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计算机和单片机的串口通讯程序设计
【摘 要】 在串口通讯的基础上,对计算机和单片机进行通讯的协议进行了研究和分析,并对通讯模块进行了设计,突出对单片机端和计算机端的程序设计方法进行了重点研究,提出了一种程序设计思路即利用汇编语言和C+ + Builder 实现串口通讯.经研究发现,这种设计方法具有便于操作和稳定可靠的优势,可以在系统中应用.
【关键词】 串口通讯 单片机 程序设计
不同的独立系统之间互相进行数据的交换叫做通信,通信的目的就是实现数据的传递和交换.计算机课进行实施监控并和监控设备之间进行通讯,这一优势常被应用在现代工业控制中.上位机向现场发送命令,对下层实时监控.数据收集器是上位机向现场设备发号施令的必备工具[1].由于简单的结构和较快的执行力和较强的抗干扰能力,串行通信在数据收集和过程控制等领域应用的十分广泛.在整个系统的设计过程中,计算机要向步进电机发送数据和指令,因此就需要通讯系统对计算机和步进驱动系统之间的数据交换进行处理.也就是计算机和单片机之间的通讯[2].
这套系统主要包括首发段、数据转换接口以及数据传送通道.软件在设计的过程中,采用的是汇编和C+ + 编程.使用CPU 硬件特性可直接作为汇编语言进行编程,并且它设计程序快、可读性好、代码转换质量高,将其用于单片机编程,而采用C+ + Builder 编写上位机界面软件具有界面友好、可运行任务多的优势,同时可以选择性的向某一个下位机单独发送指令.
一、串口通讯的选择
串行通讯的标准接口主要有RS-232, RS-485, U SB 接口,IEEE-1394 等. 这些接口具有不同的特点和优势,因此擅长应用的领域也不同.RS-485, 具有较强的抗干扰能力,因此在工业生产中应用比较广泛；USB 接口和IEEE-1394 数据传输比较快,但不是所有计算机和系统都支持这种接口；RS-232 串行接口被誉为在低速率通讯中增加通讯距离的单端标准,在通信领域应用广泛,对这几种接口进行综合评价,RS-232 性能高、优惠、实用性强,因此是进行端口通讯最为合适的一个.
RS-232 接口在现代计算机中是必不可少的,其包括两个端口,分别是COM1 和COM2,普通情况下计算机是将COM1 口用9 引脚接口接出.新一代计算机则用9 引脚接头将RS-232 接口全部接出[3].为了促进数据传输的可靠性,本系统采用了三线制接法,即用RS-232 端口的地端、接受数据和发送数据三引脚和外部进行连接.
二、串口通讯的程序设计
串行通讯的程序设计由3 方面组成,分别是单片机的通信程序、计算机的通讯程序和双方的通信协议.
2.1 通信协议
（1） 将串行通信端口设置为1, 波特率设置为2400bps,数据位数为8 位.
（2）如果单片机正在进行数据的采集,收到数据中的第一个字节是48 或49 ,则进行数据分配,或者判定数据流是否为“stop”,若是则向电机发送停止的指令.
2.2 单片机通讯程序设计
（1）串口中断接受程序
该程序主要负责接受微机发送至单片机的数据,并将数据存入指定内存.设计系统过程中,由于计算机只能向单片机发送数据包和停止的指令,数据量较小,且具有足够的缓存区域,所以在设计过程中可省去软件的握手,有助于提高CPU 的利用率.
（2）步进脉冲发送子程序
使用单片机的定时器定时取反单片机的P1.5 端口产生脉冲,定时器从16 位技术开始延时,也就是从某一初值开始计数到65535 停止,之后对p1.5 端口进行取反,产半个脉冲,再将定时器设置成初值[4].
（3）指令判断程序
在串口中断中可调用指令判断程序.计算机发送数据到单片机,单片机接受后将RI 位置高向CPU 请求中断,并进入串口处理子程序,先对第一个数据进行判断,若为48 则为正传指令,置高p1.4,并对加下来的5 个字节进行接受,从而对步进电机的速度与步数进行判断,若第一个数据为49,则是反传指令.若两种情况都不是,则判断是否为“stop”指令.
（4）发送中断处理程序
主要是为了向微机发送数据,发送中断处于禁止状态,只有在通信处理程序对微机发来的数据进行过处理之后,才会将1 写入单片机,计算机受到信号,则说明单片机执行完了计算机发送过来的指令,此时单片机将串口中断,发送完重新打开,回到主程序.
参 考 文 献
[1] 魏延萍. 基于 VB6.0 的 PC 机与单片机串口通讯的实现 [J]. 信 息技术,2011,7:38-40
[2] 郭树涛, 靖永志. 基于 FPGA 的串口通讯设计 [J]. 北京电子科技学院学报,2006,14(4):74-78
[3] 方喜波. 基于 FPGA 串口通讯的开发[J]. 计算机与信息技术 ,2009,(z2):27-29
[4] 夏宇闻.Verilog 数字系统设计教程 [M]. 北京: 北京航空航天大学出版社,2003
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