摘 要 本文說明了非同步序列通訊(RS-232)的工作方式，探討了查詢和中斷兩種軟體介面利弊，並給出兩種方式的C語言源程式。
的I/O通道之一，以最簡單方式組成的序列雙工線路只需兩條訊號線和一條公共地線，因此序列通訊既有線路簡單的優點同時也有它的缺點，即通訊速率無法同並行通訊相比，實際上EIA RS-232C在標準條件下的最大通訊速率僅為20Kb/S。
儘管如此，大多數外設都提供了序列口介面，尤其在工業現場RS-232C的應用更為常見。IBM PC及相容機系列都有RS-232的介面卡，作業系統也提供了程式設計介面，系統介面分為DOS功能呼叫和BIOS功能呼叫兩種：DOS INT 21H的03h和04h號功能呼叫為非同步序列通訊的接收和傳送功能；而BIOS INT 14H有4組功能呼叫為序列通訊服務，但DOS和BIOS功能呼叫都需握手訊號，需數根訊號線連線或彼此間互相短接，最為不便的.是兩者均為查詢方式，不提供中斷功能，難以實現高效率的通訊程式，為此本文采用直接訪問序列口硬體埠地址的方式，用C語言編寫了序列通訊查詢和中斷兩種方式的介面程式。
1.序列口工作原理
微機序列通訊採用EIA RS-232C標準，為單向不平衡傳輸方式，訊號電平標準±12V，負邏輯，即邏輯1(MARKING)表示為訊號電平-12V，邏輯0(SPACING)表示為訊號電平+12V，最大傳送距離15米，最大傳送速率19.6K波特，其傳送序列如圖1，平時線路保持為1，傳送資料開始時，先送起始位(0),然後傳8(或7，6，5)個數據位(0，1)，接著可傳1位奇偶校驗位，最後為1～2個停止位(1)，由此可見，傳送一個ASCII字元(7位)，加上同步訊號最少需9位資料位。
@@T8S12300.GIF;圖1@@
序列通訊的工作相當複雜，一般採用專用晶片來協調處理序列資料的傳送接收，稱為通用非同步傳送/接收器(UART)，以節省CPU的時間，提高程式執行效率，IBM PC系列採用8250 UART來處理序列通訊。
在BIOS資料區中的頭8個位元組為4個UART的埠首地址，但DOS只支援2個序列口：COM1(基地址0040：0000H)和COM2(基地址0040：0002H)。8250 UART共有10個可程式的單位元組暫存器，佔用7個埠地址，複用地址通過讀/寫操作和線路控制暫存器的第7位來區分。這10個暫存器的具體功能如下：
COM1(COM2) 暫存器
埠地址 功能 DLAB狀態
3F8H(2F8H) 傳送暫存器(寫) 0
3F8H(2F8H) 接收暫存器(讀) 0
3F8H(2F8H) 波特率因子低位元組 1
3F9H(2F9H) 波特率因子高位元組 1
3F9H(2F9H) 中斷允許暫存器 0
3FAH(2FAH) 中斷標誌暫存器
3FBH(2FBH) 線路控制暫存器
3FCH(2FCH) MODEM控制暫存器
3FDH(2FDH) 線路狀態暫存器
3FEH(2FEH) MODEM狀態暫存器
注：DLAB為線路控制暫存器第七位在編寫序列通訊程式時，若採用低階方式，只需訪問UART的這10個暫存器即可，相對於直接控制通訊的各個參量是方便可靠多了。其中MODEM控制/狀態暫存器用於調變解調器的通訊控制，一般情況下不太常用；中斷狀態/標誌暫存器用於中斷方式時的通訊控制，需配合硬體中斷控制器8259的程式設計；波特率因子高/低位元組暫存器用於初始化序列口時通訊速率的設定；線路控制/狀態暫存器用於設定通訊引數，反映當前狀態；傳送/接收暫存器通過讀寫操作來區分，不言而喻用於資料的傳送和接收。
UART可向CPU發出一個硬體中斷申請，此中斷訊號接到中斷控制器8259，其中COM1接IRQ4(中斷OCH)，COM2接IRQ3(中斷OBH)。用軟體訪問8259的中斷允許暫存器(地址21H)來設定或遮蔽序列口的中斷，需特別指出的是，設定中斷方式序列通訊時，MODEM控制暫存器的第三位必須置1，此時CPU才能響應UART中斷允許暫存器許可的任何通訊中斷。
2.程式設計原理
程式1為查詢通訊方式介面程式，為一典型的資料採集例程。其中bioscom()函式初始化COM1(此函式實際呼叫BIOS INT 14H中斷0號功能)。這樣在程式中就避免了具體設定波特率因子等繁瑣工作，只需直接訪問傳送/接收暫存器(3F8H)和線路狀態暫存器(3FDH)來控制UART的工作。線路狀態暫存器的標誌內容如下：
第0位 1=收到一位元組資料
第1位 1=所收資料溢位
第2位 1=奇偶校驗錯
第3位 1=接收資料結構出錯
第4位 1=斷路檢測
第5位 1=傳送儲存暫存器空
第6位 1=傳送移位暫存器空
第7位 1=超時
當第0位為1時，標誌UART已收到一完整位元組，此時應及時將之讀出，以免後續字元重疊，發生溢位錯誤，UART有傳送保持暫存器和傳送移位暫存器。傳送資料時，程式將資料送入保持暫存器(當此暫存器為空時)，UART自動等移位暫存器為空時將之寫入，然後把資料轉換成序列形式傳送出去。
本程式先發送命令，然後迴圈檢測，等待接收資料，當超過一定時間後視為資料串接收完畢。若接收到資料後返回0，否則返回1。
若以傳送一個ASCII字元為例，用波特率9600 b/s，7個數據位，一個起始位，一個停止位來初始化UART，則計算機1秒可傳送/接收的最大資料量僅為9600/9=1074位元組，同計算機所具有的高速度是無法相比的，CPU的絕大部分時間耗費在迴圈檢測標誌位上。在一個有大量資料序列輸入/輸出的應用程式中，這種消耗是無法容忍的，也不是一種高效率通訊方式，而且可以看到，在接收一個長度未知的資料串時，有可能發生遺漏。
程式2是一組中斷方式通訊介面程式。微機有兩條用於序列通訊的硬體中斷通道IRQ3(COM2)和IRQ4(COM1)，對應中斷向量為OBH和OCH，可通過設定中斷遮蔽暫存器(地址21H)來開放中斷。置1時遮蔽該中斷，否則開放中斷。硬體中斷例程必須在程式末尾往中斷命令暫存器(地址20H)寫入20H，即
MOV AL， 20H
OUT 20H， AL用以將當前中斷服務暫存器清零，避免中斷重複響應。
每路UART有4組中斷，程式可通過中斷允許暫存器(3F9H)來設定開放那路中斷。這4組中斷的位標誌如下：
第0位 1=接收到資料
第1位 1=傳送保持暫存器為空
第2位 1=接收資料出錯
第3位 1=MODEM狀態暫存器改變
第4～7位為0
在中斷例程中檢查UART的中斷標誌暫存器(3FAH)，確定是哪一組事件申請中斷。該暫存器第0位為0時表示有中斷申請，響應該中斷並採取相應措施後，UART自動復位中斷標誌；第2，1位標誌中斷型別，其位組合格式如下：程式碼 中斷型別 復位措施11接收出錯讀線路狀態暫存器10接收到資料讀接收暫存器01傳送暫存器空輸出字元至傳送暫存器00MODEM狀態改變讀MODEM狀態暫存器這4組中斷的優先順序為0號最低，3號最高。
在本組程式中，函式setinterrupt()和clearinterrupt()設定和恢復序列通訊中斷向量；cominit()初始化指定序列口並開放相應中斷；sendcomdata()和getcomeomdata()用於傳送和接收資料串；com1()和com2()為中斷例程，二者均呼叫fax2()函式，fax2()函式為實際處理資料接收和傳送的例程。明確了序列口的工作原理，就不難理解其具體程式。
3.結論
上述程式採用C語言編寫，在BORLAND C++2.0整合環境中除錯通過，為簡單起見，只考慮了使用傳送/接收兩條訊號線的情況，並未考慮使用握手訊號線。
在實際應用中這兩組程式尚有一些可修改之處。比如，中斷接收程式中的緩衝區可改為迴圈表，以防資料溢位，儘可能保留最新資料。由於筆者水平所限，文中不足疏漏之處尚希行家指正。
程式1：
static int receive_delay=10000;
int may(unsigned par,char *comm,char *ss)
{int cs=0,j=0;
char *p;
bioscom(0,par,0); //com1
loop:p=comm;
inportb(0x3f8); //reset
do{ while((inportb(0x3f8+5)&0x20)==0); outportb(0x3f8,*p++);
}while(*p); //send command
os=0;j=0;
do{ if((inportb(0x3fd)&0x01)==0)
if(os〉receive_delay) break;
else { cs++;
continue; } ss[j++]=inportb(0x3f8); cs=0;
}while(l);
ss[j]='