席小衛(wèi)，陳荻茜，蘇 喆，田銘繁

（蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院，蘭州 730200）

0 引言

現(xiàn)階段，控制系統(tǒng)的功能逐漸增加，內(nèi)部構(gòu)造日益復(fù)雜，通常以工控機(jī)為上位機(jī)，以單片機(jī)為下位機(jī)，處于被控對象的地層，借助PC機(jī)完成數(shù)據(jù)采集與分析工作。由于PC機(jī)和單片機(jī)之間需要完成數(shù)據(jù)傳輸，這時(shí)需要多個(gè)RS232串口的支持，本文針對串口通信的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析和研究。

1 RS23 2串口通信原理

串口通信主要通過ASCII碼進(jìn)行傳輸，采用地線進(jìn)行接收和發(fā)送，通信段在一條線路中發(fā)送信息，可在另一條線路中進(jìn)行接收。其中，波特率、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)位等參數(shù)十分關(guān)鍵。

（1）波特率?？蓪νㄐ潘俣冗M(jìn)行反應(yīng)，與時(shí)鐘的周期相同，但與距離呈反比，只有相似儀器中才可使用這一參數(shù)。

（2）數(shù)據(jù)位?？蓪νㄐ艛?shù)據(jù)進(jìn)行體現(xiàn)，通常標(biāo)準(zhǔn)為5、7、8位，發(fā)送信息與標(biāo)準(zhǔn)值之間具有一定關(guān)聯(lián)。標(biāo)準(zhǔn)碼由7或者8位組成，在單包中最后一位是停止位，在定時(shí)時(shí)可通過傳輸線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，因此設(shè)備時(shí)鐘不同。在通信時(shí)設(shè)備之間很難做到同步傳輸，因此差異性相對較小，此時(shí)可發(fā)揮停止位的作用，對傳輸進(jìn)行約束，停止位的數(shù)量應(yīng)得當(dāng)，不可過多或者過少，以適當(dāng)?shù)奈粩?shù)保障數(shù)據(jù)的傳輸率。

（3）奇偶校驗(yàn)位。該項(xiàng)參數(shù)可對串口通信的正誤率進(jìn)行檢驗(yàn)，主要方式為高、低、奇、偶等類型，在奇偶校驗(yàn)的過程中，數(shù)據(jù)最末位便是校驗(yàn)位；對于設(shè)備來說，對位的狀態(tài)進(jìn)行掌握，可有效判斷數(shù)據(jù)傳輸是否受到其他設(shè)備的干擾。

2 PC與單片機(jī)RS23 2 串口通信設(shè)計(jì)

2.1 連接框架

在該系統(tǒng)中，主要采用“一主多從”的總線連接方式，與總線特征相結(jié)合，將兩個(gè)120的電阻分別連接在兩側(cè)，芯片類型為MAX485，在驅(qū)動(dòng)器中最多可帶128個(gè)單片機(jī)，因此通信數(shù)量不可超過128個(gè)。

2.2 軟件設(shè)計(jì)

在數(shù)據(jù)傳輸過程中，單片機(jī)通常采用中斷方式，在初始化時(shí)，SM2的數(shù)值為1，工作方式為3，波特率為9600。通信協(xié)議為：

（1）PC機(jī)將地址信息傳輸給單片機(jī)，由接收端對信息進(jìn)行查詢。

（2）當(dāng)單片機(jī)接收到PC機(jī)傳輸來的信息后，即可執(zhí)行程序，使串口通信中斷，與自身現(xiàn)有的地址進(jìn)行對比，當(dāng)?shù)刂放c自身設(shè)定的地址相同時(shí)，單片機(jī)即可將應(yīng)答信號發(fā)送出來，使SM2的數(shù)值為0，反之則中斷返回。

（3）當(dāng)PC機(jī)接收到地址信息，并將應(yīng)答信號傳輸后，即可將開始數(shù)據(jù)發(fā)送出去，如若未接收到正確的應(yīng)答信號，則需要繼續(xù)發(fā)送地址。當(dāng)單片機(jī)收到數(shù)據(jù)后，即可執(zhí)行相應(yīng)指令。

（4）當(dāng)單片機(jī)接收到PC機(jī)傳輸?shù)男畔⒑?，即可開啟通信中斷程序，當(dāng)單片機(jī)對數(shù)據(jù)進(jìn)行順利接收后，即可將應(yīng)答信號傳輸給PC機(jī)[1]。

2.3 通信實(shí)現(xiàn)

在單片機(jī)通信過程中，采用多機(jī)通信控制位SM2實(shí)現(xiàn)主機(jī)與從機(jī)之間的相互通信，對于IBM PC機(jī)來說，其內(nèi)部采用INS8250型的芯片，不具有單片機(jī)多機(jī)控制位的相應(yīng)功能，但是可通過上述流程進(jìn)行軟件處理，使該芯片具有單片機(jī)控制位SM2。與INS8250單片機(jī)相比，采用INS8250單片機(jī)多機(jī)通信控制位，單片機(jī)發(fā)送的11位數(shù)據(jù)幀格式，將二者的幀格式進(jìn)行對比，如下所示：PC機(jī)與單片機(jī)在起始位、停止位以及中間D0到D7均相互對應(yīng)，只有PC機(jī)的奇偶位與TB8相互對應(yīng)。從上述數(shù)據(jù)可知，第1行為屬于INS850可發(fā)送11位數(shù)據(jù)幀格式，與第2行為相比，第一位均未起始位，最后一位均為停止位，只有第9位的含義有所不同，即PC機(jī)為奇偶位，單片機(jī)為TB8，因此如若在INS8520中對奇偶位中的TB8功能進(jìn)行校驗(yàn)，則可實(shí)現(xiàn)PC與多個(gè)單片機(jī)相互通信的目標(biāo)。在應(yīng)用過程中，對PC軟件進(jìn)行編程時(shí)，可對INS8250進(jìn)行編程，使奇偶位具備TB8的功能，也就是在發(fā)送地址時(shí)，可強(qiáng)制奇偶位為1，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，可強(qiáng)制奇偶位為0，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)相互通信[2]。

通過對INS8250進(jìn)行分析可知，其內(nèi)部具有10個(gè)寄存器，其中D0和D1代表的是數(shù)據(jù)位長、D2代表的是停止位長、D3到D5代表的是奇偶檢驗(yàn)選擇、D6代表的是中止位、D7代表的是除數(shù)標(biāo)志。當(dāng)D7的數(shù)值為0時(shí)，說明是正常尋址；當(dāng)D7的數(shù)值為1時(shí)，說明對除數(shù)寄存器進(jìn)行訪問；當(dāng)D6的數(shù)值為0時(shí)，說明處于正常發(fā)送狀態(tài)；當(dāng)D6的數(shù)值為1時(shí)，說明正常發(fā)送終止，在串行輸出端方面，當(dāng)Sout為0時(shí)，D5和D3三者均代表著通信數(shù)據(jù)的奇偶校驗(yàn)規(guī)則；D3可代表校驗(yàn)位的有無，D4可代表校驗(yàn)的奇偶性[3]；D5代表的是將發(fā)送方的奇偶性，通過數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆绞?，放入附加位中告知接收方；?dāng)D5、D3和D4的數(shù)值均為1時(shí)，在D7發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，可在D7與停止符之間附加一個(gè)0的標(biāo)志，可對以往奇偶性進(jìn)行校驗(yàn)。當(dāng)D3、D4和D5的數(shù)值均為1時(shí)，可在D7與停止符之間附加一個(gè)1的標(biāo)志。簡單來將，當(dāng)D3、D4和D5的數(shù)值均為1時(shí)，原本奇偶校驗(yàn)位始終為1，當(dāng)D2的數(shù)值為0時(shí)，則只有一位和半停止位；當(dāng)D2的數(shù)值為1時(shí)，當(dāng)數(shù)據(jù)位的長度為5時(shí)，代表一半均為停止位；當(dāng)數(shù)據(jù)位長為6—8時(shí)，則有兩位停止位。D0和D1均為傳輸數(shù)據(jù)位的長度，當(dāng)二者的數(shù)值為0時(shí)，規(guī)定數(shù)據(jù)位應(yīng)為5；當(dāng)D1的數(shù)值為0，D0的數(shù)值為1時(shí)，此時(shí)數(shù)據(jù)位應(yīng)為6。事實(shí)上，可采用以下三條語句對INS8250進(jìn)行編程，對串口通信中的11位數(shù)據(jù)幀進(jìn)行定義，奇偶位為1，即：

Mov al，2bh//INS8250線路控制寄存器，數(shù)據(jù)位為8，停止位位長為1，奇偶位為1；

Mov dx，3fbh//INS8250線路寄存器端口地址為3fb；

Out dx，al

通過上述編程，可使PC向單片機(jī)通信傳輸時(shí)的相互通信創(chuàng)造有利條件，使TB8的數(shù)值為1，充分滿足串口通信傳輸需求。

3 結(jié)束語

綜上所述，通過本文分析，在多機(jī)串口通信過程中，可實(shí)現(xiàn)PC和單片機(jī)之間的相互通信，有效節(jié)省二者傳輸中的無效時(shí)間，使系統(tǒng)傳輸?shù)膶?shí)時(shí)性得到顯著提升，在更多場合得到廣泛應(yīng)用。