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利用单片机串口实现与PC机的并行通信
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Realizing MCU's Parallel Communication
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■中国电子科技集团公司第三十四研究所 何 锋
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摘要：以常见的80C51系列单片机为基础讲述如何通过简单的软硬件设置，利用已有的串行口实现与PC机的并行通信。
关键词：单片机、并行通信、74LS164、74LS165
引言
单片机作为嵌入式系统的一种，已在自动化控制以及家电产品等领域得到了广泛的应用。常见的单片机系统都具备一个串行口（如80C51系列），有的还具备了两个串行口（如DS80C320系列）甚至多个串行口。随着单片机技术的成熟，单片机异步串行通信已经广泛应用于点对点通信以及单片机对PC机的通信中。
串行通信虽然有其自身优点：如适合长距离通信，有一定的纠错能力等，但并行通信在短距离（数米范围内）传输过程中的优点是显而易见的。首先串行通信时要设置串口数据，如：串口号（Com1、Com2或者其他串口）、波特率、数据位数、停止位、校验位等等。而且单片机与PC机的串口数据必须一一对等，否则不能传输。而并行传输时，无需上述过程。其次，PC机的串口电平值为+12V~-12V，单片机是TTL电平（0~+5V），两者必须要经过电平转换芯片进行电平间的转换。而进行并行传输时，由于双方都是TTL电平，所以PC的并口可以与单片机或其他芯片直接相连；另外，串行传输速度慢，每次只能传送一位，而并行每次可以传送8位，速度上的差异显而易见。
而对于单片机，串口（UART)是最常用的端口，尤其对于存在两个或多个串口的单片机来说，充分利用串口进行通信是非常重要的。
输出输入接口的扩展
单片机串口实现"并行"通信，其原理就是将PC机传过来的并行数据转换成串行数据，送入单片机的串口再由其进行相应处理。实质上就是一个数据串-并、并-串转换的过程。
PC的并口为一个标准的25针插座，包含一个八位二进制数据端口（地址为378H），即第2脚到第9脚；一个输入控制端口（地址为379H），即第15脚、13脚、12脚、10脚、11脚，其另外低三位无定义；一个输出控制口（地址为37AH），即第1脚、14脚、16脚、17脚，其另外高四位无定义。由此可见后面两个端口都不是完全的8位。
输出接口电路扩展
这里使用常用的移位寄存器74LS164与单片机的RXD口构成输出接口电路。
双列直插式74LS164引脚定义如图1所示。
其中：QA~QH为并行输出的数据，送入PC机并口378H端口（接收数据的8个数据位）；单片机串口输出的数据从AB输入；CLR信号用于清除输出数据（通常用在移位完成时）；内部数据移位依靠时钟CLK信号上升沿（由单片机TX提供）控制。
表1是该芯片工作的真值表。
输入接口电路扩展
使用常用的移位寄存器74LS165与单片机的RXD口构成输入接口电路。
双列直插式74LS165引脚定义如图2所示。
其中：A~H为并行输入的数据，接PC机并口378H端口（接收数据的8个数据位）；单片机串口接收的数据（RXD端口）从QH输入；SH/LD信号用于重新装载数据（通常用在数据完全移出后）；SER是用于填充数据移出后的空位的逻辑电平信号（逻辑"1"或"0"）；而数据是否移动由CLK
INH和CLK联合控制；内部数据移位依靠时钟CLK信号（仍由单片机的TXD提供）上升沿控制。
表2是该芯片工作的真值表。
其他软硬件准备工作
输入输出控制端口的连接。将单片机的P3.4、P3.5口分别与PC并口的第15脚、第16脚相连。这样在进行数据通信时，两者的握手信号传输就解决了：当并口的第16脚置高电平时，用来通知单片机接收PC机已准备就绪的数据，单片机收到以后就可以进行相应控制，接收数据；当单片机接收完数据时，会置P3.4为高电平并被379H的第15脚接收，于是PC机准备发送下一个数据……单片机向PC机发送数据时，情况与此类似，由P3.4发送信号给PC机，而由P3.5接收PC机发送过来的信号。
软件方面，由于是用串口进行"并行"通信，因此就不能将串口的工作方式设置为方式0（移位寄存器输入/输出方式）以外的其他方式。还要注意此时串口的波特率固定为单片机外接晶振频率的1/12。串行数据通过RXD输入/输出，TXD用于发送控制输入输出数据移位的时钟脉冲。收发的数据为8位，低位在前。
设计实例
由于这一并行通信实现方法非常简单，所以对于有一定单片机编程经验的开发人员来说，只要硬件电路确定下来，软件方面的问题就非常容易。图3为电路原理图。
需要说明的是：1、单片机与PC机并口要共地；2、由于并行通信存在应答信号（本图中由单片机的P3.4、P3.5实现此功能），所以不会出现RXD端口数据混乱的情况。
小结
现在单片机的应用越来越广泛，单片机与PC之间的通信是一个非常重要的应用。如果单纯的从实现单片机与PC的并行通信的角度来说，该实现方法并不是最简单的。最简单的方法是将PC的并口对应引脚与单片机的P1口和P3口直接相连，然后软件上实现。本文的目的是充分利用单片机的串口资源与PC机进行通信。
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