基于AVR單片機的串行接口智能轉換器

通過以上的脈沖調(diào)頻方式的自舉升壓調(diào)節(jié)，使輸出電壓穩(wěn)定在＋5V。

輸出電壓由下式確定：
VOUT＝Vw1+Veb+Ib×R2≈Vw1+Veb ≈ 5 V

2.2 單片機智能控制工作原理RS485通訊方式是軟件通過收、發(fā)使能信號來控制數(shù)據(jù)的分時接收與發(fā)送，使用同一對差分通訊總線實現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通訊的半雙工通訊方式，而RS232通訊接口不能提供這樣的使能控制信號。但可以通過單片機對主機PC-TXD信號的監(jiān)測，準確計算出傳送一幀數(shù)據(jù)的時間，智能產(chǎn)生收、發(fā)使能信號控制數(shù)據(jù)的分時接收與發(fā)送，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的半雙工通訊。以AT90S2343低功耗單片機為核心的串行口智能轉換器的具體電路如圖3所示。

單片機對傳送一幀數(shù)據(jù)的時間的識別方法如下：當單片機監(jiān)測到主機發(fā)送數(shù)據(jù)的起始位時，開始測量PC－TXD信號的每個脈沖的脈沖寬度，計算出對應的波特率，若均屬于通用波特率集合，它們中的最高波特率即是通訊波特率。否則，該脈沖寬度是發(fā)送兩幀數(shù)據(jù)的間隔時間，電平負躍變的時刻是起始位的開始時刻，開始重新測量每個脈沖的脈沖寬度。當通訊波特率確定后，檢測第十位的電平狀態(tài)，若是低電平，則可確定是11位通訊方式。否則是10位通訊方式。由通訊波特率和通訊方式計算出傳送一幀數(shù)據(jù)的時間。

通訊接口接收、發(fā)送數(shù)據(jù)的智能控制過程如下：每當監(jiān)測到主機發(fā)送數(shù)據(jù)的起始位時，單片機輸出收、發(fā)使能信號（RE=1、DE=1），控制收、發(fā)電路禁止接收、允許發(fā)送數(shù)據(jù)，主機數(shù)據(jù)發(fā)送到RS485通訊總線上，同時定時器開始計時。當計時時間等于發(fā)送一幀數(shù)據(jù)的時間時，單片機輸出收、發(fā)使能信號（RE=0、DE=0），控制收、發(fā)電路允許接收、禁止發(fā)送數(shù)據(jù)。此時，主機可以接收RS485通訊總線上的從機數(shù)據(jù)。當單片機又監(jiān)測到主機發(fā)送數(shù)據(jù)的起始位時，重復上述的發(fā)送過程。

在通訊過程中，波特率測量和收、發(fā)數(shù)據(jù)智能控制必須同步進行，否則就會造成通訊數(shù)據(jù)的丟失。

為適應高速通訊的要求，電路中采用美國Atmel 公司的AT90SL2343單片機。它是目前最新的單片機系列之一，其突出特點是執(zhí)行速度高，片內(nèi)硬件資源豐富。使用CPU內(nèi)部的電源監(jiān)測和可編程看門狗定時器，使電路具有較強的抗干擾能力。

單片機I/O端口的分配和功能：PB3輸入，監(jiān)測主機PC－TXD信號；PB0輸出，接收使能信號；PB4輸出，發(fā)使能信號；PB2輸入，由K1設置雙工或半雙工通訊方式。

3 軟件設計

3.1 程序流程框圖

串行口智能擴展卡的程序流程圖如圖4所示。

3.2 半雙工通訊方式的軟件設計

在RS485半雙工通訊方式下，首先允許接收、禁止發(fā)送數(shù)據(jù)。在檢測到PC-TXD信號的數(shù)據(jù)起始位之后，通訊接口禁止接收、允許發(fā)送數(shù)據(jù)，并開始計時。通過檢測數(shù)據(jù)信號的每個脈沖寬度，確定其波特率和數(shù)據(jù)的發(fā)送位數(shù)，進而計算出每幀數(shù)據(jù)允許發(fā)送的時間。當計時時間大于或等于該時間時，該通訊接口禁止發(fā)送并允許接收數(shù)據(jù)。在接收狀態(tài)下，CPU重復檢測發(fā)送數(shù)據(jù)的起始位。當檢測到發(fā)送數(shù)據(jù)的起始位時，重復上述的數(shù)據(jù)發(fā)送的控制過程。