MCS251單片機(jī)和PC機(jī)間的串口通信

　　隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，上位機(jī)和下位機(jī)的主從工作方式為工業(yè)控制及自動(dòng)控制系統(tǒng)所采用。由于PC機(jī)分析能力強(qiáng)、處理速度更快及單片機(jī)使用靈活方便等特點(diǎn)，所以一般都將PC機(jī)作為上位機(jī)，單片機(jī)作為下位機(jī)，二者通過(guò)RS2232或者RS2485接收、發(fā)送數(shù)據(jù)和傳送指令。單片機(jī)可單獨(dú)處理數(shù)據(jù)和控制任務(wù)，同時(shí)也將數(shù)據(jù)傳送給PC機(jī)，由PC機(jī)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行處理或顯示。

　　本文介紹PC機(jī)和單片機(jī)通信在一種基于C8051F單片機(jī)的波形發(fā)生器中的應(yīng)用，在上位機(jī)上顯示正弦波的幅值和頻率，由上位機(jī)發(fā)送指令可以改變波形幅度及頻率。

　　1 硬件電路的設(shè)計(jì)

　　MCS251 單片機(jī)有一個(gè)全雙工的串行通訊口UART,利用其RXD和TXD與外界進(jìn)行通信，其內(nèi)部有2 個(gè)物理上完全獨(dú)立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF,可同時(shí)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。所以單片機(jī)和PC機(jī)之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。單片機(jī)串口有3條引線： TXD （發(fā)送數(shù)據(jù)） 、RXD （接收數(shù)據(jù)）和GND（信號(hào)地） .因此在通信距離較短時(shí)可采用零MO2DEM方式，簡(jiǎn)單三連線結(jié)構(gòu)。IBM2PC機(jī)有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的RS2232串行口，其電平采用的是E IA電平，而MCS251單片機(jī)的串行通信是由TXD （發(fā)送數(shù)據(jù)）和RXD （接收數(shù)據(jù)）來(lái)進(jìn)行全雙工通信的，它們的電平是TTL電平；為了PC機(jī)與MCS251機(jī)之間能可靠地進(jìn)行串行通信，需要用電平轉(zhuǎn)換芯片，我們采用了MAXIM公司生產(chǎn)的專(zhuān)用芯片MAX232 進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

　　電路如圖1所示。

圖1 轉(zhuǎn)換芯片電路

　　2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　軟件設(shè)計(jì)分上位機(jī)軟件設(shè)計(jì)和下位機(jī)軟件設(shè)計(jì)。這兩部分雖然在不同的機(jī)器上編寫(xiě)和運(yùn)行，但它們要做的工作是對(duì)應(yīng)的：一個(gè)發(fā)送，另一個(gè)接收。

　　為了保證數(shù)據(jù)通信的可靠性，要制定通信協(xié)議，然后各自根據(jù)協(xié)議分別編制程序。現(xiàn)約定通信協(xié)議如下： PC機(jī)和單片機(jī)都可以發(fā)送和接收。上位機(jī)和下位機(jī)均采用查詢(xún)方式發(fā)送控字符和數(shù)據(jù)、中斷方式接收控制字符和數(shù)據(jù)。采用RS2232串口異步通信，1位起始位， 8位數(shù)據(jù)位， 1位停止位，無(wú)奇偶校驗(yàn)，波特率9 600 b / s.每次PC機(jī)向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，先發(fā)送握手信號(hào)"FF",下位單片機(jī)收到握手信號(hào)則發(fā)送應(yīng)答信號(hào)"EE"至PC機(jī)，上位PC機(jī)收到應(yīng)答信號(hào)后即發(fā)送數(shù)據(jù)。同樣，當(dāng)單片機(jī)要向PC機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，也先向PC機(jī)發(fā)聯(lián)絡(luò)信號(hào)"EB90",PC機(jī)收到聯(lián)絡(luò)信號(hào)后發(fā)應(yīng)答信號(hào)"EBOO",單片機(jī)收到應(yīng)答信號(hào)后則發(fā)送數(shù)據(jù)。

　　2.1 上位機(jī)通信程序設(shè)計(jì)

　　PC機(jī)的串口都采用的是INS8250芯片。PC機(jī)中有2個(gè)異步通信口，一個(gè)是COM1,其端口地址范圍是3F8H-3 FFH,另一個(gè)是COM2,其端口地址是2F8H-2FFH.其與MODEM配合可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。其波特率是標(biāo)準(zhǔn)波特率（50-9 600） b / s。

　　8250內(nèi)部有10個(gè)寄存器端口，其中有一個(gè)除數(shù)鎖存器，可以通過(guò)編程除數(shù)的大小來(lái)確定異步通信的波特率。8250使用的頻率是2 MHz的基準(zhǔn)時(shí)鐘輸入信號(hào)，所以必須用分頻的方法產(chǎn)生所需要的波特率（移位脈沖） .除數(shù)鎖存器的值必須在8250初始化時(shí)設(shè)置， 即把通信線路控制器的最高位（DLAB）置1,然后分兩次把除數(shù)鎖存器的高8位和低8位分別寫(xiě)入端口地址3F8H和3F9H （COM1） ,8250傳送或接收串行數(shù)據(jù)時(shí)使用的時(shí)鐘信號(hào)的頻率是數(shù)

據(jù)傳輸波特率的16 倍，即波特率= 16 ×除數(shù)/1 843 200.

　　在Windows平臺(tái)上的串行通信多使用其提供的AP I函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種方法使用起來(lái)需要許多底層設(shè)置，因而較為繁瑣，并且難以理解。Microsoft推出的ActiveX技術(shù)提供了另外一種實(shí)現(xiàn)串行通信的方法。這種方法不僅相對(duì)較為簡(jiǎn)單，而且非常實(shí)用。

　　尤其是Visual C + +這種可視化面向?qū)ο蟮木幊汰h(huán)境中，可以真正把串口看作一個(gè)對(duì)象，編程時(shí)只需簡(jiǎn)單的設(shè)置，理解起來(lái)也很容易。本文上位機(jī)通信程序使用VC + +提供的串行通信控件MSComm （Mi2crosoft Communication Control） ,主要步驟如下：打開(kāi)VC + + 610集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，選擇菜單項(xiàng)File /New,在出現(xiàn)的對(duì)話(huà)框中選中Projects標(biāo)簽中的MFC App2Wizard （ exe） ,生成一個(gè)基于對(duì)話(huà)框的應(yīng)用程序。選擇菜單項(xiàng)Project/Add to p roject/Components andControls?,在彈出的對(duì)話(huà)框中選擇Registered Ac2tiveX Controls文件夾下的Microsoft CommunicationsControl, 選擇Registered ActiveX Controls 來(lái)注冊(cè)MSComm,將該控件從工具箱中拉到對(duì)話(huà)框中即可實(shí)現(xiàn)控件的插入。選擇ClassWizard為新創(chuàng)建的通信控件加入一個(gè)成員變量，將其命名為m_commute.