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RS232C串行通訊接口的應(yīng)用(下篇)

作者：溫正偉軟件和通訊協(xié)議實例中的軟件可以分為上位機(jī)和下位機(jī)。下位機(jī)是由AT89C51與其固件程序組成，上位機(jī)則是由DELPHI編寫的串口應(yīng)用程序。上位機(jī)程序主要負(fù)責(zé)向RS232C發(fā)送主控信號和接收處理返回的信號，下位機(jī)則用于接收電腦主機(jī)從RS232C發(fā)送過來的主控信號再根據(jù)信號的內(nèi)容作出相應(yīng)的控制。上位機(jī)和下位機(jī)通訊時應(yīng)先預(yù)定通訊所用的速率和格式，這里選用9600波特，8數(shù)據(jù)位，1停止位，無校驗位。為了保證單片機(jī)在接收到控制字符時不會誤動作，我用設(shè)定了一個簡單的通訊協(xié)議，協(xié)議為4個字節(jié)，只有當(dāng)前后兩個用于校驗的字節(jié)都為0x61時，中間的控制字才為有效。如果對通訊的可靠性要求高的話，應(yīng)用到CRC等算法來產(chǎn)生校驗字節(jié)。協(xié)議說明如下：字節(jié) 數(shù)值范圍 含義B1 0x61（也可以改為0x00-0xFF） 用于和B4組成簡單的命令有效標(biāo)識，也可以做為主控板的ID(更改此值要在單片機(jī)程序中修改)B2 0x00-0x04 0x00-0x02分別為表示控制89C51的P0，P1，P2口。當(dāng)B2B3都為0x03時，關(guān)閉P0，P1，P2。當(dāng)B2B3都為0x04時運行89C51內(nèi)置測試程序。B3 0x00-0xFF 向P口輸出的數(shù)據(jù)。B4 同B1 只有B1，B4為一樣值時命令才有效。表1　實例中程序所使用的簡單通訊協(xié)議注：文中"0x"表示十六進(jìn)制，如發(fā)送0x61,0x0,0x0A,0x61，則這時AT89C51的P0口為0x0A（二進(jìn)制為00001010）,P0.1,P0.3腳為高電平，P0口其它引腳為低電平。在單片機(jī)完成命令后會向串口發(fā)送剛才收到4個字節(jié)的字符，上位軟件也可以根據(jù)這個確認(rèn)下位機(jī)是否順利完成命令。本實例提供了單片機(jī)固件的C語言源程序和window下的V1.0示例程序源代碼(DELPHI)。V1.0的演示程序界面見圖七。示例程序的使用也是很簡單的，把實例電路連接到電腦的COM1口上，運行示例程序，這時點擊"內(nèi)置測試"24個繼電器就會逐個閉合一段時間又?jǐn)嚅_，完成后程序會彈出如圖七的成功對話框，如點擊程序界面上編號的選項框則相應(yīng)P口上的繼電器閉合或斷開。上述的所有源碼程序和可執(zhí)行文件都可在本期的附加光盤上找到，更多更新的相關(guān)資料可以訪問筆者的網(wǎng)站http://www.cdle.net。（源碼程序可在這點擊下載

）圖7：示例軟件界面RS232C串口的基本知識圖八是RS232C的DB25針連接器，其引腳排列和名稱見表2。在這25個引腳中包含了兩個信道，分別為主信道和次信道，其中有4個數(shù)據(jù)線，11個控制線，3個定時信號線和2個信號地。次信道為輔助串行通道，其傳輸速率與主信道要低得多，其它功能都一樣，但較少的使用到。在AT、ATX型的PC和新其它新型的PC只提供一到兩個的只有主信道的RS232C串口，它們通常是使用DB9插針型連接器安裝在PC后面板上，在BIOS或操作系統(tǒng)中稱之為COM1、COM2（這個設(shè)備號也用于程序編寫中，也可以用COM3，COM4等），外觀和引腳定義分別見圖三和圖九，實例電路就是要使用它來進(jìn)行和電腦進(jìn)行通訊。圖8：DB25型連接器圖9：DB-9型連接器引腳號名　稱1保護(hù)地2發(fā)送數(shù)據(jù)TxD3接收數(shù)據(jù)RxD4請求發(fā)送RTS5清除發(fā)送CTS6數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備好DSR7信號好GND8載波檢測CD9保留，供測試用10保留，供測試用11未定義12次信道載波檢測13次信道清除發(fā)送14次信道發(fā)送數(shù)據(jù)15發(fā)送器時鐘TxC16次信道接收數(shù)據(jù)17接收器時鐘RxC18未定義19次信道請求發(fā)送20數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好DTS21信號質(zhì)量檢測22振鈴指示RI23數(shù)據(jù)信號速率選擇器24終端發(fā)送器時鐘25未定義表2　RS232C的引腳定義RS232C的引腳很多。但在業(yè)余的電子制作中主要用到的是RxD/TxD(數(shù)據(jù)收發(fā)引腳)，它也是在上面實例制作中用到的引腳。RxD(Received Data)為串行數(shù)據(jù)接收端，用于接收數(shù)據(jù)用。TxD(Transmitted Data)為串行數(shù)據(jù)發(fā)送端。其它的控制腳使用時就要注意軟件中的功能和電平的狀態(tài)。當(dāng)兩個設(shè)備都有RS232C串行接口時，只要把它們的RxD、TxD交叉相連就可以用實現(xiàn)串行通訊了，如圖十的連接方式就可以用于兩臺電腦之間的通訊。當(dāng)兩設(shè)備的接口電平不相同時就要根據(jù)上面提到的EIA和TTL電平轉(zhuǎn)換的問題。實際上實例電路也是用到了圖十的連接方式只不過是多用了電平轉(zhuǎn)換。串行通信時，數(shù)據(jù)和聯(lián)絡(luò)信號都是用同一根信號線來傳送的，這就要求收發(fā)遵守以下幾點：1） 雙方約定的通信的速率（波特率），如在實例中單片機(jī)和電腦都是使用9600波特。2） 雙方約定的數(shù)據(jù)格式（幀格式），其中包含控制信息應(yīng)該有明確的定義，如實例中簡單的通訊協(xié)議。3） 接收方應(yīng)如何得知一段數(shù)據(jù)的開始和結(jié)束（幀同步），如實例中簡單協(xié)議中的B1，B4。4） 接收方如何判斷收到的數(shù)據(jù)的正確性（數(shù)據(jù)校驗）。5） 接收方如何從位流中正確地采樣到位數(shù)據(jù)（位同步）。6） 收發(fā)出錯時如何外理（出錯外理）。圖10：最簡單的串口連接方式根據(jù)同步方式的不同，串行通信又分為兩類，異步通信和同步通信。同步通信時除了需要發(fā)送數(shù)據(jù)線，接收數(shù)據(jù)線和信號地線以外，還需要一根時鐘信號線，時鐘信號用于同步數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，傳送時是先讀取同步位，兩設(shè)備的同步模式一樣時數(shù)據(jù)開始傳送，直到送完數(shù)據(jù)塊，發(fā)送大的數(shù)據(jù)塊時要周期性的重發(fā)同步字符。同步通信主要是應(yīng)用于高速數(shù)據(jù)傳送場合。而在實例中用到的是最簡單的異步通信，它不需要上述的時鐘信號線，只要發(fā)送數(shù)據(jù)線、接收數(shù)據(jù)線和信號地線就可以了。異步通信發(fā)送的數(shù)據(jù)是以每次一個字符形式發(fā)出，接收端的同步是通過檢測包含在每個字符的開始和結(jié)束外的同步位而形成，這就造成20%冗余時間，使速度通訊速度變慢。在業(yè)余的制作中通常是使用異步通信，在編寫程序時只要做到上位機(jī)和下位機(jī)的使用同樣的波特率、數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位和有奇偶校驗位就可以實現(xiàn)簡單的RS232C異步通信。當(dāng)然異步通信也可實現(xiàn)多種傳輸制式，如單工、半雙工和全雙工通信鏈路，這里不做詳細(xì)說明了。RS232C接口在幾乎每一臺臺式PC電腦中被使用，在一些新式的筆記本電腦也許只會有USB接口，這時可以用USB轉(zhuǎn)RS232C的設(shè)備取得RS232接口。在你的智能電子制作中不如加入對它的使用，一定會給你的制作或發(fā)明增色不少，如我們可以在一些要讀數(shù)、采集的儀表中加入串口采集或控制這樣就可以用電腦強(qiáng)大的處理能力去處理相關(guān)的數(shù)據(jù)，也可以在一些要用到電腦控制的電路制作中用到串口。圖一、二、十一是本文實例制作的實物圖，關(guān)于它的PCB和相關(guān)的制作資料請訪問筆者的主頁http://www.cdle.net，如有相關(guān)問題和建議也可以聯(lián)系筆者Email：pnzwzw@cdle.net。圖11：實物圖零件 數(shù)量 備注AT89C51 1AT89C52,AT89S51/52均可直接代用DB9插座 111.0592M晶振 1發(fā)光二極管 110K電阻 2以下零件只包括一個主控板和一個繼電器控制板1K電阻 118.2K電阻 110K8位排阻 1IN4148 9BC547 2其它同類管子也可30p瓷片電容 210uF電解電容 110pin扦針 59012 85V繼電器 8如用大于5伏的繼電器需更改驅(qū)動電路10pin接線 1表3　零件表