利用PC的RS232口控制LED燈

PC機串口大家都不會陌生了吧！我們可以使用串口電纜直接連接兩臺PC機的串口，實現(xiàn)兩臺PC機的串口通訊。但是PC機和單片機的通訊卻不能夠用電纜直接進行連接，原因是PC機RS232串口的電平標準和單片機的TTL電平不一致，因此單片機和PC機之間的串口通訊必須要有一個RS232/TTL電平轉(zhuǎn)換電路。通常這個電路都選擇專用的RS232接口電平轉(zhuǎn)換集成電路進行設計，如MAX232、HIN232等。本實驗采用NIH232CP芯片來完成串口接口電路，NIH232和MAX232可以直接互換。

本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201611/320581.htm

當然，我們也可以使用分立元件來搭建RS232電平轉(zhuǎn)換電路以供我們實驗使用，下圖給出了一個常見電路，只要器件完好，電路焊接完畢后即可正常工作，經(jīng)實際使用，效果良好。

AVR單片機串口程序的編寫

Atmega8單片機的串口具支持多種數(shù)據(jù)幀結構、有三個完全獨立的中斷（接收完成、發(fā)送完成、發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器空）等特點，同時也支持多機通訊模式。本實驗就以Atmega8為例來介紹AVR單片機串口的編程。

單片機串口在使用前必須對其進行初始化。初始化內(nèi)容如下：

1.串口接收器和發(fā)送器的使能設置：首先我們要根據(jù)需要，使能M8串口的接收器或者發(fā)射器，這樣I/O口（PD1:TXD,PD2:RXD）才能為USART工作。

2.串口中斷工作方式的設置：如果需要串口工作于中斷方式，則要根據(jù)需要設置USART的中斷設置，如果工作于查詢方式，那么中斷設置就沒有必要了。本實驗中串口設置為響應接收完成中斷，即接收器接收到一個完整的數(shù)據(jù)幀后，將觸發(fā)一次接收完成中斷。

3.波特率設置：也就是設置串口的數(shù)據(jù)傳輸速率，兩個串口之間要正常通訊就必須要保證波特率相同。本實驗設置的波特率為9600，系統(tǒng)使用內(nèi)置8MHZ時鐘源，可以直接查表（《Atmega8原理及應用手冊》129頁）得到UBRR＝51。

4.數(shù)據(jù)幀結構設置：本實驗設置為8位數(shù)據(jù)位＋1位停止位。

因此，本實驗的串口初始化程序如下：

void UART_init(void)
{
UCSRB = BIT(RXCIE)| BIT(RXEN) |BIT(TXEN); //允許串口發(fā)送和接收，并響應接收完成中斷
UBRR = 51; //設置串口波特率為9600
UCSRC = BIT(URSEL)|BIT(UCSZ1)|BIT(UCSZ0); //幀結構為8位數(shù)據(jù)＋1位stop位
}

如果你對AVR單片機串口的設置還不是太熟悉的話，也可以使用ICC編譯器中的應用向?qū)е苯由纱诘南嚓P代碼。操作方法如下：

1.在ICC中新建一個文件；

2.點擊Tools菜單中的Application Builder子菜單，將彈出以下界面，然后根據(jù)需要選擇CPU為M8，晶振頻率為8MHZ。

3.點擊上面界面中的UART菜單，出現(xiàn)下面界面。然后按下圖選項選擇使能接收和發(fā)送、波特率9600、數(shù)據(jù)位8位、接收完成中斷。

4.點擊OK后，在剛才新建的文件中即生成了完整代碼，其中串口初始化的代碼如下：

//UART0 initialize
// desired baud rate: 9600
// actual: baud rate:9615 (0.2%)
// char size: 8 bit
// parity: Disabled
void uart0_init(void)
{
UCSRB = 0x00; //disable while setting baud rate
UCSRA = 0x00;
UCSRC = BIT(URSEL) | 0x06;
UBRRL = 0x33; //set baud rate lo
UBRRH = 0x00; //set baud rate hi
UCSRB = 0x98;
}

大家看看使用ICC自動生成的代碼和我們自己編寫的代碼中UCSRC、UBRR、UCSRB是不是一樣的呢？

通訊協(xié)議及命令(2004-10-29)

為了保證單片機和PC機的正?？煽康耐ㄓ崳苊庀到y(tǒng)出現(xiàn)誤動作，我們需要制訂一個簡單的通訊協(xié)議，同時還要定義能夠讓PC和單片機理解的命令。這里我們簡單定義如下：

1.PC機發(fā)送的繼電器控制指令采用4個字符組成的字符串格式“s”+S1S0+“p”，如“s00p”。

其中s和p字符用于數(shù)據(jù)的簡單校驗，也就是說當單片機收到的串口數(shù)據(jù)中如果第一位是“s”第四位是“p”，則單片機接收到的命令有效，否則指令無效。

S1是單片機地址識別，如果單片機接收到的S1字符等于自己的地址碼，則單片機執(zhí)行命令，否則無效。通過這個字符我們就可以通過一個PC機串口和多個單片機進行通訊，這種通訊方式的設置我們會在后面闡述。S0對應繼電器編碼，指定相應繼電器的吸合或者釋放，如果S0＝“a”,則該板的所有繼電器全部吸合，如果是“b”則全部釋放。

2.單片機返回給PC機的指令也同樣采用4個字符串格式S2S1S0+“t”，如“000t”。

其中“t”為校驗碼。S2為單片機地址碼，S1、S0對應繼電器編碼。返回指令用于PC機判斷單片機是否執(zhí)行了發(fā)出的指令。S1S0的二進制數(shù)據(jù)中，每一位對應一個繼電器的狀態(tài)，如果為1表示繼電器吸合，為0表示繼電器釋放。

3.通訊檢測。當后臺程序啟動后，PC機先發(fā)送“s00t”命令，如果PC機在6秒以內(nèi)能夠收到單片機返回的繼電器狀態(tài)（該狀態(tài)是讀取控制繼電器的I/O口的電平獲得的），則PC機判斷通訊正常，可以正常使用，否則PC機提示串口通訊不正常。

此后，PC機還會每隔5秒鐘自動請求一次繼電器狀態(tài)，并且按鍵對繼電器進行操作以后，控制板也會主動向PC機發(fā)送狀態(tài)字。

4.軟件升級指令。當需要升級單片機軟件時，PC機發(fā)送該指令讓單片機進入BOOT load程序區(qū)，準備更新軟件版本。該指令格式為“su”+S0+“p”，S0為單片機地址碼。

當單片機進入BOOT區(qū)后，向PC機發(fā)送S0+“upd”指令，S0為單片機地址碼，通知PC機軟件升級已經(jīng)準備好。然后PC機關閉串口，提示您打開ISP下載軟件進行升級。

5.單片機復位指令。當單片機在線升級完成以后，PC機可以通過發(fā)送復位指令讓單片機復位重新進入應用程序區(qū)。

Atmega8的IAP應用我們將在后面進行闡述。

后臺PC程序及使用介紹

后臺程序使用VB6.0編寫，其中利用VB的MSComm控件完成PC和單片機的通訊。界面如下：

4.點擊OK后，在剛才新建的文件中即生成了完整代碼，其中串口初始化的代碼如下：

//UART0 initialize
// desired baud rate: 9600
// actual: baud rate:9615 (0.2%)
// char size: 8 bit
// parity: Disabled
void uart0_init(void)
{
UCSRB = 0x00; //disable while setting baud rate
UCSRA = 0x00;
UCSRC = BIT(URSEL) | 0x06;
UBRRL = 0x33; //set baud rate lo
UBRRH = 0x00; //set baud rate hi
UCSRB = 0x98;
}

大家看看使用ICC自動生成的代碼和我們自己編寫的代碼中UCSRC、UBRR、UCSRB是不是一樣的呢？

通訊協(xié)議及命令(2004-10-29)

為了保證單片機和PC機的正?？煽康耐ㄓ崳苊庀到y(tǒng)出現(xiàn)誤動作，我們需要制訂一個簡單的通訊協(xié)議，同時還要定義能夠讓PC和單片機理解的命令。這里我們簡單定義如下：

1.PC機發(fā)送的繼電器控制指令采用4個字符組成的字符串格式“s”+S1S0+“p”，如“s00p”。

其中s和p字符用于數(shù)據(jù)的簡單校驗，也就是說當單片機收到的串口數(shù)據(jù)中如果第一位是“s”第四位是“p”，則單片機接收到的命令有效，否則指令無效。

S1是單片機地址識別，如果單片機接收到的S1字符等于自己的地址碼，則單片機執(zhí)行命令，否則無效。通過這個字符我們就可以通過一個PC機串口和多個單片機進行通訊，這種通訊方式的設置我們會在后面闡述。S0對應繼電器編碼，指定相應繼電器的吸合或者釋放，如果S0＝“a”,則該板的所有繼電器全部吸合，如果是“b”則全部釋放。

2.單片機返回給PC機的指令也同樣采用4個字符串格式S2S1S0+“t”，如“000t”。

其中“t”為校驗碼。S2為單片機地址碼，S1、S0對應繼電器編碼。返回指令用于PC機判斷單片機是否執(zhí)行了發(fā)出的指令。S1S0的二進制數(shù)據(jù)中，每一位對應一個繼電器的狀態(tài)，如果為1表示繼電器吸合，為0表示繼電器釋放。

3.通訊檢測。當后臺程序啟動后，PC機先發(fā)送“s00t”命令，如果PC機在6秒以內(nèi)能夠收到單片機返回的繼電器狀態(tài)（該狀態(tài)是讀取控制繼電器的I/O口的電平獲得的），則PC機判斷通訊正常，可以正常使用，否則PC機提示串口通訊不正常。

此后，PC機還會每隔5秒鐘自動請求一次繼電器狀態(tài)，并且按鍵對繼電器進行操作以后，控制板也會主動向PC機發(fā)送狀態(tài)字。

4.軟件升級指令。當需要升級單片機軟件時，PC機發(fā)送該指令讓單片機進入BOOT load程序區(qū)，準備更新軟件版本。該指令格式為“su”+S0+“p”，S0為單片機地址碼。

當單片機進入BOOT區(qū)后，向PC機發(fā)送S0+“upd”指令，S0為單片機地址碼，通知PC機軟件升級已經(jīng)準備好。然后PC機關閉串口，提示您打開ISP下載軟件進行升級。

5.單片機復位指令。當單片機在線升級完成以后，PC機可以通過發(fā)送復位指令讓單片機復位重新進入應用程序區(qū)。

Atmega8的IAP應用我們將在后面進行闡述。

后臺PC程序及使用介紹

后臺程序使用VB6.0編寫，其中利用VB的MSComm控件完成PC和單片機的通訊。界面如下：

界面中的每一個小按鈕控制實驗板上的每一個LED和繼電器。如果串口通訊正常的話，按一下，實驗板上對應的LED將點亮繼電器吸合，再按一下，LED又被關閉繼電器釋放。而全開按則控制實驗板上所有的LED和繼電器開或者關。

下面的PC指令框是顯示PC機發(fā)出的每一個控制指令，而返回結果框?qū)@示實驗板返回的執(zhí)行結果。

最下面的軟件升級按鈕是執(zhí)行實驗板的在線升級控制。如果需要對單片機進行軟件升級，我們這里就沒有必要再使用ISP下載程序了。點擊軟件升級，單片機獲得升級指令后將會返回升級準備好的命令，程序就會自動關閉串口，然后提示你使用SL的下載軟件下載程序。

當軟件升級完畢后，CPU是不會自動進入應用程序區(qū)的，這是你可以復位單片機或者點擊前臺復位按鍵讓CUP自動復位進入應用程序區(qū)。