Rotate receive register
call DelayFullBit ; Call Delay routine
decfszCOUNTER, f ; decrement receive count register by one
goto ReceiveNext ; Receive next bit
retlw 0x00 ; back to operation system
Questa sopra è la routine di ricezione e di seguito la routine di trasmissione
(tratte dall'application note AN712 di Microchip Technology)
; Transmit routine
; Transmits LSB first
; Software overhead =10 instruction cycles inc. call
; to DelayFullBit routine, return from
; delay routine not included)
Transmit
movlw BITS ; Number of bits to transmit
movwf COUNTER ; Initialize count register
bcf PORTA, TX ; Generate start-bit
call DelayFullBit ; Generate Delay for one bit-time
TransmitNext
rrf RXTX_REG, f ; Rotate receive register
btfsc STATUS, C ; Test bit to be transmitted
bsf PORTA, TX ; Transmit one
btfss STATUS, C ; Check carry bit if set
bcf PORTA, TX ; Transmit a zero
call DelayFullBit ; call Delay routine
decfszCOUNTER, f ; Decrement count register
goto TransmitNext ; Transmit next bit
bsf PORTA, TX ; Generate Stop bit
call DelayFullBit ; Delay for Stop bit
retlw 0x00 ; Return to operating system
Come potete osservare, la ricezione seriale è molto semplice, basta fare un loop infinito nel main dove si testa sempre l'ingresso RX (polling) e quando cambia stato, chiamare (call) la relativa routine (Receive). Alla fine della ricezione, il dato sarà disponibile nel registro RXTX_REG.
Per trasmettere invece, basta fare una chiamata (call) alla relativa routine (Transmit) avendo prima caricato il dato da trasmettere nel registro.... RXTX_REG.
MA... è lo stesso registro!
Appunto, non serve utilizzare un altro registro, in quanto la comunicazione, in questo caso, potrà essere soltanto half-duplex. Quando trasmetto non posso ricevere e quando ricevo non posso trasmettere!
Come simulare via software una seriale RS232 full-duplex
Sfruttando l'interrupt del microcontrollore ed utilizzando i principi base della "macchina a stati" (multitasking) è possibile trasmettere e ricevere contemporaneamente senza utilizzare la uart (uart simulata via software)!
La comunicazione seriale simulata in Full_Duplex a 9600 BAUD con il microcontroller con ciclo macchina di 1us è possibile, eseguendo le operazioni da svolgere in interrupt e la ricezione in rolling.
La trasmissione a 9600 concede un tempo di 104us a Bit, le operazioni da svolgere vengono eseguite sotto interrupt isocrono a cicli di 25us quindi se T=104us e T/4=26us (possibile tolleranza) viene garantito il riconoscimento del byte in ricezione.
Esempio pratico: acquisire costantemente dati analogici e digitali per poi trasmetterli sulla seriale RS232 quando vengono richiesti.
In questo esempio possiamo interrogare il dispositivo e 'chiedere' il valore di un pin digitale (0 o 1) e quello di un pin analogico (da 0 a 255).
Il microcontrollore usato è un PIC12CE674. Senza periferica Uart ma con AD converter ed una eeprom interna che potrà essere eventualmente utilizzata per memorizzare i dati.
Con un protocollo facilmente configurabile, è possibile richiedere al microcontroller lo stato degli ingressi (analogico + digitale).
Il PIC 12CE674 possiede solo 1 timer (Tmr0) quindi il watchdog dovrà essere disabilitato ma, lavorando in multitask, il firmware si 'autocontrolla'.
Il funzionamento Full_Duplex è stato testato anche su piattaforma hardware con un PIC16F877 verificando la ricezione di un dato anche durante la trasmissione (full duplex).
Il campionamento degli ingressi avviene a step di 1mS alternando l'analogico e il digitale per 16 volte poi viene effettuata la media analogica e il 'debounce' digitale.
Il firmware è stato realizzato in assembler quindi facilmente adattabile a tutti i microcontrollori Microchip e di facile 'porting' anche su altri microcontroller.
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