用PComm開(kāi)發(fā)PC機(jī)與單片機(jī)的通信程序

時(shí)間：2023-03-19 21:10:49 理工畢業(yè)論文我要投稿

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摘要：介紹了分布式控制系統(tǒng)中上位PC機(jī)與下位單片機(jī)異步串行通信的通信協(xié)議；同時(shí)介紹了在VC 6.0環(huán)境下用PComm編寫(xiě)的PC機(jī)通信程序來(lái)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和下位機(jī)異步串行通信的方法，給出了PComm編程實(shí)例和下位機(jī)程序模塊流程圖。

在由一臺(tái)ＰＣ機(jī)（上位機(jī)）和多臺(tái)單片機(jī)（下位機(jī)）構(gòu)成的分布式控制系統(tǒng)中，單片機(jī)主要負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集，并將初步處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)串行口傳送給ＰＣ機(jī)?以便由ＰＣ機(jī)串行口的命令對(duì)單片機(jī)進(jìn)行控制，同時(shí)通過(guò)打印機(jī)或顯示器向用戶隨時(shí)提供各種統(tǒng)計(jì)報(bào)表和整個(gè)控制過(guò)程的具體數(shù)據(jù)。在這樣的分布式控制系統(tǒng)中，單片機(jī)與微機(jī)之間的多路通信是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵，本文將介紹在提高通信的準(zhǔn)確性、可靠性和效率的前提下，用ＰＣｏｍｍ開(kāi)發(fā)ＰＣ機(jī)與單片機(jī)的通信程序的解決方案。

１　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(tái)單片機(jī)均有唯一的番號(hào)。通信開(kāi)始時(shí)，先由ＰＣ機(jī)呼叫被叫單片機(jī)的番號(hào)，單片機(jī)在接收到微機(jī)的呼叫后，首先判斷是不是自己的番號(hào)，如果是，則發(fā)送呼叫應(yīng)答信號(hào)，否則不予理睬。微機(jī)在接收到呼叫應(yīng)答信號(hào)之后，將向單片機(jī)發(fā)出通信命令字符串。以下是上位ＰＣ機(jī)協(xié)議的格式：

單片機(jī)號(hào)單片機(jī)號(hào)命令碼命令碼停止標(biāo)志　

其中，單片機(jī)號(hào)代表現(xiàn)場(chǎng)第幾臺(tái)單片機(jī)，占用１個(gè)字節(jié)，發(fā)送兩次的目的是為了防止干擾；命令碼則代表上位機(jī)向下位機(jī)發(fā)布的工作命令，它也占用１個(gè)字節(jié)，發(fā)送兩次的目的也是為了防止干擾。而停止標(biāo)志則表明一次命令發(fā)送完畢。使用時(shí)可依據(jù)該標(biāo)志判斷上位機(jī)的命令是否發(fā)送完畢。

下位機(jī)協(xié)議格式如下：

數(shù)據(jù)塊校驗(yàn)位

該格式中，數(shù)據(jù)塊為下位機(jī)上傳到上位ＰＣ機(jī)的數(shù)據(jù)。校驗(yàn)位則用于ＰＣ機(jī)對(duì)收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行奇偶校驗(yàn)（占１個(gè)字節(jié)）。校驗(yàn)正確后，可將數(shù)據(jù)寫(xiě)入內(nèi)存，否則發(fā)出數(shù)據(jù)傳輸錯(cuò)誤信息，以要求單片機(jī)重新傳輸數(shù)據(jù)。

另外，作為一個(gè)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(jù)的時(shí)間間隔上加以限制。否則，很可能由于某些原因而造成無(wú)限制的等待對(duì)方應(yīng)答，使整個(gè)系統(tǒng)處于工作不正常狀態(tài)，或者延誤其它動(dòng)作的處理。具體時(shí)間限制可根據(jù)通信內(nèi)容、ＣＰＵ處理速度，再加上適當(dāng)?shù)挠嗔縼?lái)確定。

２　單片機(jī)通信程序設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)單片機(jī)通信程序時(shí)，必須充分發(fā)揮單片機(jī)的效率。由于單片機(jī)多應(yīng)用于實(shí)時(shí)性較強(qiáng)的控制場(chǎng)合，因此，應(yīng)將及時(shí)響應(yīng)和控制對(duì)象的動(dòng)作放在優(yōu)先考慮的位置，以盡量減少通信等輔助性操作所占用的ＣＰＵ時(shí)間�；谏鲜隹紤]，筆者在設(shè)計(jì)單片機(jī)通信程序時(shí)，將通信程序分為接收中斷處理程序、發(fā)送中斷處理程序和通信處理程序３部分，并將這３部分程序巧妙地進(jìn)行組合，從而構(gòu)成整個(gè)單片機(jī)的通信程序。

２．１接收中斷處理程序

接收中斷處理程序主要負(fù)責(zé)接收微機(jī)發(fā)送到單片機(jī)接收緩沖區(qū)（不對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以減少中斷占用的時(shí)間）的數(shù)據(jù)，當(dāng)接收到規(guī)定的字符數(shù)或在一定等待時(shí)間內(nèi)無(wú)后續(xù)數(shù)據(jù)之后，置接收完畢標(biāo)志，以表明接收緩沖區(qū)中有待處理的數(shù)據(jù)并請(qǐng)求通信處理程序?qū)ζ溥M(jìn)行處理。其流程圖如圖１所示。

２．２發(fā)送中斷處理程序

發(fā)送中斷處理程序主要負(fù)責(zé)向微機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送中斷一般處于禁止?fàn)顟B(tài)，只有在通信處理程序?qū)⑿枰l(fā)送的數(shù)據(jù)寫(xiě)入單片機(jī)的發(fā)送緩沖區(qū)，并將發(fā)送中斷置為允許方式后，發(fā)送中斷才開(kāi)始工作，并將緩沖區(qū)數(shù)據(jù)逐一發(fā)送給微機(jī)。當(dāng)發(fā)送完指定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)后（發(fā)送緩沖區(qū)為空），發(fā)送中斷處理程序?qū)l(fā)送中斷置為禁止（關(guān)閉）狀態(tài)，直到通信處理程序?qū)⑵湓僖淮伍_(kāi)放。其流程如圖２所示。

２．３通信處理程序

考慮到盡量減少通信中斷程序所占用的ＣＰＵ時(shí)間，通信處理程序被放在普通主循環(huán)中調(diào)用。只有在接收到上位機(jī)送來(lái)的一串?dāng)?shù)據(jù)，且接收完畢標(biāo)志為“ＯＮ”時(shí)，才能真正進(jìn)行處理，否則不進(jìn)行處理。這樣就可利用送信后等待微機(jī)回答的時(shí)間進(jìn)行別的處理，從而消除了空等待時(shí)間，提高了ＣＰＵ的利用率。通信處理程序可根據(jù)通信處理狀態(tài)的不同來(lái)分別執(zhí)行不同的路徑。在進(jìn)入相應(yīng)路徑后，首先對(duì)接收緩沖區(qū)的內(nèi)容進(jìn)行正確性檢查，檢查正確后再根據(jù)通信要求或協(xié)議規(guī)定對(duì)緩沖區(qū)的內(nèi)容進(jìn)行處理（包括內(nèi)存的寫(xiě)入和讀出），同時(shí)重新組織數(shù)據(jù)到發(fā)送緩沖區(qū)以向微機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，最后退出通信處理程序以執(zhí)行其它的程序。待接收中斷程序重新接收到數(shù)據(jù)并將接收完標(biāo)志置為“ＯＮ”后，可重新進(jìn)入通信處理程序進(jìn)行處理。

３�。校脵C(jī)通信程序設(shè)計(jì)

在ＶＣ＋＋６．０環(huán)境下，利用ＰＣ機(jī)串口進(jìn)行通信的常用方法有兩種?第一是調(diào)用ＷｉｎｄｏｗｓＡＰＩ?Ａｐｐｌｉ－ｃａｔｉｏｎＰｒｏｇｒａｍＩｎｔｅｒｆａｃｅ?函數(shù)；第二是使用ＡｃｔｉｖｅＸ的ＭＳＣｏｍｍ控件。第一種方法需聲明及調(diào)用許多ＡＰＩ函數(shù)，十分煩瑣。而第二種方法是將ＡＰＩ函數(shù)封裝起來(lái)，這種方法雖較為簡(jiǎn)便，但不能滿足復(fù)雜情況下的通信要求。本文將介紹另外一種用ＰＣｏｍｍ處理ＰＣ機(jī)的串口通信方法。

ＰＣｏｍｍ是一種用于處理多進(jìn)程／多線程的串口通信軟件開(kāi)發(fā)工具，它提供了許多基于ＡＰＩ函數(shù)的命令集來(lái)處理串口通信，可以在ＶｉｓｕａｌＣ＋＋、ＶｉｓｕａｌＢａｓｉｃ、Ｄｅｌｐｈｉ５．０等多種開(kāi)發(fā)工具下使用，且具有傳輸速度快、使用靈活方便等特點(diǎn)，能夠滿足復(fù)雜情況下的串口通信要求。

３．１Ｐｃｏｍｍ的主要命令碼

ＰＣｏｍｍ的主要命令碼有以下幾種：

● ｓｉｏｏｐｅｎ(ｐｏｒｔ)；

用于設(shè)置并打開(kāi)串口，其中ｐｏｒｔ的１、２、３、４分別代表ＣＯＭ１、ＣＯＭ２、ＣＯＭ３、ＣＯＭ４。當(dāng)返回值為０時(shí)，表示串口已經(jīng)打開(kāi)，否則為串口打開(kāi)出錯(cuò)。

● ｓｉｏｃｌｏｓｅ(ｐｏｒｔ)；

關(guān)閉串口，當(dāng)返回值為０時(shí),表示串口已經(jīng)關(guān)閉，否則為串口關(guān)閉出錯(cuò)。

● ｓｉｏｉｏｃｔｌ(ｐｏｒｔ?ｂａｕｄ?ｍｏｄｅ)；

用于設(shè)置串口波特率、校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位、停止位等參數(shù)。

● ｓｉｏｇｅｔｃｈ()；

從串口輸入緩沖區(qū)讀出一個(gè)字符，返回值為０表示已收到數(shù)據(jù)。

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