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，ATDT2245879，其中2245879为电话号码。
P：脉冲拨号。例如，ATDP2245879，其中2245879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A0 ADDRESS 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。