单片机与DSP：通用引脚的高效软件UART扩展策略

本文主要探讨了单片机与DSP系统中如何利用单片机通用引脚实现软件UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发器）设计。随着多机系统的发展，串口通信的需求日益增长，尤其在如医用监护仪、防盗报警系统和RS485总线控制系统等应用场景中，传统的计算机串口往往无法满足复杂和大量的数据传输需求。 首先，文章介绍了两种常见的串口扩展方式：硬件扩展和软件模拟。硬件扩展通常采用专用的串口扩展芯片，如ST16C550、ST16C554、SP2538和MAX3110等，这些芯片能够提供较高的可靠性和数据处理能力，适合于数据量大或串口需求多的系统，但成本相对较高。另一方面，通过分时切换的方法，一个串口可以被多个设备共享，成本较低，但实时性较差，且通常由单片机主动发起通信。 然而，本文着重关注的是软件模拟方法。这种方法利用单片机的通用I/O引脚、定时器以及外部中断资源，如89S51这类低成本单片机可以扩展出低速串口，但这种方法存在局限性，如每个INT中断仅支持扩展一个串口，并且数据传输效率不高，可能会影响CPU的其他任务执行。为解决这些问题，本文提出了一种创新的模拟串口扩展方案，它仅使用两个普通I/O引脚和一个定时器，无需依赖INT中断，从而能够扩展出更多的串口，而且引入了FIFO功能，提高了数据收发的效率和实时性。这种设计方法广泛适用于大多数支持定时器中断的单片机，为低成本、高效的数据通信提供了新的解决方案。 本文探讨了在单片机和DSP系统中，通过优化软件设计，利用单片机的通用资源来实现软件UART，以适应多机系统中复杂的串口通信需求，特别是对于资源受限的低速单片机，这种优化的解决方案具有实际的应用价值。