單片機(jī)與PC機(jī)串行數(shù)據(jù)通信的工程實(shí)踐

魏凡卜

摘 要：本文以RS232、RS485以及Modem為主要通信方式，在實(shí)際通信速率要求較低的條件下制作硬件實(shí)用電路與軟件流程圖，合理控制好單片機(jī)與PC機(jī)之間的合理距離，并通過(guò)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)Mscomm控件的合理利用來(lái)提高單片機(jī)與PC機(jī)串行數(shù)據(jù)通信工程實(shí)踐的科學(xué)性和有效性，僅供相關(guān)人員參考。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；PC機(jī)；串行通信；工程實(shí)踐

就當(dāng)前工程應(yīng)用的實(shí)際情況來(lái)看，串行數(shù)據(jù)通信在其中發(fā)揮著重要的作用，以51系列單片機(jī)為例，在串行數(shù)據(jù)通信工程中，該設(shè)備的合理應(yīng)用，使得單片機(jī)與計(jì)算機(jī)或其他串行設(shè)備之間的有序連接更為便捷高效，通過(guò)異步通信口的設(shè)置，保證串行數(shù)據(jù)通信各項(xiàng)工作的順利開(kāi)展。而Mscomm控件作為串口操作的主要控件，在工程實(shí)踐圖形化接口中發(fā)揮著重要的作用，能夠保證單片機(jī)與計(jì)算機(jī)串行數(shù)據(jù)通信的順利實(shí)現(xiàn)。本文就單片機(jī)與PC機(jī)串行數(shù)據(jù)通信的工程實(shí)踐進(jìn)行簡(jiǎn)要分析，以促進(jìn)串行數(shù)據(jù)通信的順利高效實(shí)現(xiàn)。

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 RS232接口方式

在串行數(shù)據(jù)通信工程實(shí)踐中，直接RS232接口方式在，在單片機(jī)系統(tǒng)板上對(duì)電平轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行合理設(shè)置，在普通串行電纜與PC機(jī)串行口有序連接的基礎(chǔ)上，便能夠?qū)崿F(xiàn)串行數(shù)據(jù)通信。在這一過(guò)程中，電平轉(zhuǎn)換芯片的規(guī)格為MAX232或MAX202。相關(guān)工程實(shí)踐表明，RS232直接接口方式在串行數(shù)據(jù)通信工程中能夠促進(jìn)多機(jī)系統(tǒng)的順利實(shí)現(xiàn)，如圖1所示，其在傳輸距離上存在一定局限性，因此在單片機(jī)與PC機(jī)串行數(shù)據(jù)通信工程實(shí)踐中的應(yīng)用相對(duì)較少。

1.2 RS485接口方式

RS485接口方式在串行數(shù)據(jù)通信工程實(shí)踐中主要是以雙絞線實(shí)現(xiàn)通訊連接，促進(jìn)TTL-RS485與RS485-RS232之間的電平轉(zhuǎn)換，在低波特率條件下，其實(shí)際通信距離可以達(dá)到千米以上，特殊情況下會(huì)受到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的影響。在串行數(shù)據(jù)通信工程中，MAX1483以及MAX485電平轉(zhuǎn)換器具有良好的應(yīng)用效果。RS485-RS232轉(zhuǎn)換器屬于成品轉(zhuǎn)換器，型號(hào)多樣且性能不同，在不同的串行數(shù)據(jù)通信應(yīng)用條件下，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際需求以及電平轉(zhuǎn)換器的實(shí)際驅(qū)動(dòng)能力對(duì)其進(jìn)行合理選取。RS485通信接口方式如圖2所示，在構(gòu)建RS485分布式測(cè)控系統(tǒng)的過(guò)程中，為保證單片機(jī)與PC機(jī)串行數(shù)據(jù)通信的有效性，在工程實(shí)踐中應(yīng)當(dāng)充分考慮系統(tǒng)總線的負(fù)載能力，以保證所購(gòu)買(mǎi)轉(zhuǎn)換器的合理性。為保證分布式測(cè)控系統(tǒng)構(gòu)建的可靠性，應(yīng)當(dāng)充分做好總線阻抗匹配工作，對(duì)終端電阻進(jìn)行合理加接，并在布線過(guò)程中調(diào)整好通信子機(jī)與通信總線之間的距離，最大程度上避免子機(jī)練級(jí)過(guò)長(zhǎng)而導(dǎo)致數(shù)據(jù)波形變化或誤碼率升高而影響通信工作的正常進(jìn)行，切實(shí)促進(jìn)工程實(shí)踐中各類(lèi)問(wèn)題的妥善解決。

1.3 Modem接口方式

使用Modem傳輸數(shù)據(jù)是解決工程上遠(yuǎn)程通信難題的最好方法之一。使用Modem的單片機(jī)系統(tǒng)接入公用電話網(wǎng)或小型交換機(jī)能滿(mǎn)足工程中所需遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信的要求。單片Modem和通用型Modem都可以很方便地和單片機(jī)接口。單片機(jī)與單片Modem連接不需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。在使用通用型Modem時(shí)則需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換（RS232電平）。計(jì)算機(jī)和Modem連接只要采用專(zhuān)用的Modem串口電纜連接即可。計(jì)算機(jī)或單片機(jī)可通過(guò)AT指令對(duì)Modem進(jìn)行配置和設(shè)定。Modem通信接口方式如圖3所示。

2 硬件電路實(shí)現(xiàn)

2.1 RS232通信方式

MAX232基礎(chǔ)上的TTL-TS232電平轉(zhuǎn)換電路如圖4所示，其中MAX232為雙足電平轉(zhuǎn)換器，其在RS232通信中具有良好的應(yīng)用價(jià)值，尤其是在搶答器的設(shè)計(jì)中能夠?qū)υ撾娐愤M(jìn)行合理應(yīng)用，切實(shí)保證搶答器的主控復(fù)位指令以及正確強(qiáng)大傳送等功能的順利實(shí)現(xiàn)，從而真正促進(jìn)單片機(jī)與PC機(jī)串行數(shù)據(jù)通信工程實(shí)踐的有序進(jìn)行，全面提高串行數(shù)據(jù)通信質(zhì)量。

2.2 RS485通信方式

在單片機(jī)與PC機(jī)串行數(shù)據(jù)通信過(guò)程中，可以通過(guò)多機(jī)通信方式或非多機(jī)通信方式實(shí)現(xiàn)串行數(shù)據(jù)通信，就多級(jí)通信方式的實(shí)際應(yīng)用情況來(lái)看，其能夠?qū)?shù)據(jù)幀和地址幀進(jìn)行有序區(qū)分，促進(jìn)信息的有序傳遞。在不采用多機(jī)方式的條件下，可以利用多字節(jié)數(shù)據(jù)包方式對(duì)信息進(jìn)行傳遞，應(yīng)當(dāng)注意的是要對(duì)數(shù)據(jù)包的格式進(jìn)行預(yù)先定義，并對(duì)通信協(xié)議進(jìn)行合理約定，從而保證數(shù)據(jù)通信效率。

2.3 Modem通信方式

Modem通信接收和發(fā)送只比RS232、RS485多了幾根聯(lián)絡(luò)線。實(shí)際上在建立數(shù)據(jù)通信后就可以同一般的串口通信操作進(jìn)行接收和發(fā)送數(shù)據(jù)，但必須使請(qǐng)求發(fā)送.電平有效。通用3456的信號(hào)和計(jì)算機(jī)連接要一一對(duì)應(yīng)，不能錯(cuò)接。更簡(jiǎn)單的Modem接口可以不使用聯(lián)絡(luò)線，即將DTR接+5V，軟件上設(shè)置忽略各信號(hào)。

3 軟件實(shí)現(xiàn)

在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，不同通信方式下的下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)具有高度一致性，其中比較特殊的是Modem通信方式中需要進(jìn)行初始化設(shè)計(jì)。在串口中斷接收程序中，在明確接收緩沖區(qū)首址的基礎(chǔ)上，掌握好具體晶振和接受字節(jié)計(jì)數(shù)，其中斷接收程序流程框圖如圖5所示。通過(guò)研究分析可知，在多機(jī)通信條件下，在接收過(guò)程中應(yīng)當(dāng)率先對(duì)地址與PC機(jī)的相符性進(jìn)行準(zhǔn)確判斷，若存在不符情況，應(yīng)當(dāng)實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單接收計(jì)數(shù)，以合理節(jié)約不相關(guān)的處理時(shí)間。

在此基礎(chǔ)上，應(yīng)當(dāng)掌握好Modem的操作時(shí)序，以切實(shí)提高M(jìn)odem撥號(hào)程序設(shè)計(jì)的合理性。就其操作時(shí)序來(lái)看，應(yīng)當(dāng)充分做好配置和撥號(hào)工作，待CD指示燈亮起，表示Modem握手完畢，方可對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行發(fā)送和接收。相關(guān)串行數(shù)據(jù)通信工程實(shí)踐表明，一般的Modem都支持標(biāo)準(zhǔn)AT命令集，以保證串行數(shù)據(jù)通信的順利實(shí)現(xiàn)。串口通信測(cè)試程序能夠直接對(duì)RS232、RS485和Modem通信進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)試。

結(jié)束語(yǔ)

單片機(jī)與PC機(jī)串行數(shù)據(jù)通信工程實(shí)踐表明，當(dāng)數(shù)據(jù)量適宜且傳輸速率要求不高的條件下，單片機(jī)與PC機(jī)之間能夠通過(guò)RS232、RS485以及Modem作為基本通信方式來(lái)實(shí)現(xiàn)不同通信距離條件下的串行數(shù)據(jù)傳輸，最大程度上滿(mǎn)足串行數(shù)據(jù)通信的應(yīng)用需要，提高信息傳輸?shù)木珳?zhǔn)性和可靠性。

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