計(jì)算機(jī)串口與單片機(jī)通訊測(cè)試系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

1 引　言

串行通訊接口標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過使用和發(fā)展，目前已有多種，不過都是在RS-232C的基礎(chǔ)上改進(jìn)而形成的。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)是美國(guó)EIA（電子工業(yè)聯(lián)合會(huì)）與 BELL公司一起開發(fā)并于1969年公布的通訊協(xié)議。因此，他作為一種標(biāo)準(zhǔn)，目前已在微機(jī)通訊接口中被廣泛采用，他不僅已被內(nèi)置于每臺(tái)計(jì)算機(jī)，同時(shí)也已被內(nèi)置于從微處理器到主機(jī)的多種類型的計(jì)算機(jī)及其相連設(shè)備。而串口與單片機(jī)的通訊技術(shù)可以解決多臺(tái)下位機(jī)的多內(nèi)容同時(shí)顯示，還可以方便地完成多機(jī)通訊技術(shù)、多數(shù)據(jù)處理等優(yōu)點(diǎn)。但是當(dāng)同時(shí)用到兩種通信方式時(shí)，很可能產(chǎn)生串口沖突或其他不可預(yù)料的錯(cuò)誤，對(duì)開發(fā)工作極其不利。

所以，此系統(tǒng)解決了這種開發(fā)中的問題，依靠軟件仿真數(shù)據(jù)信號(hào)的發(fā)送、接收和多種通訊方式的測(cè)試。利用簡(jiǎn)單的硬件連接去檢測(cè)串口和單片機(jī)通訊是否能正常工作。

2 系統(tǒng)硬件組成

由圖1可看出，該系統(tǒng)主要由軟硬件兩部分構(gòu)成，硬件平臺(tái)是由PC機(jī)串口發(fā)送到下位機(jī)一條通道。圖中光耦電路完成PC機(jī)信號(hào)RS-232電平到TTL電平的轉(zhuǎn)換。當(dāng)PC機(jī)輸入口為RS-232高電平時(shí)，二極管VD1及光耦電路導(dǎo)通，使得三極管VT1導(dǎo)通，8031接收口RXD被定位于TTL低電平（0 V）；當(dāng)輸入口為RS-232低電平時(shí)，二極管VD1及光耦電路截止，使得三極管VT1截止，RXD被定位于TTL高電平（＋5 V）。

另外軟件系統(tǒng)對(duì)由PC信號(hào)入口（串口）可以輸入信號(hào)，對(duì)串口和單片機(jī)的通訊進(jìn)行字符、數(shù)字、顯示等測(cè)試。

3 測(cè)試方法和內(nèi)容

由串口向單片機(jī)接口進(jìn)行通訊、發(fā)送數(shù)據(jù)和返回設(shè)備狀態(tài)，而傳輸協(xié)議的選擇對(duì)于通訊雙方至關(guān)重要。針對(duì)系統(tǒng)的測(cè)試主要是常規(guī)測(cè)試，所以選擇了面向字符的同步協(xié)議，如圖2所示。

這種協(xié)議的典型代表是IBM公司的二進(jìn)制同步傳輸（BSC）協(xié)議，他的特點(diǎn)是一次傳送若干個(gè)字符組成的數(shù)據(jù)塊，而不是只傳送一個(gè)字符，并規(guī)定了10個(gè)字符作為這個(gè)數(shù)據(jù)塊的開頭與結(jié)束標(biāo)志以及整個(gè)傳輸過程的控制信息，他們叫做通信控制字。此系統(tǒng)會(huì)在測(cè)試時(shí)嚴(yán)格依照協(xié)議對(duì)單片機(jī)接受端進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，從端口發(fā)送數(shù)據(jù)校驗(yàn)碼進(jìn)行測(cè)試。而數(shù)據(jù)前的SYN主要起聯(lián)絡(luò)作用，SOH為序始字符。數(shù)據(jù)塊將傳送正式的測(cè)試字符，測(cè)試字符包括數(shù)字、漢字、字符等進(jìn)行發(fā)送，單片機(jī)（下位機(jī)）將進(jìn)行相應(yīng)顯示，顯示完成后，PC機(jī)（上位機(jī)）將有本地回顯，回顯出發(fā)送的內(nèi)容和接收到的數(shù)據(jù)是否顯示一致。如果顯示一致，則測(cè)試系統(tǒng)將會(huì)發(fā)出串口和單片機(jī)連接成功的標(biāo)志；如果不能一致顯示，或者出現(xiàn)亂碼以及出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯(cuò)位，或者單片機(jī)難以接受上位機(jī)數(shù)據(jù)。

類似這些情況，此系統(tǒng)會(huì)開始利用二進(jìn)制編碼進(jìn)行位校驗(yàn)，當(dāng)接口和單片機(jī)不能通訊時(shí)，可能出現(xiàn)硬件或者軟件的情況。測(cè)試系統(tǒng)會(huì)有專門的模塊進(jìn)行處理，將會(huì)對(duì)通訊過程進(jìn)行再次發(fā)送，如果發(fā)送后，得不到單片機(jī)的回應(yīng)信號(hào)則說明硬件電路連接存在問題。而出現(xiàn)不能正常顯示等情況，則系統(tǒng)會(huì)對(duì)發(fā)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行位分析，自動(dòng)對(duì)發(fā)送的測(cè)試數(shù)據(jù)減少其內(nèi)容，并重新檢測(cè)協(xié)議的執(zhí)行，以確定協(xié)議上無錯(cuò)。檢測(cè)是否為硬件的電路產(chǎn)生的干擾。因?yàn)榭蓽y(cè)試多臺(tái)下位機(jī)，所以，數(shù)據(jù)為廣播方式發(fā)送，測(cè)試時(shí)可調(diào)整為點(diǎn)-點(diǎn)的發(fā)送方式。而系統(tǒng)會(huì)在接受到正常返回信號(hào)后，自動(dòng)正?；仫@。

測(cè)試過程中，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整測(cè)試順序，以最快的速度對(duì)所有下位機(jī)進(jìn)行測(cè)試，常規(guī)情況下是順序測(cè)試。如果某個(gè)單片機(jī)和串口通信出現(xiàn)問題，則系統(tǒng)會(huì)跳過出問題的目標(biāo)機(jī)，繼續(xù)向下檢測(cè)，并同時(shí)記錄下該機(jī)的問題。

在所有目標(biāo)機(jī)被測(cè)試完成后，對(duì)出問題的機(jī)器再進(jìn)行點(diǎn)點(diǎn)的測(cè)試，以確定其狀況和問題所在。如果多目標(biāo)機(jī)出現(xiàn)問題，則可對(duì)他們同時(shí)采取處理，啟用多個(gè)進(jìn)程進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，以提高效率。該系統(tǒng)最多可同時(shí)對(duì)8個(gè)目標(biāo)機(jī)進(jìn)行檢測(cè)，超過8個(gè)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)進(jìn)行任務(wù)保存，以進(jìn)行第二批處理。

4 系統(tǒng)軟件具體實(shí)現(xiàn)

軟件系統(tǒng)主要完成的功能是單片機(jī)串口的初始化和雙機(jī)通訊，完成軟件測(cè)試。而單片機(jī)初始化包括下面內(nèi)容：串行控制器SCON的設(shè)置，定時(shí)器方式控制寄存器TMOD及T1的定時(shí)初始值的設(shè)置，專用寄存器PCON的SMOD位的設(shè)置。

在測(cè)試開始時(shí)，PC機(jī)先送出測(cè)試開始標(biāo)志（本系統(tǒng)用ASCII碼的1AH），接著發(fā)送各下位機(jī)的地址信號(hào)，再送出本次測(cè)試要發(fā)送的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)信息，最后是連續(xù)發(fā)送出測(cè)試數(shù)據(jù)。下位機(jī)采用查詢方式接受數(shù)據(jù)，當(dāng)RI被激活時(shí)，讀入數(shù)據(jù)，判斷是否是1AH，如果是，則繼續(xù)等待接受下一個(gè)數(shù)據(jù)，判斷是否在呼叫自己，若是，則往下接受第3個(gè)數(shù)，即本次要接受的數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，并按照其所給信息相應(yīng)設(shè)定往下要連續(xù)接受的數(shù)據(jù)個(gè)05數(shù)。