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深入浅出串口编程（2）――基于DOS的串口编程
阅读量：7021 次
发布时间：2019-06-28

本文共 7943 字，大约阅读时间需要 26 分钟。

深入浅出串口编程（2）

――基于
DOS
的串口编程
宋宝华
 [email]21cnbao@21cn.com[/email]
在DOS
平台下，操作串口主要有下列方式：通过BIOS
调用、通过串口的硬件中断或通过对串口硬件进行轮询，本章将对以上三种方式进行具体的介绍并给出例子。

1.BIOS中断

在DOS
操作系统下，IBM PC
及其兼容机提供了一种灵活的串口I/O
访问方法，即通过INT 14H
调用ROM BIOS
串行通讯例行程序。当设置AH
为不同的值时，产生不同的功能：
AH  0 
初始化端口
AH  1 
向串口写字符
AH  2 
从串口读字符
AH  3 
取通讯口状态
初始化端口时（即当AH
＝0
时），需要在AL
寄存器中赋一字节初始化参数，其各项意义如图1
；
图1 
调用INT 14H
时AL
寄存器设置
       
当向串口写字符时（即当AH
＝1
时），AL
寄存器中的字符是需要写入的字符；
       
当向串口写字符时（即当AH
＝2
时），AL
寄存器中的字符是需要读取的字符。
看看下面的例程：
#include <stdio.h>
#include <dos.h>
#include <bios.h>
 
#define STR "author:sbh"
union REGS inregs,outregs;
 
main()
{
    
       //
设置串口参数
       init_rs232();
       //
写串口的例子
       write_rs232(STR,strlen(STR));
       //
读串口的例子
       read_rs232();
 
       return(0);
}
 
init_rs232()
{
       do{
              inregs.h.ah=0;  //AH=0
表示初始化端口
              inregs.h.al=0xe7;
              inregs.x.dx=0;  //COM1
              int86(0x14, &inregs, &outregs);
       }while(outregs.h.ah>=0x80);
 
       return(0);
}
 
write_rs232(char *string, int len)
{
       int i;
       do{
              inregs.h.ah=1;//
发送
AL
寄存器的字符
              inregs.h.al= *string;
              inregs.x.dx=0;
              int86(0x14, &inregs, &outregs);
       }while(outregs.h.al>=0x80);
 
       for(i=1;i<len;i++)
       {
              inregs.h.ah=1;
              inregs.h.al=*(string+i);
              inregs.x.dx=0;
              int86(0x14, &inregs, &outregs);
       }
}
 
read_rs232()
{
       do{
              inregs.h.ah=2; //
读取
AL
寄存器中的字符
              inregs.x.dx=0;
              int86(0x14, &inregs, &outregs);
       }while(outregs.h.al!=3||outregs.h.ah>=0x80);
 
       return(0);
}
其中使用的int86
函数的原型为：
int   _Cdecl int86(int intno, union REGS *inregs, union REGS *outregs);
int86()
函数可以调用BIOS
功能，现在的程序员们已经很少接触这个函数，80%
的程序员甚至都未曾见过这个函数。其实，在茹毛饮血的DOS
时代，int86()
函数几乎是最常用和最核心的函数之一。几乎可以说，在那个时代，不会int86()
就等于不会编程。而与int86
配合使用的，就是REGS
这样一个联合体，定义为：
union      REGS     {
       struct      WORDREGS x;
       struct      BYTEREGS h;
};
其中的WORDREGS
定义为：
struct WORDREGS {
       unsigned int    ax, bx, cx, dx, si, di,
    cflag /*
进位标志
*/,
       flags /*
标志寄存器
*/;
};
而BYTEREGS
则定义为：
struct BYTEREGS {
       unsigned char al, ah, bl, bh, cl, ch, dl, dh;
};
原来WORDREGS
和BYTEREGS
是16
位的8086
处理器内部的寄存器啊！因此，当CPU
发展到286
、386
以后，再安装DOS
也是建立在利用CPU
实模式的基础上的！
另外一个函数与int86()
的功能是类似的：
Int _Cdecl int86x(int intno, union REGS inregs, union REGS outregs, struct SREGS segregs)
；
其中的SREGS
为段寄存器结构体，定义为：
struct      SREGS  
{
       unsigned int    es;
       unsigned int    cs;
       unsigned int    ss;
       unsigned int    ds;
};
int86
和int86x
这两个函数的功能都是执行一个由参数intno
指定的8086
软中断。在执行软中断之前，两个函数都把inregs
中的内容放置到各寄存器中（int86x
还把segregs.x.es
和segregs.x.ds
的值存到相应的段寄存器中），软中断返回后，这两个函数都把当前寄存器的值存到outregs
，并把系统进位标志拷贝到outregs.s.cflag
中，把8086
标志寄存器值存到outregs.x.flag
中（int86x
还恢复DS
，并设置Segregs.es
和Segregs.ds
的值为对应段寄存器的值）。
查阅BIOS
中断调用手册，发现绝大多数调用都未用到ES
和DS
段寄存器，故在程序设计中经常只利用了int86
函数。

2.硬件中断

为了给读者一个直观的印象，我们通过在Windows
操作系统中查看COM
的资源属性获得某COM
对应的中断号，如图2
（该对话框中设备管理器中开启）。
图2  COM
中断号
实际上COM
的确直接对应于一个中断，而系统也按照一定的规律为各类硬件分配了一个较固定的中断号，如表1
。
表1 
中断向量表
INT (Hex)
IRQ
Common Uses
08
0
System Timer
09
1
Keyboard
0A
2
Redirected
0B
3
Serial Comms. COM2/COM4
0C
4
Serial Comms. COM1/COM3
0D
5
Reserved/Sound Card
0E
6
Floppy Disk Controller
0F
7
Parallel Comms.
70
8
Real Time Clock
71
9
Reserved
72
10
Reserved
73
11
Reserved
74
12
PS/2 Mouse
75
13
Maths Co-Processor
76
14
Hard Disk Drive
77
15
Reserved
通过编写COM
对应的中断服务程序，我们也可以操作串口，涉及到的相关函数有：
（1
）设置中断向量表
/*dos.h*/
void _Cdecl setvect      (int interruptno, void interrupt (*isr) ());
例如，COM3
对应的中断号是4
，那么对应中断向量表中的地址是0x0C
，设置0x0C
对应中断程序的函数为：
       
setvect(0x0C, PORT1INT);
其中的中断服务程序PORT1INT
为：
void interrupt PORT1INT()
{
  int c;
  do
  {
    c = inportb(PORT1 + 5);
    if (c &1)
    {
      buffer[bufferin] = inportb(PORT1);
      bufferin++;
      if (bufferin == 1024)
        bufferin = 0;
    }
  }
  while (c &1);
  outportb(0x20, 0x20);
}
上述中断服务程序检查是否有字符可接收，其后将其通过inportb(PORT1)
语句将其从UART
中读出并放入输入buffer
。持续的检查UART
，以便能在一次中断里读取所有可获得的数据。
最后的“outportb(0x20,0x20);
”语句告诉可编程中断控制器（Programmable Interrupt Controller
，PIC
）中断已经完成。
（2
）读取中断向量表
/*dos.h*/
void interrupt        (* _Cdecl getvect(int interruptno)) ();
例如：
oldport1isr = getvect(INTVECT);
其中的oldport1isr
定义为：
void interrupt (*oldport1isr)();
我们融合setvect()
函数、中断服务程序和getvect()
函数，给出一个由Craig Peacock
编写的完备例程：
/* Name     : Sample Comm's Program - 1024 Byte Buffer - buff1024.c   */
/* Written By : Craig Peacock <[email]cpeacock@senet.com.au[/email]>                */
#include <dos.h>
#include <stdio.h>
#include <conio.h>
 
#define PORT1 0x3F8  /* Port Address Goes Here */
#define INTVECT 0x0C /* Com Port's IRQ here (Must also change PIC setting) */
 
/* Defines Serial Ports Base Address */
/* COM1 0x3F8                  */
/* COM2 0x2F8                          */
/* COM3 0x3E8                          */
/* COM4 0x2E8                          */
 
int bufferin = 0;
int bufferout = 0;
char ch;
char buffer[1025];
 
void interrupt(*oldport1isr)();
 
void interrupt PORT1INT() /* Interrupt Service Routine (ISR) for PORT1 */
{
  int c;
  do
  {
    c = inportb(PORT1 + 5);
    if (c &1)
    {
      buffer[bufferin] = inportb(PORT1);
      bufferin++;
      if (bufferin == 1024)
      {
        bufferin = 0;
      }
    }
  }
  while (c &1);
  outportb(0x20, 0x20);
}
 
void main(void)
{
  int c;
  outportb(PORT1 + 1, 0); /* Turn off interrupts - Port1 */
 
  oldport1isr = getvect(INTVECT); /* Save old Interrupt Vector of later
  recovery */
 
  setvect(INTVECT, PORT1INT); /* Set Interrupt Vector Entry */
  /* COM1 - 0x0C */
  /* COM2 - 0x0B */
  /* COM3 - 0x0C */
  /* COM4 - 0x0B */
 
  /*         PORT 1 - Communication Settings         */
 
  outportb(PORT1 + 3, 0x80); /* SET DLAB ON */
  outportb(PORT1 + 0, 0x0C); /* Set Baud rate - Divisor Latch Low Byte */
  /* Default 0x03 =  38,400 BPS */
  /*         0x01 = 115,200 BPS */
  /*         0x02 =  57,600 BPS */
  /*         0x06 =  19,200 BPS */
  /*         0x0C =   9,600 BPS */
  /*         0x18 =   4,800 BPS */
  /*         0x30 =   2,400 BPS */
  outportb(PORT1 + 1, 0x00); /* Set Baud rate - Divisor Latch High Byte */
  outportb(PORT1 + 3, 0x03); /* 8 Bits, No Parity, 1 Stop Bit */
  outportb(PORT1 + 2, 0xC7); /* FIFO Control Register */
  outportb(PORT1 + 4, 0x0B); /* Turn on DTR, RTS, and OUT2 */
 
  outportb(0x21, (inportb(0x21) &0xEF)); /* Set Programmable Interrupt Controller */
  /* COM1 (IRQ4) - 0xEF  */
  /* COM2 (IRQ3) - 0xF7  */
  /* COM3 (IRQ4) - 0xEF  */
  /* COM4 (IRQ3) - 0xF7  */
 
  outportb(PORT1 + 1, 0x01); /* Interrupt when data received */
 
  printf("\nSample Comm's Program. Press ESC to quit \n");
 
  do
  {
    if (bufferin != bufferout)
    {
      ch = buffer[bufferout];
      bufferout++;
      if (bufferout == 1024)
      {
        bufferout = 0;
      }
      printf("%c", ch);
    }
 
    if (kbhit())
    {
      c = getch();
      outportb(PORT1, c);
    }
  }
  while (c != 27);
 
  outportb(PORT1 + 1, 0);
   /* Turn off interrupts - Port1 */
  outportb(0x21, (inportb(0x21) | 0x10)); /* MASK IRQ using PIC */
  /* COM1 (IRQ4) - 0x10  */
  /* COM2 (IRQ3) - 0x08  */
  /* COM3 (IRQ4) - 0x10  */
  /* COM4 (IRQ3) - 0x08  */
  setvect(INTVECT, oldport1isr); /* Restore old interrupt vector */
}

3.硬件查询

通过读取和写入串口UART
对应的硬件端口，我们可以控制串口的收发。请看下面的例子：
/* Name       : Sample Comm's Program - Polled Version - termpoll.c     */
/* Written By : Craig Peacock <[email]cpeacock@senet.com.au[/email]>                   */
#include <dos.h>
#include <stdio.h>
#include <conio.h>
 
#define PORT1 0x3F8
 
/* Defines Serial Ports Base Address */
/* COM1 0x3F8                        */
/* COM2 0x2F8                          */
/* COM3 0x3E8                          */
/* COM4 0x2E8                          */
 
void main(void)
{
  int c;
  int ch;
  outportb(PORT1 + 1, 0); /* Turn off interrupts - Port1 */
 
  /*         PORT 1 - Communication Settings         */
 
  outportb(PORT1 + 3, 0x80); /* SET DLAB ON */
  outportb(PORT1 + 0, 0x03); /* Set Baud rate - Divisor Latch Low Byte */
  /* Default 0x03 =  38,400 BPS */
  /*         0x01 = 115,200 BPS */
  /*         0x02 =  57,600 BPS */
  /*         0x06 =  19,200 BPS */
  /*         0x0C =   9,600 BPS */
  /*         0x18 =   4,800 BPS */
  /*         0x30 =   2,400 BPS */
  outportb(PORT1 + 1, 0x00); /* Set Baud rate - Divisor Latch High Byte */
  outportb(PORT1 + 3, 0x03); /* 8 Bits, No Parity, 1 Stop Bit */
  outportb(PORT1 + 2, 0xC7); /* FIFO Control Register */
  outportb(PORT1 + 4, 0x0B); /* Turn on DTR, RTS, and OUT2 */
 
  printf("\nSample Comm's Program. Press ESC to quit \n");
 
  do
  {
    c = inportb(PORT1 + 5); /* Check to see if char has been */
    /* received.                     */
    if (c &1)
    {
      ch = inportb(PORT1); /* If so, then get Char          */
      printf("%c", ch);
    } /* Print Char to Screen          */
 
    if (kbhit())
    {
      ch = getch(); /* If key pressed, get Char */
      outportb(PORT1, ch);
    } /* Send Char to Serial Port */
 
  }
  while (ch != 27); /* Quit when ESC (ASC 27) is pressed */
}
程序中的
c = inportb(PORT1 + 5); /* Check to see if char has been */
    /* received.                     */
    if (c &1)
检查PORT1 + 5
端口地址，通过c&1
可以判断是否有数据被UART
接收到。关于UART
对应的端口范围，从图2
中也可以直观地看出。
 本文转自 21cnbao 51CTO博客，原文链接：http://blog.51cto.com/21cnbao/120291，如需转载请自行联系原作者
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