高效软件UART设计：仅用2个I/O和1个定时器

"本文主要探讨了一种基于单片机通用引脚的软件UART设计方法，该方法使用2个I/O引脚和1个定时器，无需INT外部中断，可实现多串口扩展，并带有FIFO功能，提高了数据传输效率，适用于大多数单片机。文章特别以STC12C2051单片机为例，说明如何在低速和高速单片机上扩展串口，以适应不同速率的需求。" 在单片机系统中，串行通信接口UART（通用异步接收/发送器）是实现设备间通信的重要方式。传统的硬件UART需要专门的硬件资源，而在某些应用中，为了节省成本或应对特定需求，人们会采用软件模拟UART。本文提出了一种新的软件UART设计，解决了传统软件UART的局限性。 传统的软件UART通常依赖于INT外部中断，限制了串口数量且效率较低。而本文的方法仅使用两个普通I/O引脚和一个定时器，消除了INT外部中断的限制，使得可以扩展更多的串口。这种设计还引入了FIFO（先进先出）缓冲区，进一步提升了数据传输的效率和实时性。FIFO的使用使得数据可以在中断服务中完成收发，降低了CPU的占用率，从而允许其他任务并发执行。 该方法的适用性广泛，因为大多数单片机都具备定时器中断功能。例如，STC12C2051是一种低成本、高性能的8位单片机，它支持高速度的串口操作，可以应用于低速（如9600bps）和高速（如19200bps以上）的串行通信场景。通过这种方法，开发者可以根据不同的应用需求，灵活地扩展串口数量，以满足多设备通讯的需要。 在实际应用中，如多参数医用监护仪、小区防盗报警系统或RS485总线控制系统，可能需要多个串口来连接各个子系统。采用这种软件UART设计，可以有效地降低成本，提高系统灵活性，同时保持良好的实时性和稳定性。 本文提供的软件UART设计方案为单片机系统提供了一种高效、灵活的串口扩展方案，尤其适合资源有限、需要多串口通信的嵌入式系统。这种方法不仅降低了系统成本，还提升了系统性能，对于单片机开发人员来说，具有很高的实用价值。