匯編語言實現(xiàn)串口通信(PC和單片機間)

8.用C語言或匯編語言實現(xiàn)串口通信〔PC和單片機間〕上位機和下位機的主從工作方式為工業(yè)控制及自動控制系統(tǒng)所采用。由于PC機分析能力強、處理速度更快及單片機使用靈活方便等特點，所以一般都將PC機作為上位機，單片機作為下位機，二者通過RS-232或者RS-485接收、發(fā)送數(shù)據和傳送指令。單片機可單獨處理數(shù)據和控制任務，同時也將數(shù)據傳送給PC機，由PC機對這些數(shù)據進行處理或顯示1硬件電路的設計MCS-51單片機有一個全雙工的串行通訊口UART，利用其RXD和TXD與外界進行通信，其內部有2個物理上完全獨立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF，可同時發(fā)送和接收數(shù)據。所以單片機和PC機之間可以方便地進行串口通訊。單片機串口有3條引線:TXD(發(fā)送數(shù)據),RXD(接收數(shù)據)和GND(信號地)。因此在通信距離較短時可采用零MODEM方式，簡單三連線結構。IBM-PC機有兩個標準的RS-232串行口，其電平采用的是EIA電平，而MCS-51單片機的串行通信是由TXD(發(fā)送數(shù)據)和RXD(接收數(shù)據)來進行全雙工通信的，它們的電平是TTL電平;為了PC機與MCS-51機之間能可靠地進行串行通信，需要用電平轉換芯片，可以采用MAXIM公司生產的專用芯片MAX232進行轉換。電路如圖1所示。硬件連接時，可從MAX232中的2路發(fā)送器和接收器中任選一路，只要注意發(fā)送與接收的引腳對應關系即可。接口電路如圖3.5所示?？傮w設計按照整體設計思路方案繪制原理圖如下所示：2系統(tǒng)軟件設計軟件設計分上位機軟件設計和下位機軟件設計。這兩局部雖然在不同的機器上編寫和運行，但它們要做的工作是對應的:一個發(fā)送，另一個接收。為了保證數(shù)據通信的可靠性，要制定通信協(xié)議，然后各自根據協(xié)議分別編制程序?，F(xiàn)約定通信協(xié)議如下:PC機和單片機都可以發(fā)送和接收。上位機和下位機均采用查詢方式發(fā)送控字符和數(shù)據、中斷方式接收控制字符和數(shù)據。采用RS-232串口異步通信，１上位PC機與下位單片機異步串行通信的通信協(xié)議為了保證可靠的通信，必須有一套完善的通信協(xié)議。分布式控制系統(tǒng)中的每臺單片機均有唯一的番號。通信開始時，先由ＰＣ機呼叫被叫單片機的番號，單片機在接收到微機的呼叫后，首先判斷是不是自己的番號，如果是，那么發(fā)送呼叫應答信號，否那么不予理睬。微機在接收到呼叫應答信號之后，將向單片機發(fā)出通信命令字符串。以下是上位ＰＣ機協(xié)議的格式：單片機號單片機號命令碼命令碼停止標志其中，單片機號代表現(xiàn)場第幾臺單片機，占用１個字節(jié)，發(fā)送兩次的目的是為了防止干擾；命令碼那么代表上位機向下位機發(fā)布的工作命令，它也占用１個字節(jié)，發(fā)送兩次的目的也是為了防止干擾。而停止標志那么說明一次命令發(fā)送完畢。使用時可依據該標志判斷上位機的命令是否發(fā)送完畢。下位機協(xié)議格式如下：數(shù)據塊校驗位該格式中，數(shù)據塊為下位機上傳到上位ＰＣ機的數(shù)據。校驗位那么用于ＰＣ機對收到的數(shù)據進行奇偶校驗〔占１個字節(jié)〕。校驗正確后，可將數(shù)據寫入內存，否那么發(fā)出數(shù)據傳輸錯誤信息，以要求單片機重新傳輸數(shù)據。另外，作為一個完整的通信協(xié)議，只有上述約定還不夠，還必須在發(fā)送和接收數(shù)據的時間間隔上加以限制。否那么，很可能由于某些原因而造成無限制的等待對方應答，使整個系統(tǒng)處于工作不正常狀態(tài)，或者延誤其它動作的處理。具體時間限制可根據通信內容、ＣＰＵ處理速度，再加上適當?shù)挠嗔縼泶_定。2單片機通信程序設計單片機的數(shù)據通信由串行口完成，定時器T1作為波特率發(fā)生器，其波特率要與PC機一致。數(shù)據的傳送格式為1位起始位、8位數(shù)據位和1位停止位。采用中斷方式發(fā)送和接收數(shù)據，定時器T1設置為工作工作模式2，串行口設置為工作方式3，由第9位判斷停止。具體的程序流程圖見下。①單片機中斷方式接收程序當PC機不發(fā)送任何數(shù)據的時候，從機單片機始終處于等待狀態(tài)〔P.〕，直到PC機發(fā)送數(shù)據過來。由于PC機在發(fā)送有效數(shù)據之前會加一個開始符〔FFH〕，在有效數(shù)據之后會加一個開始符〔7FH〕，所以單片機接收到主機發(fā)送來的FFH之后，置RAM存貯單元的初始地址30H單元，用來放緊接著接收的數(shù)據，程序中還用了一個計數(shù)器COUNTER來計接收到的數(shù)據位數(shù)，直到接收到7FH為止。單片機接收主程序MAIN及中斷效勞程序STR清單如下：COUNTEREQU40HPOINTEQU41HORG0000HLJMPMAINORG0023HLJMPSRTMAIN:MOVSP,#60HMOVTMOD,#20H;定時器T1的方式2MOVPCON,#00H;串行口波特率控制位MOVTH1,#0F4H;2400Kb/sMOVTL1,#0F4HMOV30H,#15MOVCOUNTER,#1MOVR0,#30H;接收數(shù)據存放區(qū)MOVR1,#30HSETBTR1;開始計數(shù)CLRET1;清定時中斷MOVSCON,#50H;串行口控制存放器給值SETBEA;開總中斷SETBES;開串行口中斷MOVIP,#10HMAIN1:ACALLDISPSJMPMAIN1SRT:PUSHACCPUSH01HJBCRI,GETSJMPEXITGET:MOVA,SBUFCJNEA,#0FFH,GET1;判斷是否為開始字符，不是跳GET1放數(shù)據存貯MOVR0,#30H;是開始符就置存貯區(qū)首地址30H，計數(shù)器清0并跳出中斷MOVCOUNTER,#0SJMPEXITGET1:CJNEA,#07FH,GET2判斷是否為結束符，不是跳GET2放數(shù)據存貯區(qū)MOVR5,COUNTER;是結束符，放發(fā)送緩存區(qū)開始字符INCR5MOVPOINT,#30HMOVSBUF,#255SJMPEXITGET2:MOV@R0,AINCR0INCCOUNTEREXIT:POP01HPOPACCRETI②單片機中斷方式發(fā)送程序由于本次設計的系統(tǒng)要實現(xiàn)的功能是將PC機送到單片機的數(shù)據回送到PC機，所以單片機要在接收完PC機數(shù)據后立即將數(shù)據回送到PC機。也就是說要將RAM存貯單元的初始地址30H單元內數(shù)據逐一發(fā)送出去。程序框圖見下。單片機發(fā)送主程序MAIN及中斷效勞程序SEND清單如下：COUNTEREQU40HPOINTEQU41HORG0000HLJMPMAINORG0023HLJMPSRTMAIN:MOVSP,#60HMOVTMOD,#20H;定時器T1的方式2MOVPCON,#00H;串行口波特率控制位MOVTH1,#0F4H;2400Kb/sMOVTL1,#0F4HMOV30H,#15MOVCOUNTER,#1MOVR0,#30H;接收數(shù)據存放區(qū)MOVR1,#30HSETBTR1;開始計數(shù)CLRET1;清定時中斷MOVSCON,#50H;串行口控制存放器給值SETBEA;開總中斷SETBES;開串行口中斷MOVIP,#10HMAIN1:ACALLDISPSJMPMAIN1SRT:PUSHACCPUSH01HJBCRI,GET;判斷是否為接收，是跳GET接收程序，否執(zhí)行發(fā)送程序CLRTIDJNZR5,SEND1SJMPEXITSEND1:MOVR1,POINTMOVA,@R1MOVSBUF,AINCR1MOVPOINT,R1SJMPEXITEXIT:POP01HPOPACCRETI③單片機顯示程序單片機顯示局部可以用來檢測接收到的數(shù)據是否正確，單片機顯示程序主要將接AT89C51從串行口收到的數(shù)據顯示出來。在程序設計中，在AT89C51RAM存貯器中的四個顯示緩沖器單元30H－34H，分別存放著由PC機方發(fā)送過來的數(shù)據，AT89C51的P2口掃描輸出總是只有一位為高電平，即4位顯示器中僅有一位公共陰極為低電平，其它位為高電平，AT89C51的P0口相應位〔陰極為低〕的顯示數(shù)據的段數(shù)據，使該位顯示出一個字符，其它們?yōu)榘?，依次地改變P2口輸出為高的位，P0口輸出對應的段數(shù)據，4位顯示器就顯示出由緩沖器中顯示數(shù)據所確定的字符。程序框圖見下：單片機顯示子程序清單如下：DISP:PUSHACCMOVDPTR,#TABMOVR1,#30HMOVA,COUNTERJZDISP2;沒有接收到數(shù)據，跳出DISP繼續(xù)顯示P.等待狀態(tài)MOVR2,AMOVR6,#08HDISP1:MOVA,@R1CPLAANLA,#0FHMOVCA,@A+DPTRMOVP0,A;送字形碼到P0口MOVA,R6MOVP2,A;送位控制到P2口RRAMOVR6,ADJNZR7,$INCR1DJNZR2,DISP1;判斷接收位數(shù)DISP2:MOVR1,#30HPOPACCRETTAB:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHDB77H,7CH,39H,5EH,79H,0F3HEND3PC機通信程序PC通信程序采用VisualBasic語言編程，VB提供了串行端口控制Mscomm來為應用程序提供串行通訊。該控件屏蔽了通信過程中的底層操作，我們可以設置、監(jiān)視Mscomm控件的屬性和事件，結合Timer控件即可完成對串行口的初始化和數(shù)據的輸入輸出工作。主程序按照通信協(xié)議的要求，首先確定波特率和信息幀格式，然后調用發(fā)送子程序將鍵盤輸入的數(shù)據發(fā)送出去，為了使主機能夠對整個檢測過程進行控制，須要在發(fā)送命令以后設定等待的時間，也可以通過條件判斷下一步是發(fā)送還是接收命令。對發(fā)送的命令，可能是文本方式或二進制代碼。在發(fā)送二進制代碼時，應特別注意發(fā)送的格式。PC機通信程序清單：PrivateSubCommand1_Click()DimoutstringAsStringDimiAsIntegerDimdeAsIntegeroutstring=Text1.TextMSComm1.RThreshold=Len(Text1.Text)+2MSComm1.Output=Chr(255)Fori=1ToLen(outstring)MSComm1.Output=Chr(Asc(Mid(outstring,i,1))-48)NextiMSComm1.Output=Chr(127)EndSubPrivateSubCommand2_Click()Text2.Text=""EndSubPrivateSubCommand3_Click()IfMSComm1.PortOpen=FalseThenMSComm1.PortOpen=TrueCommand3.Caption="關閉端口"ElseMSComm1.PortOpen=FalseCommand3.Caption="翻開端口"EndIfEndSubPrivateSubForm_Load()MSComm1.CommPort=1'定義用端口COM1MSComm1.Settings="2400,n,8,1"'波特率，無奇偶校驗,8位數(shù)據,1位停止位MSComm1.PortOpen=True'翻開端口Command3.Caption="關閉端口"EndSubPrivateSubMSComm1_OnComm()DimlenthAsInteger,iAsIntegerlenth=Len(Text1.Text)+2ReDiminstring(1Tolenth)AsIntegerSelectCaseMSComm1.CommEventCasecomEvReceiveFori=1Tolenthinstring(i)=MSComm1.Input(0)NextiEndSelectText2.Text=""Fori=1TolenthIfinstring(i)<>255Andinstring(i)<>127ThenText2.Text=Text2.Text&instring(i)EndIfNextiEndSubPrivateSubTimer1_Timer()Text3.Text=DateText4.Text=Time()EndSubPrivateSubTimer2_Timer()Text1=Text1+1IfText1>9999ThenText1=1000Command1_Click7EndSub附：單片機通信程序清單：COUNTEREQU40HPOINTEQU41HORG0000HLJMPMAINORG0023HLJMPSRTMAIN:MOVSP,#60HMOVTMOD,#20H;定時器T1的方式2MOVPCON,#00H;串行口波特率控制位MOVTH1,#0F4H;2400Kb/sMOVTL1,#0F4HMOV30H,#15MOVCOUNTER,#1MOVR0,#30H;接收數(shù)據存放區(qū)MOVR1,#30HSETBTR1;開始計數(shù)CLRET1;清定時中斷MOVSCON,#50H;串行口控制存放器給值SETBEA;開總中斷SETBES;開串行口中斷MOVIP,#10HMAIN1:ACALLDISPSJMPMAIN1;********中斷效勞子程序**********SRT:PUSHACCPUSH01HJBCRI,GET;判斷是否為接收，是跳GET接收程序，否執(zhí)行發(fā)送程序CLRTIDJNZR5,SEND1SJMPEXITSEND1:MOVR1,POINTMOVA,@R1MOVSBUF,AINCR1MOVPOINT,R1SJMPEXITGET:MOVA,SBUFCJNEA,#0FFH,GET1;判斷是否為開始字符，不是跳GET1放數(shù)據存貯區(qū)MOVR0,#30H;是開始符就置存貯區(qū)首地址30H，計數(shù)器清0并跳出中斷MOVCOUNTER,#0SJMPEXITGET1:CJNEA,#07FH,GET2;判斷是否為結束符，不是跳GET2放數(shù)據存貯區(qū)MOVR5,COUNTER;是結束符，放發(fā)送緩存區(qū)開始字符INCR5MOVPOINT,#30HMOVSBUF,#255SJMPEXITGET2:MOV@R0,AINCR0INCCOUNTEREXIT:POP01HPOPACCRETI;*********顯示程序**********DISP:PUSHACCMOVDPTR,#TABMOVR1,#30HMOVA,COUNTERJZDISP2;沒有接收到數(shù)據，跳出DISP繼續(xù)顯示P.等待狀態(tài)MOVR2,AMOVR6,#08HDISP1:MOVA,@R1ANLA,#0FHMOVCA,@A+DPTRMOVP0,A;送字形碼到P0口MOVA,R6MOVP2,A;送位控制到P2口RRAMOVR6,ADJNZR7,$INCR1DJNZR2,DISP1;判斷接收位數(shù)DISP2:MOVR1,#30HPOPACCRETTAB:DB3FH,06H,5BH,4FH,66H,6DH,7DH,07H,7FH,6FHDB77H,7CH,39H,5EH,79H,0F3HENDPC機通信程序清單：PrivateSubCommand1_Click()DimoutstringAsStringDimiAsIntegerDimdeAsIntegeroutstring=Text1.TextMSComm1.RThreshold=Len(Text1.Text)+2MSComm1.Output=Chr(255)Fori=1ToLen(outstring)MSComm1.Output=Chr(Asc(Mid(outstring,i,1))-48)NextiMSComm1.Output=Chr(127)EndSubPrivateSubCommand2_Click()Text2.Text=""EndSubPrivateSubCommand3_Click()IfMSComm1.PortOpen=FalseThenMSComm1.PortOpen=TrueCommand3.Caption="關閉端口"Else