計算機串口與單片機通訊測試系統的實(shí)現

1 引　言

串行通訊接口標準經(jīng)過(guò)使用和發(fā)展，目前已有多種，不過(guò)都是在RS-232C的基礎上改進(jìn)而形成的。RS-232C標準是美國EIA（電子工業(yè)聯(lián)合會(huì )）與 BELL公司一起開(kāi)發(fā)并于1969年公布的通訊協(xié)議。因此，他作為一種標準，目前已在微機通訊接口中被廣泛采用，他不僅已被內置于每臺計算機，同時(shí)也已被內置于從微處理器到主機的多種類(lèi)型的計算機及其相連設備。而串口與單片機的通訊技術(shù)可以解決多臺下位機的多內容同時(shí)顯示，還可以方便地完成多機通訊技術(shù)、多數據處理等優(yōu)點(diǎn)。但是當同時(shí)用到兩種通信方式時(shí)，很可能產(chǎn)生串口沖突或其他不可預料的錯誤，對開(kāi)發(fā)工作極其不利。

所以，此系統解決了這種開(kāi)發(fā)中的問(wèn)題，依靠軟件仿真數據信號的發(fā)送、接收和多種通訊方式的測試。利用簡(jiǎn)單的硬件連接去檢測串口和單片機通訊是否能正常工作。

2 系統硬件組成

由圖1可看出，該系統主要由軟硬件兩部分構成，硬件平臺是由PC機串口發(fā)送到下位機一條通道。圖中光耦電路完成PC機信號RS-232電平到TTL電平的轉換。當PC機輸入口為RS-232高電平時(shí)，二極管VD1及光耦電路導通，使得三極管VT1導通，8031接收口RXD被定位于TTL低電平（0 V）；當輸入口為RS-232低電平時(shí)，二極管VD1及光耦電路截止，使得三極管VT1截止，RXD被定位于TTL高電平（＋5 V）。

另外軟件系統對由PC信號入口（串口）可以輸入信號，對串口和單片機的通訊進(jìn)行字符、數字、顯示等測試。

3 測試方法和內容

由串口向單片機接口進(jìn)行通訊、發(fā)送數據和返回設備狀態(tài)，而傳輸協(xié)議的選擇對于通訊雙方至關(guān)重要。針對系統的測試主要是常規測試，所以選擇了面向字符的同步協(xié)議，如圖2所示。

這種協(xié)議的典型代表是IBM公司的二進(jìn)制同步傳輸（BSC）協(xié)議，他的特點(diǎn)是一次傳送若干個(gè)字符組成的數據塊，而不是只傳送一個(gè)字符，并規定了10個(gè)字符作為這個(gè)數據塊的開(kāi)頭與結束標志以及整個(gè)傳輸過(guò)程的控制信息，他們叫做通信控制字。此系統會(huì )在測試時(shí)嚴格依照協(xié)議對單片機接受端進(jìn)行數據發(fā)送，從端口發(fā)送數據校驗碼進(jìn)行測試。而數據前的SYN主要起聯(lián)絡(luò )作用，SOH為序始字符。數據塊將傳送正式的測試字符，測試字符包括數字、漢字、字符等進(jìn)行發(fā)送，單片機（下位機）將進(jìn)行相應顯示，顯示完成后，PC機（上位機）將有本地回顯，回顯出發(fā)送的內容和接收到的數據是否顯示一致。如果顯示一致，則測試系統將會(huì )發(fā)出串口和單片機連接成功的標志；如果不能一致顯示，或者出現亂碼以及出現數據錯位，或者單片機難以接受上位機數據。

類(lèi)似這些情況，此系統會(huì )開(kāi)始利用二進(jìn)制編碼進(jìn)行位校驗，當接口和單片機不能通訊時(shí)，可能出現硬件或者軟件的情況。測試系統會(huì )有專(zhuān)門(mén)的模塊進(jìn)行處理，將會(huì )對通訊過(guò)程進(jìn)行再次發(fā)送，如果發(fā)送后，得不到單片機的回應信號則說(shuō)明硬件電路連接存在問(wèn)題。而出現不能正常顯示等情況，則系統會(huì )對發(fā)出的數據進(jìn)行位分析，自動(dòng)對發(fā)送的測試數據減少其內容，并重新檢測協(xié)議的執行，以確定協(xié)議上無(wú)錯。檢測是否為硬件的電路產(chǎn)生的干擾。因為可測試多臺下位機，所以，數據為廣播方式發(fā)送，測試時(shí)可調整為點(diǎn)-點(diǎn)的發(fā)送方式。而系統會(huì )在接受到正常返回信號后，自動(dòng)正?；仫@。

測試過(guò)程中，系統自動(dòng)調整測試順序，以最快的速度對所有下位機進(jìn)行測試，常規情況下是順序測試。如果某個(gè)單片機和串口通信出現問(wèn)題，則系統會(huì )跳過(guò)出問(wèn)題的目標機，繼續向下檢測，并同時(shí)記錄下該機的問(wèn)題。

在所有目標機被測試完成后，對出問(wèn)題的機器再進(jìn)行點(diǎn)點(diǎn)的測試，以確定其狀況和問(wèn)題所在。如果多目標機出現問(wèn)題，則可對他們同時(shí)采取處理，啟用多個(gè)進(jìn)程進(jìn)行實(shí)現，以提高效率。該系統最多可同時(shí)對8個(gè)目標機進(jìn)行檢測，超過(guò)8個(gè)，系統會(huì )自動(dòng)進(jìn)行任務(wù)保存，以進(jìn)行第二批處理。

4 系統軟件具體實(shí)現

軟件系統主要完成的功能是單片機串口的初始化和雙機通訊，完成軟件測試。而單片機初始化包括下面內容：串行控制器SCON的設置，定時(shí)器方式控制寄存器TMOD及T1的定時(shí)初始值的設置，專(zhuān)用寄存器PCON的SMOD位的設置。

在測試開(kāi)始時(shí)，PC機先送出測試開(kāi)始標志（本系統用ASCII碼的1AH），接著(zhù)發(fā)送各下位機的地址信號，再送出本次測試要發(fā)送的數據個(gè)數信息，最后是連續發(fā)送出測試數據。下位機采用查詢(xún)方式接受數據，當RI被激活時(shí)，讀入數據，判斷是否是1AH，如果是，則繼續等待接受下一個(gè)數據，判斷是否在呼叫自己，若是，則往下接受第3個(gè)數，即本次要接受的數據個(gè)數，并按照其所給信息相應設定往下要連續接受的數據個(gè)05數。