由于MCU內部資源限制，在應用中會出現UART接口不夠用的情況，如果UART使用的波特率不太高，而且系統中的負荷不是很大的情況就可以使用端口來模擬UART的收發，下文是一個在R5F100LE（RL78）上的具體的實現方法，這里略去工程的建立過程，相應的驅動程序細節可以參考代碼生成器生成的代碼，這里只重點講述代碼生成器配置和軟件UART的實現。

一、硬件資源準備

01一個具有外部邊沿中斷功能的IO口來做UART的RXD端口，下面是一個配置的例子，在這里我們使用P137（INTP0），在代碼生成器里選擇INTP0為下降沿中斷，中斷優先級可以任意設置。

02一個普通的輸出口來作為UART的TXD端口。這里選擇P43端口，設置端口輸出高。

03兩個可以產生中斷、可以隨時關閉啟動、定時間隔可以任意設定的定時器，一個發送定時器用于發送數據，一個接收定時器用于接收數據。

將接收定時器的定時間隔初始化為1位數據的時長的一半，比如波特率2400，1位為416.6us，那么定時器設置為416.6us/2=208.3us，在這里我們使用了Timer的Channel 1

將發送定時器的定時間隔設置為1位數據時長，比如波特率2400，1位為416.6us，那么定時器設置為416.6us，在這里我們使用Timer的Channel 0。

二、UART接收功能的實現

01接收的軟件實現

接收時我們需要寫兩個中斷函數，在中斷里完成數據的接收，接收完畢后設置一個標志，在主循環中根據標志來判斷數據是否接收完畢。初始化時需要打開邊沿中斷，關閉定時器中斷。

1）邊沿中斷函數處理

當下降沿中斷到來時，在邊沿中斷函數里啟動接收定時器，關閉邊沿中斷。具體程序如下：

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void softuart_rece_port_fall_edge_callback(void)
{
 softuart_rece_state = 0;//接收定時器進入次數計數清零
 uart_port_intp_stop();// 關閉邊沿中斷
 start_uart_rece_timer();//打開接收定時器中斷
}

這個函數放到r_cg_intc_user.c內

2）接收定時器中斷函數

每奇數次進入中斷時（第1，3，5…）進行RXD端口的采樣并保存數據，同時根據我們的要求進行移位操作（比如LSB或MSB，數據長度是幾位），在偶數次進入中斷時就直接退出，當數據接收完成后設置標志，同時關閉接收定時器中斷，打開邊沿中斷中斷，具體程序如下，這里我是用的8位數據長度和1個停止位：

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void softuart_rece_timer_callback(void)
{
static __saddr uint8_t uartrece_shift_reg;
 softuart_rece_state++;//進入次數++
 if(softuart_rece_state==1)//接收start位
 {
  //check start bit
  if(1==get_uart_rece_port())
  {
   //start bit error
   uartrece_shift_reg = 0;
   stop_uart_rece_timer();
   uart_port_intp_start();
  }
 }
 else if (softuart_rece_state<=17)//接收8位數據位
 ?{
 ? ?//receive data sampling point 3,5,7,9,11,13,15,17
 ? ?if(0==(softuart_rece_state&1)) return;
 ? uartrece_shift_reg >>= 1;
  if(1==get_uart_rece_port())
  {
   uartrece_shift_reg |= 0x80;
  }
 }
 else if(softuart_rece_state>=19)//接收停止位
 {
  //stop bit sample sampling point 19
  stop_uart_rece_timer();//關閉接收定時器
  uart_port_intp_start();//打開下降沿中斷
  if(uartrece_end_fg ==0)
  {
   uartrece_data = uartrece_shift_reg;
   uartrece_end_fg =1;//設置接收完畢標志
  }
 }
}

這個程序要放到r_cg_timer_user.c內

3）在主循環里調用如下函數來判斷是否收到數據

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uint8_t get_softuart_rece(uint8_t * buff)
{
 if(uartrece_end_fg==1)
 {
  uartrece_end_fg =0;
  *buff = uartrece_data;//將數據放入接收緩沖區
  return 1;//說明收到數據
 }
 return 0;
}

三、UART發送功能的實現

01發送軟件的實現

發送時需要寫一個發送定時器中斷函數，在中斷里完成數據發送，發送完成后設置一個標志，在主循環中判斷，初始化時需要關閉發送定時器，中斷的代碼如下：

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void softuart_send_callback(void)
{
 softuart_send_state++;
 if(softuart_send_state==10)//發送停止位
 {
  //sampling point 10 stop bit
  softuart_send_port_h();
 }
 else if(softuart_send_state>10)//等待停止位發送完畢
 {
  //>11 stop bit send finished
  softuart_send_state=0;
  stop_uart_send_timer();
 }
 else//發送數據
 {
  //samplimng point 2,3,4,5,6,7,8,9
  if(0!=(uartsend_shift_reg&1))
  {
   softuart_send_port_h();
  }
  else
  {
   softuart_send_port_l();
  }
  uartsend_shift_reg >>= 1;
 }
}

這個程序要放到r_cg_timer_user.c內

當需要發送時，先將發送端口設置為低電平，然后開啟發送定時器，如果正在發送返回發送錯誤。具體的操作代碼如下：

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uint8_t softuart_send(uint8_t data)
{
 if(softuart_send_state!=0)return 0;//數據沒有發送完畢
 softuart_send_state = 1;
 DI();
 softuart_send_port_l();   //發送起始位
 uartsend_shift_reg=data;//將要發送的數據放到移位寄存器
 start_uart_send_timer();//啟動UART發送定時器
 EI();
 return 1;
}

四、整個程序的初始化

由于相應硬件的初始化程序在R_Systeminit已經調用過了，所以我們只用調用啟動程序就行了，為了方便程序的修改，用宏定義重新定義了接口部分。

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#define start_uart_rece_timer() R_TAU0_Channel1_Start()
#define stop_uar_rece_timer()  R_TAU0_Channel1_Stop()
#define uart_port_intp_start()    R_INTC0_Start()
#define uart_port_intp_stop()    R_INTC0_Stop()
#define get_uart_rece_port()    P13_bit.no7
#define start_uart_send_timer() R_TAU0_Channel0_Start()
#define stop_uart_send_timer() R_TAU0_Channel0_Stop()
#define softuart_send_port_h()    {P4_bit.no3 = 1;}
#define softuart_send_port_l()    {P4_bit.no3 = 0;}

如果想要修改使用的硬件資源只用修改宏定義即可。

在使用軟件UART之前需要先調用一下如下初始化函數。

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void softuart_int(void)
{
 stop_uart_send_timer();//停止發送定時器
 stop_uart_rece_timer();//停止接收定時器
 uart_port_intp_stop(); // 邊沿中斷接收停止
 softuart_send_port_h(); // TXD端口設置為高
 uart_port_intp_start(); // 允許RXD端口的下降沿中斷
 softuart_send_state = 0;
 softuart_rece_state = 0;
 uartrece_end_fg = 0;
}

注意

1）使用上述方法就可以實現一個軟件的UART操作，但是使用過程中不能有長時間的關閉中斷操作，如果有的話會影響程序的執行。

2）如果通訊波特率發生變化需要修改定時器的定時值。

審核編輯：湯梓紅