基于MDB/ICP協(xié)議的自動售賣系統(tǒng)的主控制器實(shí)現(xiàn)

摘要：介紹一種以DALLAS DS5002FP單片機(jī)為主控制器的MDB/ICP協(xié)議實(shí)現(xiàn)。從硬件和軟件描述了如何控制MDB總線，并給出一個(gè)較成熟的控制外設(shè)會話的總線驅(qū)動程序。該協(xié)議實(shí)現(xiàn)清晰、簡單，采用MCS-51兼容單片機(jī)降低成本，充分體現(xiàn)了MDB/ICP的優(yōu)越性。 關(guān)鍵詞：單片機(jī) 自動售賣系統(tǒng) 主控制器 隨著國你經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展，自動售賣系統(tǒng)由于其方便性、易管理性和低成本，正得到越來越廣泛的應(yīng)用。而自動售賣系統(tǒng)的外設(shè)也越來越復(fù)雜，從投幣機(jī)到讀鈔機(jī)到非現(xiàn)金交易（如IC記賬卡），導(dǎo)致對主控制器的要求越來越高。為了簡化設(shè)計(jì)，采用一個(gè)簡單、穩(wěn)定的內(nèi)部通訊總線協(xié)議非常必要。 本文介紹了歐洲售機(jī)制造者協(xié)會（EVMMA）制定的MDB/ICP總線協(xié)議。該協(xié)議簡潔明了，功能強(qiáng)大，可擴(kuò)展性強(qiáng)，并且對外掛外設(shè)備數(shù)目沒有限制，是理想的自動售賣系統(tǒng)內(nèi)部總線協(xié)議。本文從主控制器的角度給出了對MDB/ICP總線進(jìn)行操作控制的硬件和軟件實(shí)現(xiàn)。 1 MDB/ICP協(xié)議簡介 MDB/ICP協(xié)議（Multi-Drop Bus / Internal Communication Protocol）是歐洲售貨機(jī)制造者協(xié)會制定的一套用于協(xié)調(diào)自動售賣機(jī)的主控制器（VMC）與多個(gè)外設(shè)之間通信的協(xié)議。硬幣機(jī)和讀鈔機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)首先是由Coinco在美國可口可樂公司的指定下開發(fā)的。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)于1993年被NAMA協(xié)會采用，經(jīng)過一個(gè)專門的工作組修訂后，于1994年被EVMMA采用。第二階段的非現(xiàn)金交易標(biāo)準(zhǔn)由Debitek代表NAMA開發(fā)，并于1994年被NAMA采用。EVMMA加入了一些兼容的指令后于1994年采用。 MDB接口實(shí)際上是工作于9600波特率的主從型串行總線接口，所外圍設(shè)備（例如硬幣機(jī)、讀鈔機(jī)、讀卡器等）均為主控制器（傳統(tǒng)上稱售貨機(jī)控制器——VMC）的從機(jī)。所有外圍設(shè)備與VMC之間的通信方式都一致。 MDB協(xié)議的串行位格式為：1個(gè)起始位，8個(gè)數(shù)據(jù)位，1個(gè)方式位與1個(gè)停止位，共11位。位傳遞的順序如圖1所示。其中方式位根據(jù)傳遞的方式不同置0或置1。在MDB總線上，VMC通過廣播方式向外發(fā)送命令。第一字節(jié)為地址字節(jié)（實(shí)際上只有高5位尋址信息，低3位為對外設(shè)的指令），該字節(jié)被所有的外設(shè)讀取，但只有符合地址字節(jié)所指定的外設(shè)才處理其后的數(shù)據(jù)字節(jié)，并做出反應(yīng)。在VMC到外設(shè)的數(shù)據(jù)中，地址字節(jié)的方式位被置1，數(shù)據(jù)字節(jié)的方式位被置0，外設(shè)通過檢驗(yàn)接收到的方式位確認(rèn)是地址命令還是數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)從外設(shè)發(fā)送到主機(jī)時(shí)，最后送出的字節(jié)方式位被置1，標(biāo)志著數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。 VMC向外設(shè)傳送的指令由一個(gè)地址字節(jié)、一些可選的數(shù)據(jù)字節(jié)與一個(gè)校驗(yàn)和（CHK）字節(jié)構(gòu)成。發(fā)送指令后，外設(shè)應(yīng)答VMC的通信塊可以由一個(gè)數(shù)據(jù)塊和一個(gè)CHK字節(jié)組成，或者一個(gè)應(yīng)答字節(jié)（ACK），或者一個(gè)無應(yīng)答字節(jié)（NAK）。如果外設(shè)應(yīng)答數(shù)據(jù)塊的話，VMC將通過一個(gè)應(yīng)答字節(jié)（ACK）、無應(yīng)答字節(jié)（NAK）或得發(fā)字節(jié)（RET）應(yīng)答外設(shè)傳回的數(shù)據(jù)。 圖2至圖5為幾個(gè)典型的會話例子，其中“*”表示傳送時(shí)方式位置1，“ADD”表示地址字節(jié)，“CHK”表示傳送數(shù)據(jù)的校驗(yàn)和。 2 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 在MDB/ICP總線協(xié)議基礎(chǔ)上，筆者構(gòu)建了一個(gè)實(shí)際的自動售賣系統(tǒng)，系統(tǒng)原理圖如圖6所示。VMC通過MDB總線與投幣機(jī)、讀鈔機(jī)和讀卡器交互，控制外設(shè)的運(yùn)轉(zhuǎn)，并從外設(shè)獲得用戶的支持情況。同時(shí)，VMC也負(fù)責(zé)處理與用戶之間的交互，驅(qū)動液晶顯示，處理鍵盤輸入，驅(qū)動符合用戶需要的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)出貨。在本項(xiàng)目中，VMC還需通過MODEM自動撥號連接公司總線的服務(wù)器，將銷售數(shù)據(jù)傳送回公司。 如圖6所示，所有MDB外設(shè)均掛在同一總線上，由總線提供24V和5V的電源，數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的串口相連。 本項(xiàng)目中選用的單片機(jī)為DALLAS DS5002FP。該單片機(jī)代碼級兼容MCS-51系列單片機(jī)，在使用外存的情況下仍然可以使用4個(gè)PO作為數(shù)據(jù)I/O，帶外設(shè)的能力較強(qiáng)。但它只有一個(gè)串口，控制MDB總線和控制MODEM都需要使用串口，因此必須將串口進(jìn)行復(fù)用。通過一個(gè)譯碼器實(shí)現(xiàn)選通功能。 3 MDB/ICP會話控制 將VMC與外設(shè)之間通過MDB總線的會話分為四個(gè)層次： （1）串口初始化 初始化串口時(shí)，主要工作是設(shè)置波率（9600）和傳輸方式（11位）。為順利獲得9600波特率，單片機(jī)采用的晶振為11.0592MHz。源代碼如下（采用Franklin C51語言編寫）： // 一點(diǎn)常量定義 #define uchar unsigned char #define T_RESPONSE 0xee //*5.0毫秒*/ #define MAX_BLOCK_SIZF 36 /*數(shù)據(jù)塊最大長度*/ #define ERR_TIME_OUT 0x81 /*超時(shí)*/ #define ERR_NO_MODE_BIT 0x82*/未收到最后字節(jié)*/ #define ERR_CHECKSUM 0x83 /*校驗(yàn)和錯(cuò)*/ #define ACK 0x00 #define RET 0xaa #define NAK 0xff //初始化串口 void InitSerialPort() { SCON = 0xd0; //設(shè)置串口為方式3（9bit） TMOD %26;amp;=0x0f； TMOD I=0x20; //設(shè)置定時(shí)器1為方式2 TR1 =1； //定時(shí)器1使能 TH1 = 0xfd； //設(shè)定波行率：9600 NRZ PCON %26;amp;=0x7f； //Set SMOD=0 RI=0; TI=0； }（2）字節(jié)的傳送 這里需要注意的是：發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)要根據(jù)需要設(shè)置方式位，而接收數(shù)據(jù)時(shí)要返回方式位的值，以判斷是否收完所有數(shù)據(jù)。 // 傳送字節(jié) void TransmitByte(uchar byte,bit mode) //形參：byte——準(zhǔn)備發(fā)送的字節(jié) // mode——預(yù)備要設(shè)置的方式位 { TB8=mode; //設(shè)置方式位 SBUF = byte; //發(fā)送字節(jié) While(!TI); //等待發(fā)送完畢 TI=0； } //接收字節(jié) #pragma disable uchar ReceiveByte(uchar *byte,uchar *bMode) //形參：*byte——返回接收到的字節(jié)值 // *bMode——返回接收到的字節(jié)的方式位 //返回值：0—超時(shí)，1—成功接收 { TMOD %26;amp;=0xf0； TMOD |=0x01； //設(shè)置定時(shí)器0為方式1（16位） TH0=T_RESPONSE; TL0=0x00; //設(shè)置超時(shí)門限 TF0=0； TR0=1； //定時(shí)器0使能 While (!RI %26;amp;%26;amp; !TF0) ; //等待接收字節(jié)直至超時(shí) TF0=0； if(RI){ //已接收字節(jié) RI=0； *byte=SBUF; //返回字節(jié)值 *bMode=RB8; //返回方式位 return 1; }else{ //超時(shí) RI=0； return 0; } } (3)數(shù)據(jù)塊的傳送 這部分與下面的會話部分放在一個(gè)函數(shù)體內(nèi)實(shí)現(xiàn)。 （4）會話這是MDB會話控制的核心部分。根據(jù)需要傳送數(shù)據(jù)包，計(jì)算校驗(yàn)字節(jié)，控制方式位，在時(shí)序允許的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)接愛外設(shè)返回的數(shù)據(jù)，做出ACK或NAK等反應(yīng)。并且按照MDB/ICP標(biāo)準(zhǔn)中堆薦的方式處理異常情況，當(dāng)接受數(shù)據(jù)超時(shí)或校驗(yàn)和錯(cuò)時(shí)，重復(fù)發(fā)送命令多次，以增強(qiáng)容錯(cuò)性能。將接收到的數(shù)據(jù)返回給調(diào)用乾，并返回結(jié)果碼。源程序如下： //與外設(shè)會話，在調(diào)用之前確認(rèn)譯碼器選通MDB總線 uchar Session(uchar add,uchar dat[],uchar count) //形參：add——VMC發(fā)送的地址指令字節(jié) // dat[]——VMC發(fā)送的數(shù)據(jù)塊 // count——數(shù)據(jù)塊的大小 //返回值：0——外設(shè)應(yīng)答ACK //非0且小于0x80——外設(shè)應(yīng)答的數(shù)據(jù)塊的大小 //大于等于0x80——會話中出錯(cuò) //外設(shè)應(yīng)答的數(shù)據(jù)塊存放在全局?jǐn)?shù)組uchar recBuff[] { uchar data check,i,j,err; uchar data mode; for(j=0;j<5;j++){ //最多重復(fù)發(fā)送命令5次 check=0; err=0; TransmitByte(add,1); //發(fā)送地址字節(jié) Check +=add; //計(jì)算CHK For(i=0;i1) { //收到數(shù)據(jù)塊 if(check !=recBuff[i-1]){ //校驗(yàn)和錯(cuò) TransmitByte(NAK,0); err=ERR_CHECKSUM; } else{ //一切正常，發(fā)送ACK后跳出循環(huán) TransmitByte(ACK,0); break； } } else //收到外設(shè)傳來的ACK break； }//if(!err) Wait(T_RESPONSE); //防止與外設(shè)數(shù)據(jù)沖突 }//for j //返回接收到的數(shù)據(jù)塊大小或出錯(cuò)代碼 return err?err:(i-1)； } 本文使用DS5002FP實(shí)現(xiàn)了對MDB總線的控制與訪問。通過將MDB/ICP協(xié)議進(jìn)行分解，很好地實(shí)現(xiàn)了總線驅(qū)動。實(shí)踐證明該驅(qū)動程序穩(wěn)定、可靠，大大降低了上層界面開發(fā)的難度，提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性，節(jié)約了成本。