MCS—51單片機多串口通訊技術(shù)應(yīng)用分析

周岑　周振興

摘要：隨著電子產(chǎn)品的不斷更新，單片機也隨之發(fā)展起來，被廣泛應(yīng)用于自動控制領(lǐng)域。文章研究了單片機的多串口通信技術(shù)，并針對該技術(shù)在通信領(lǐng)域的具體應(yīng)用進行了分析，進一步提高了其自控效能。

關(guān)鍵詞：單片機；多串口通訊技術(shù)；自動控制；集成電路；軟件編程；通信協(xié)議 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP368 文章編號：1009-2374（2015）27-0065-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.034

1 MCS-51單片機概況

單片機屬于一種集成型電路芯片形式，在具體應(yīng)用過程中主要利用超大的集成電路技術(shù)將中央處理器、存儲器、只讀存儲器以及多種接口等相關(guān)的系統(tǒng)進行整合和集合，最終形成一個具有計算功能的微型計算機芯片，然而單片機主要分為兩種形式：一種是專用單片機，例如在中國移動通訊和傳真機等設(shè)備中一般采用的是單片機；另一種是通用單片機，MCS-51單片機等系列產(chǎn)品就屬于此類。這種通用單片機能夠在使用過程中擴大自身的功能，滿足各種需要。MCS-51單片機在具體應(yīng)用過程中其特征主要表現(xiàn)在：該設(shè)備具有強大的處理能力，其CPU是8位處理器，振蕩器在1.2～12MHz之間正常工作，并且是以單一的5V電源支持正常的設(shè)備運行，其內(nèi)部的芯片采用的是單總線的結(jié)構(gòu)，并且?guī)в?28B的尋址空間64KB的數(shù)據(jù)存儲器，其尋址空間比較大，能夠滿足多種用戶的需求，另外該設(shè)備在使用過程中具備4個8位的并行接口，為多數(shù)芯片處理功能提供了方便，并且滿足了數(shù)據(jù)通訊要求。

2 MCS-51單片機多串口通訊的途徑

在具體的應(yīng)用過程中，大部分單片機只有一個串行通訊口，在遇到特殊情況時就需要兩個或者是多個串口，然而常用的串口通訊途徑主要是：（1）多路模擬開關(guān)。該方法借助于多路模擬開關(guān)，將各路通訊設(shè)備進行有序的連接，在使用過程中不會出現(xiàn)交叉的狀況，并且操作簡單，只需要通過軟件對多模擬開關(guān)進行控制即可；（2）多串口單片機。多串口單片機在應(yīng)用過程中與MCA-51系列的單片機基本相似，在通訊技術(shù)的應(yīng)用過程中，基本上是獨立運行的，但是其局限性是價位比較高；（3）擴展串行通訊接口。針對目前MCS-51單片機進行研究，該設(shè)備能夠正常使用的接口芯片是Tntel8250，為DIP40封裝以及Intel8251、DIP28封裝，該方法具有一定的局限性，系統(tǒng)比較復(fù)雜，在擴展過程中增大了芯片的空間；（4）多片機的協(xié)同工作。由于單片機在使用過程中比較廉價，將其多個單串口連接起來應(yīng)用于通訊技術(shù)中，總體價格合理，因此該方法多用于協(xié)議轉(zhuǎn)換之類的工作，并且每一個單片機僅僅需要處理一種協(xié)議數(shù)據(jù)，就能滿足軟件編程所需要的條件。由于這種將單片機組合而成的連接方式，在具體應(yīng)用過程中容易出現(xiàn)數(shù)據(jù)交叉使用，這就要求在應(yīng)用過程中要以技術(shù)為支撐，針對雙單片機系統(tǒng)要采用并行口來完成數(shù)據(jù)的交換工作，為系統(tǒng)提供方便。

3 MCS-51串行通信技術(shù)

MCS-51單片機串行通信應(yīng)用中，按照RS-232-C的標準，完成MCS-51與PC之間的接口連接，在RS-232-C串口上一般是利用電平技術(shù)采用EIA的方式來進行轉(zhuǎn)換，最終完成通信要求，促進設(shè)備傳輸數(shù)據(jù)。為了提升其經(jīng)濟效益和使用效益，提出了采用MAXIM提供的MAX232芯片，在降低能耗的同時，滿足單一電源的需求，在運行過程中將電源的電壓進行轉(zhuǎn)換，滿足相關(guān)技術(shù)標準的前提下，完成通信技術(shù)要求。然而在PC通信設(shè)計中，由于該設(shè)備主要利用8251A控制器來完成通信需求，采用對INS8251A完成初始化對數(shù)據(jù)的格式以及速度加以控制和傳輸，在運行過程中要與單片機保持通訊方式一致，最終實現(xiàn)PC與單片機之間的通信要求。

4 MCS-51單片機之間的通信協(xié)議

單片機在通信技術(shù)中，最簡單的通信模式是雙機通信，該設(shè)備能夠直接與串口進行連接，操作簡單，在具體應(yīng)用過程中受到方法的限制，必須要保證兩機之間的距離，一般采用RS-422來延長通信距離，采用光電進行隔離，降低其干擾性。這就要求設(shè)計人員在編程環(huán)節(jié)要對相同的晶振頻率以及波特率加以控制，通過協(xié)議來實現(xiàn)編程通信。具體的程序設(shè)計表現(xiàn)在：

4.1 MCS多機通信

為了完成MCS-51多機通訊，需要在明確主機發(fā)出信息時從機應(yīng)處在待機狀態(tài)，確保接收的主機發(fā)出的地址信息，當出現(xiàn)從機接收的信息是1時，表明主機發(fā)出的信息是地址信息，但是在從機的接收中斷時，說明中途屏蔽了信息；若相對應(yīng)有應(yīng)答現(xiàn)象，完成了與主機之間的通信，說明選擇性接收主機發(fā)來的響應(yīng)數(shù)據(jù)信息，遇到這種情況就說明從機對主機的數(shù)據(jù)完成了分離。

4.2 MCS-51單片機多機串口通信協(xié)議

由于單片機的通信方式是靈活的，因此在移位寄存器方式下以及通用的同步收發(fā)器方式下都能完成數(shù)據(jù)協(xié)議通信。然而串行口的通信方式屬于特殊的SCON控制，其工作模式設(shè)定的是SMO以及SM1兩種類型。當多機通信控制的方法是2或者3時，說明發(fā)送和接收中斷的標志為TI、RI。當控制是3方式時，說明9位UART定時器T1引入的是波特率發(fā)生器。另外在出現(xiàn)了PC與單片機通信時，其接口端是異步通信接口，其設(shè)計的位是1、1.5、2以及停止位，數(shù)據(jù)的傳輸位置則是5位至8位之間任意選擇。另外還需要進行校驗，并且根據(jù)選擇模式來確定初始化方式。由于PC機具備明確的數(shù)據(jù)口地址和控制口地址，其狀態(tài)字寄存器要處于工作狀態(tài)，并且支持MCS-51的CPU進行讀取。在整個通信協(xié)議中要遵循主機和從機之間的關(guān)系，主機位主動呼叫來選擇相應(yīng)的從機，并且在數(shù)據(jù)傳輸過程中要實現(xiàn)其雙向數(shù)據(jù)的傳遞作用，為主機的通信服務(wù)。

通訊過程中，單片機串口通信中，其主機一般是單片機，而從機是多個單片機，從機的作用是完成對現(xiàn)場信號的收集，并完成局部的控制。運用總線來完成主機和從機之間的通信，當主機TXD端口發(fā)出信號時，從機就可以接收到信號；另外當從機發(fā)出信號時，由主機對其進行接收。主機和從機在通信系統(tǒng)中，通常從機都要經(jīng)過主機。在出現(xiàn)多機通信時，需要引入尋址技術(shù)，從主機位從機發(fā)送地址信息，來提高通信的可靠性和安全性，并且需要具體的身份驗證。為了提高主機和從機通信效率，在通信軟件編程中，要根據(jù)相關(guān)的協(xié)議具體進行。通常系統(tǒng)最多可以接入多臺主機，當主機傳輸OFFH地址時，每個從機就會恢復(fù)到SM值為1的狀態(tài)中，并且做好再次接收地址的準備。另外主機和從機的通信程序是，主機將地址信息傳輸?shù)礁鱾€從機之后，然后由從機接收到信息發(fā)送至主機中，由主機對其進行判斷，根據(jù)數(shù)據(jù)來分布，為通信提供數(shù)據(jù)支持。

5 結(jié)語

綜上所述，為了提高單片機多串口通訊技術(shù)，最終實現(xiàn)控制系統(tǒng)的整體化，改善自動化控制效果，在軟件編程過程中必須對實心單片機與系統(tǒng)之間的多串口通信按照具體協(xié)議進行，以合理的成本確?？刂菩阅?。另外，在主機和從機之間的傳遞應(yīng)用下，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咝?，提高信號的處理效果，在減輕開發(fā)成本的前提下，提高自控效能，使得單片機多串口更廣泛地應(yīng)用于通信技術(shù)中，改善信號傳輸效果。

參考文獻

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作者簡介：周岑（1986-），女，湖北荊門人，供職于江蘇省淮安工業(yè)中等專業(yè)學(xué)校，中教二級職稱，研究方向：

電子。

（責(zé)任編輯：陳 倩）