MCS251單片機和PC機間的串口通信

　　隨著(zhù)計算機技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應用，上位機和下位機的主從工作方式為工業(yè)控制及自動(dòng)控制系統所采用。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(diǎn)，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(guò)RS2232或者RS2485接收、發(fā)送數據和傳送指令。單片機可單獨處理數據和控制任務(wù)，同時(shí)也將數據傳送給PC機，由PC機對這些數據進(jìn)行處理或顯示。

　　本文介紹PC機和單片機通信在一種基于C8051F單片機的波形發(fā)生器中的應用，在上位機上顯示正弦波的幅值和頻率，由上位機發(fā)送指令可以改變波形幅度及頻率。

　　1 硬件電路的設計

　　MCS251 單片機有一個(gè)全雙工的串行通訊口UART,利用其RXD和TXD與外界進(jìn)行通信，其內部有2 個(gè)物理上完全獨立的接收、發(fā)送緩沖器SBUF,可同時(shí)發(fā)送和接收數據。所以單片機和PC機之間可以方便地進(jìn)行串口通訊。單片機串口有3條引線(xiàn)： TXD （發(fā)送數據） 、RXD （接收數據）和GND（信號地） .因此在通信距離較短時(shí)可采用零MO2DEM方式，簡(jiǎn)單三連線(xiàn)結構。IBM2PC機有兩個(gè)標準的RS2232串行口，其電平采用的是E IA電平，而MCS251單片機的串行通信是由TXD （發(fā)送數據）和RXD （接收數據）來(lái)進(jìn)行全雙工通信的，它們的電平是TTL電平；為了PC機與MCS251機之間能可靠地進(jìn)行串行通信，需要用電平轉換芯片，我們采用了MAXIM公司生產(chǎn)的專(zhuān)用芯片MAX232 進(jìn)行轉換。

　　電路如圖1所示。

圖1 轉換芯片電路

　　2 系統軟件設計

　　軟件設計分上位機軟件設計和下位機軟件設計。這兩部分雖然在不同的機器上編寫(xiě)和運行，但它們要做的工作是對應的：一個(gè)發(fā)送，另一個(gè)接收。

　　為了保證數據通信的可靠性，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(xún)方式發(fā)送控字符和數據、中斷方式接收控制字符和數據。采用RS2232串口異步通信，1位起始位， 8位數據位， 1位停止位，無(wú)奇偶校驗，波特率9 600 b / s.每次PC機向單片機發(fā)送數據時(shí)，先發(fā)送握手信號"FF",下位單片機收到握手信號則發(fā)送應答信號"EE"至PC機，上位PC機收到應答信號后即發(fā)送數據。同樣，當單片機要向PC機發(fā)送數據時(shí)，也先向PC機發(fā)聯(lián)絡(luò )信號"EB90",PC機收到聯(lián)絡(luò )信號后發(fā)應答信號"EBOO",單片機收到應答信號后則發(fā)送數據。

　　2.1 上位機通信程序設計

　　PC機的串口都采用的是INS8250芯片。PC機中有2個(gè)異步通信口，一個(gè)是COM1,其端口地址范圍是3F8H-3 FFH,另一個(gè)是COM2,其端口地址是2F8H-2FFH.其與MODEM配合可以實(shí)現遠距離通信。其波特率是標準波特率（50-9 600） b / s。

　　8250內部有10個(gè)寄存器端口，其中有一個(gè)除數鎖存器，可以通過(guò)編程除數的大小來(lái)確定異步通信的波特率。8250使用的頻率是2 MHz的基準時(shí)鐘輸入信號，所以必須用分頻的方法產(chǎn)生所需要的波特率（移位脈沖） .除數鎖存器的值必須在8250初始化時(shí)設置， 即把通信線(xiàn)路控制器的最高位（DLAB）置1,然后分兩次把除數鎖存器的高8位和低8位分別寫(xiě)入端口地址3F8H和3F9H （COM1） ,8250傳送或接收串行數據時(shí)使用的時(shí)鐘信號的頻率是數

據傳輸波特率的16 倍，即波特率= 16 ×除數/1 843 200.

　　在Windows平臺上的串行通信多使用其提供的AP I函數來(lái)實(shí)現，這種方法使用起來(lái)需要許多底層設置，因而較為繁瑣，并且難以理解。Microsoft推出的ActiveX技術(shù)提供了另外一種實(shí)現串行通信的方法。這種方法不僅相對較為簡(jiǎn)單，而且非常實(shí)用。

　　尤其是Visual C + +這種可視化面向對象的編程環(huán)境中，可以真正把串口看作一個(gè)對象，編程時(shí)只需簡(jiǎn)單的設置，理解起來(lái)也很容易。本文上位機通信程序使用VC + +提供的串行通信控件MSComm （Mi2crosoft Communication Control） ,主要步驟如下：打開(kāi)VC + + 610集成開(kāi)發(fā)環(huán)境，選擇菜單項File /New,在出現的對話(huà)框中選中Projects標簽中的MFC App2Wizard （ exe） ,生成一個(gè)基于對話(huà)框的應用程序。選擇菜單項Project/Add to p roject/Components andControls?,在彈出的對話(huà)框中選擇Registered Ac2tiveX Controls文件夾下的Microsoft CommunicationsControl, 選擇Registered ActiveX Controls 來(lái)注冊MSComm,將該控件從工具箱中拉到對話(huà)框中即可實(shí)現控件的插入。選擇ClassWizard為新創(chuàng )建的通信控件加入一個(gè)成員變量，將其命名為m_commute.