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基于单片机技术的多机通信系统设计

【摘要】随着我国经济不断发展,通信行业发展势头良好,使得信息交流更加高效、及时.将单片机技术与多机通信系统相结合能显著提高通信稳定性,具有重要意义.本文详细论述了基于单片机技术的多机通信系统设计方案,希望能以此优化系统的各项性能.

【关键词】单片机技术多机通信系统通信方式和模式设计方案

通信技术在现代社会发展中占有举足轻重的地位,需加强重视,利用单片机技术可提高多机通信系统的可靠性与高效性.与发达国家相比,我国在这方面的研究起步较晚,还存在较多问题急需解决,应积极探索研究,实现多机通信系统的改革创新.

一、单片机与多机通信系统概述

1.1 单片机的概念与发展现状

单片机是指一个集成在一块芯片上的完整计算机系统,具有多种数据处理功能,在多种系统尤其是嵌入型系统中应用效果良好.单片机具有体积小、效率高、经济安全的特点,在众多行业中都有广泛应用,例如家电行业、交通行业、金融行业及通信行业等.现如今,人们对单片机技术的要求越来越高,传统的单机控制已经无法满足需求,通过单片机实现多机协调已经成为科技发展的必然趋势,具有重要的现实价值与参考价值.

1.2 多机通信介绍

多机通信系统利用单片机（至少两台以上）形成一个网络结构,将单片机和多机通信系统的优势相结合,通过多台设备间的数据传输完成通信任务.多机通信系统中只有一台主机,配置多台从机辅助完成通信工作,主机发出相关指令,同时进入中断服务程序,从机立即响应,将接收到的指令与本机地址进行比较,对比结果一致则根据指令执行通信任务.在多机通信系统设计中,设计人员应严格按照标准步骤展开工作,将主机2 设置为0,将多台从机的2 设为1,确保从机准确接受主机发送的信息数据.从机接收相关指令后会将2 清除,以此实现正常接受指令的功能,同时将结果反馈给主机,主机审查合格后退出中断服务程序,等待下一个通信任务[1].

1.3 通信方式和模式

基于单片机的多机通信系统得到了扩展,产生了多种通信方式和模式,工作人员可根据不同的通信需求进行合理选择,从而确保通信的可靠性与稳定性.多机通信系统的通信方式主要有并行通信和串行通信两种.并行通信更加注重通信速度,单片机技术的融入可通过多个并行通道进行数据传输,系统传输速度大幅度提升.同时并行通信方式还具有传输质量高的特点,信息不易失真,不足的是无法实现远距离通信传输,一定程度上限制了通信行业的前进脚步.串行通信方式的出现解决了这一问题,虽然传输速度缓慢,但远距离传输也不会丢失数据.

二、基于单片机技术的多机通信系统设计

单片机是多机通信系统中不可或缺的组成部分,利用自身具备的数据处理技术与超大规模集成电路技术保证了信息通信的高效性与稳定性.工作人员基于单片机技术设计多机通信系统时需明确设计内容（如图1）,综合考虑方方面面的影响因素,从而制定科学合理的设计方案,提升整体设计水平.同时还应提高自身的专业能力与综合素质,避免因人为失误造成不良影响,降低多机通信系统的运行效率.

2.1 网络协议设计

多机通信系统中,多台设备共用一个服务器,传统的TPP/IP 协议虽然能保证系统稳定运行,但随着通信任务增多,还需建立新的网络通信协议,为系统服务端与客户端的多机数据通信提供制度保障,以免降低通信质量,阻碍通信行业的快速发展.通信任务执行过程中,系统的服务端根据实际需要发出命令咨询,等待从机客户端的回复,如果第一次回复内容与协议内容存在出入,可再次询问,如果回复结果与上一次相同,信息通信任务便会终止,向下一个客户端传达指令,如此循环,直到从机客户端的回复内容与网络协议完全一致才能进行传输[2].如果所有从机客户端的咨询回复内容都与协议内容不同,则表示数据传输失败,数据信息会按原路返回.值得注意的是,工作人员进行网络协议设计时需注重细节问题,以此确保多机通信系统正常有序的运行.

2.2 网络拓扑设计

网络拓扑结构是多机通信系统设计中的重要内容,与系统的整体运行质量息息相关.在多机通信系统网络拓扑结构中,服务机会按照一定次序向从机客户端发送询问指令,如果分配发送时间超过一定值便会发出停用命令,将网络总线的使用权移交给其他客户端.以网络拓扑结构为基础,多机通信系统发出的数据信息会显示在所有从机客户端上,使得网络信号更加安全可靠.服务机、接口电路、客户机是网络拓扑结构的构成元件（如图2）,设计人员需根据实际进行合理安排,并考虑单片机技术的应用,提高该项设计的科学性与合理性,进而促进多机通信系统的良好发展.

2.3 接口电路功能设计

网络接口是多机通信系统提交、中继数据信息的关键结构,能够实时显示网络状态信号,并让各个从机端口形成同构.从单片机角度出发设计网络接口,工作人员需注意如下事项.首先,明确通信系统的功能需求,保证每一个网络接口都能发挥最大功用,进而优化多机通信系统的整体质量.其次,安排四台单片机接收、处理数据信息,并保证每一台单片机都能有一个独立端口.再则,增设网络状态信号接口,保证多机通信系统在任何状态下都能与单片机稳定连接.当通信系统处于待机状态时,单片机不会接受任何工作指令,系统中无数据传输信号存在,增设的网络状态信号接口会变成低电平,单片机能支撑整个网络状态,为后续的数据传输与接收做好铺垫.

2.4 服务机和客户机协议设计

服务机和客户机是多机通信系统运行中涉及的两个重要设备.服务机的作用是发送询问数据包,设计人员需合理设置发送间隔时间,在不影响通信质量的前提下尽可能增加发送次数,以此提高数据传输效率.举例来说,如果一台服务机对应62 台客户机,发送间隔时间一般为三百八十四分之一秒.服务机根据当前询问地址判断后续工作内容,如果询问数据包未在设定时间内达到,将进行错误标记,查看客户机后再合理利用总线使用权进行处理[3].设计客户机协议时,工作人员需注意客户机是否能及时准确的接收有效数据.对于超时的数据包,得到相关命令后可重新接收.简单来说,客户机协议就是发送方与接收方之间数据包查询和确认的过程,此协议的科学性、时效性与网络资源配置效率密切相关,因此,设计人员需加强重视,保证多机通信系统稳定运行.

2.5 其他结构设计

以单片机技术为支撑的多机通信系统（如图3）在实际应用中效果良好,有利于提高信息传输速度,对人们的生活与工作产生了积极影响.设计人员除了应注意上述几项主要设计内容外,还需关注其他结构设计,以免使多机通信系统运行中存在安全隐患.首先,尽可能完善系统的服务端功能,保证系统运行时能准确读取ADC 数据.其次,保证多机通信系统能在单片机技术的协助下接管客户机网络,并根据需要控制风机开关,自动显示电视角度数据,从而提高多机通信系统的自动化与智能化水平,为通信行业的健康发展打好基础.再则,及时接收服务机咨询,确认数据是否发送成功,以免降低系统的工作效率.最后,有效控制键盘（如图4）、读取客户机地址,显示环境温度.受单片机运行特点影响,多机通信系统中的单个设备还需安装独立驱动程序,以免因某一设备故障导致整个系统瘫痪,造成不必要的经济损失.

三、总结

综上所述,单片机技术对多机通信系统的综合功能有着至关重要的影响,将其与通信技术进行有机结合,可提高多机通信系统的运行质量与效率.设计人员需明确设计要点,满足人们对多机通信系统性能的高要求,进而为通信行业的快速发展提供有效助力.

参考文献

[1] 孙慧,汤宇. 单片机多机串行通信设计方法分析[J]. 职业,2013,(26): 130-131.

[2] 商慧颖. 单片机技术在通信机房环境监控系统开发中的应用[J]. 信息与电脑,2015,(12):28-29,34.

[3] 秦国庆. 单片机技术在网络通信中的应用研究[J]. 科技传播,2017,9(17):88-89.

单片机技术论文范文结:

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