深入浅出串口编程（2）

――基于DOS的串口编程

宋宝华 21cnbao@21cn.com

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

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 <cpeacock@senet.com.au>                */

#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;