【正文】 ............................................................................... 27 PC 機(jī)通信程序 ............................................ 28 IV AT8C951 單片機(jī)端的通信程序 ............................... 29 結(jié) 論 .................................................................................................................... 31 致 謝 .................................................................................................................... 32 參考文獻(xiàn) .............................................................................................................. 33 成都理工大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1 章 前 言 本課題研究的目的和背景 通信是指不同的獨(dú)立系統(tǒng)利用線路互相交換數(shù)據(jù)，它的主要目的是將數(shù)據(jù)從一端傳送到另一端，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交換。在現(xiàn)代工業(yè)控制中，通常采用計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)與下層的實(shí)時(shí)控制與監(jiān)測設(shè)備進(jìn)行通訊。 PC機(jī)具有強(qiáng)大的監(jiān)控和管理能力，而單片機(jī)則具有快速及靈和的控制特點(diǎn)，通過 PC機(jī)的 RS232串行接口與外部設(shè)備進(jìn)行通信，是許多測控系統(tǒng)中常用的一種通信解決方案。 （ 3）通信程序：一方面是單片機(jī)的程序，另一方面是 PC機(jī)的通信程序。 盡管相對較慢的傳輸速度遠(yuǎn)低于并行端口，串行端口通信依然因?yàn)樗唵蔚脑O(shè)備和高的成本效益而是一個(gè)受歡迎的連接選項(xiàng)。兩個(gè)發(fā)送方和接收器必須設(shè)置為相同的數(shù)據(jù)通信比特或正確的比特率。使用校驗(yàn)位提供了一個(gè)基本的機(jī)制，以檢測已發(fā)送數(shù)據(jù)損壞，但不保證檢查數(shù)據(jù)本身的錯(cuò)誤。計(jì)算機(jī)或 PLC 各種內(nèi)部總線就是以并行方式傳送數(shù)據(jù)的。 （ 8） 以計(jì)算機(jī)的字長，通常是 8位、 16 位或 32位為傳輸單位，一次傳送一個(gè)字長的數(shù)據(jù) 。雙工信道有時(shí)也將收、發(fā)信道分開，采用分離的線路或頻帶傳輸相反方向的信號(hào)，如回線傳輸。 目前多數(shù)終端和串行接口都為半雙工方式提供了換向能力，也為全雙工方式成都理工大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 提供了兩條獨(dú)立的引腳。發(fā)送端通過發(fā)送時(shí)鐘確定數(shù)據(jù)位的開始和結(jié)束，接收端需要在適當(dāng)?shù)臅r(shí)間間隔對數(shù)據(jù)流進(jìn)行采樣來正確的識(shí)別數(shù)據(jù)。例如，電報(bào)碼成都理工大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 字符為 5 位、 ASCII 碼字符為 7 位、漢字碼則為 8 位。 （二） 同步傳輸 通常，同步傳輸是以數(shù)據(jù)塊為傳輸單位。 成都理工大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 9 第 3 章 USB USB 簡介 USB(Universal Serial Bus，通用串行總線 )是以 Intel 為主 ， 并有 Compaq, Microsoft, IBM,DEC, Northern Tele 以及日本 NEC 等共七家公司共同制定的串行接口標(biāo)準(zhǔn) ， 1994 年 11 月制定了第一個(gè)草案 ， 1996 年 2 月公布了 USB 規(guī)范版本 。 端點(diǎn)：每一個(gè) USB設(shè)備在主機(jī)看來就是一個(gè)端點(diǎn)的集合，主機(jī)只能通過端點(diǎn)與設(shè)備進(jìn)行通訊，以使用設(shè)備的功能。端 點(diǎn) 12等一般用作數(shù)據(jù)端點(diǎn)存放主機(jī)與設(shè)備間往來的數(shù)據(jù)。中間層處理總線接口與不同的端點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)流通。 4. USB在設(shè)備供電方面提供了靈活性 。 控制傳輸方式可以包括 1 32 和 64 字節(jié)的數(shù)據(jù) ， 這依賴于設(shè)備和傳 輸速度 。 鍵盤 、操縱桿和鼠標(biāo)就屬于這一類型 。 通常情況下 ， 同步方式和中斷方式的傳輸會(huì)占據(jù)整個(gè)帶寬的 90%剩下的就安排給控制方式傳輸數(shù)據(jù) 。 USB提供了兩種數(shù)據(jù)傳輸率 ： 一種是 12Mb的高速 (fullspeed)模式 ， 另一種是 。 總線協(xié)議 所有總線操作都可以歸結(jié)為三種包的傳輸。 主機(jī)和所有的外設(shè)都必須對接收到的 PID域進(jìn)行解碼 。 而 0地址只能用于缺省值而不能分配作一般的地址 。 CRC 校驗(yàn) ： 包括令牌校驗(yàn)和數(shù)據(jù)校驗(yàn) 。 一次 )發(fā)送 SOF 包 ， SOF 不引起任何操作 。 (2)無效包 NAK： 指出設(shè)備暫時(shí)不能傳送或接收數(shù)據(jù) ， 但無需主機(jī)介入 ， 可以解釋成設(shè)備忙 。 成都理工大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 圖 中斷操作流程 同步操作 (isochronous transaction): 同步操作不同于其他類型 ， 只包含兩個(gè)階段 ： 令牌和數(shù)據(jù)圖 。 同步傳輸方式不支持?jǐn)?shù)據(jù)觸發(fā)同步 。 成都理工大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 圖 低速方式的輸入操作 所有下行的低速傳輸?shù)陌?， 必須先發(fā)送一個(gè) PRE包 。例如 ， 控制傳輸?shù)男枰芨叩臄?shù)據(jù)準(zhǔn)確度 ， 因此支持所有錯(cuò)誤檢驗(yàn)與重試來實(shí)現(xiàn)端對端的數(shù)據(jù)完整傳輸 。 在本設(shè)計(jì)中選擇 選擇 PC 機(jī)上的通信串口 RS232 負(fù)責(zé) PC 機(jī)上的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收， 使用的單片機(jī)是 AT8C951。采用 RS 232 標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí) , 最大傳輸速率為 20kbit/ s。 （ 4）傳輸距離有限，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為 50 英尺（實(shí)際 ≤15 米）。 （ 5）檢測校驗(yàn)位 P（如果有的話）。 USB 模塊 CH375 USB 模塊 CH375 是一個(gè) USB 總線的通用 設(shè)備接口芯片，用戶無需編寫驅(qū)動(dòng)程序，內(nèi)置有 USB 通訊中的底層協(xié)議，完全滿足 標(biāo)準(zhǔn)。單一通道完整的通信過程包括： ① 計(jì)算機(jī)應(yīng)用層按事先約定的格式將數(shù)據(jù)請求發(fā)送給 CH375； ② CH375 以中斷方式通知單片機(jī)； ③ 單片機(jī)進(jìn)入中斷服務(wù)程序，獲取 CH375 的中斷狀態(tài)并分析； ④ 如果是上傳（上傳緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)被計(jì)算機(jī)成功讀?。?，則釋放當(dāng)前 USB緩沖區(qū)，然后退出中斷程序； ⑤ 如果是下傳（下傳緩沖區(qū)成功接收到計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)），則從數(shù)據(jù)下傳緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)塊； ⑥ 分析接收到 的數(shù)據(jù)塊，如果是數(shù)據(jù)請求上傳命令，準(zhǔn)備應(yīng)答數(shù)據(jù)（采集數(shù)據(jù)）； ⑦ 單片機(jī)將采集數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)上傳緩沖區(qū)中，然后退出中斷程序； ⑧ CH375 將采集數(shù)據(jù)返回給計(jì)算機(jī)； ⑨ 計(jì)算機(jī)應(yīng)用層接收到應(yīng)答數(shù)據(jù)，傳輸結(jié)束； 該通訊方式具有數(shù)據(jù)自動(dòng)同步、程序設(shè)計(jì)簡單、較好的交互性和可控性等優(yōu)點(diǎn)。 outportb( 0x3f9, 0x00) 。 成都理工大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 waitok: / * 查詢接收數(shù)據(jù)是否為有效 * / s= inportb( 0x3fd) 。研發(fā)簡單，易于實(shí)現(xiàn)，可以使數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)非常方便的從 RS232 總線轉(zhuǎn)向 USB總線，彌補(bǔ)其速度慢的缺點(diǎn)，進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)。 隨著單片機(jī)和微機(jī)技術(shù)的不斷發(fā) 展，由 PC 機(jī)和多臺(tái)單片機(jī)構(gòu)成的多機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)已成為單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向。 成都理工大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 參考文獻(xiàn) [1]蕭世文 硬件設(shè)計(jì) [M].北京：清華大學(xué)出版社 2021. 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[4]殷志華，鄭海，楊浩 .單片機(jī)與 PC 機(jī)串口通信的實(shí)現(xiàn) [J].中國數(shù)據(jù)通信 。在這四年的學(xué)期中結(jié)識(shí)的各位生活和學(xué)習(xí)上的摯友讓我得到了人生最大的一筆財(cái)富。本設(shè)計(jì)給出了在主從式控制系統(tǒng)中上位ＰＣ機(jī)與下位單片機(jī)之間進(jìn)行異步串行通信的解決方案，實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)向 下位機(jī)發(fā)送信息以及下位機(jī)接收上位機(jī)的數(shù)據(jù)并能夠向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的功能。 } AT8C951 單片機(jī) 端 的通信程序 采用 C語言編程，編寫單片機(jī)端 AT89c51 中斷 1服務(wù)處理程序的基本框架如下所示： void int1_isr (void) //USB 中斷入口程序 { CH375_WR_CMD_PORT(CMD_GET_STATUS)； //向 CH375 發(fā)送中斷狀態(tài)獲取命令 InterruptStatus = CH375_RD_DAT_PORT()； //獲取中斷狀態(tài)，并通知 CH375取消中斷請求 // 分析中斷狀態(tài)，并做相應(yīng)處理 if ( InterruptStatus= =USB_INT_EP2_OUT) // 數(shù)據(jù)下傳 { CH375_WR_CMD_PORT( CMD_RD_USB_DATA )； // 向 CH375 發(fā)送讀數(shù)據(jù)命令 RD_Data =CH375_RD_DAT_PORT( )； //從 CH375 下傳緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)塊 //分析接收到的數(shù)據(jù)塊 CH375_WR_CMD_PORT(CMD_WR_USB_DATA7)； // 向 CH375 發(fā)送寫數(shù)據(jù)命令 CH375_WR_DAT_PORT( DATA)； // 將采集數(shù)據(jù) DATA 寫入 CH375 數(shù)據(jù)上傳緩沖區(qū) return； } If(InterruptStatus= = USB_INT_EP2_IN) // 數(shù)據(jù)上傳 { 成都理工大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 CH375_WR_CMD_PORT( CMD_UNLOCK_USB )； // 釋放當(dāng)前 USB 緩沖區(qū) return； } } 采用 CH375 進(jìn)行 USB 數(shù)據(jù)傳輸速率高，達(dá)到 1Mbit/s 以上。 } while( s! = 0x20) 。 outportb( 0x3fb, 0x80) 。 將 CH375 芯片的驅(qū)動(dòng)程序、動(dòng)態(tài)鏈接庫拷貝到上位機(jī)中，利用 CH375 動(dòng)態(tài)鏈接庫 DLL 提供的 API 函數(shù)對其進(jìn)行操作，對 USB 設(shè)備的通信就幾乎和訪問本地硬盤中的文件差不多了 USB 接口的軟件設(shè)計(jì) 各通道的 USB 模塊 CH375 在計(jì)算機(jī)應(yīng)用層與其本地端單片機(jī) AT89C51 之間提供了端對端的連接。 單片機(jī)常用 的的晶振 ， 這個(gè)奇怪?jǐn)?shù)字是有來歷的： 波特率為 9600BPS 每位位寬 t1=1/9600s 晶振周期 t2=1/單片機(jī)機(jī)器周期 t3=12*t2 t1/t3=96 即對于 9600BPS 的串口，單片機(jī)對其以 96 倍的速率進(jìn)行采樣。若為邏輯 1, 作為數(shù)據(jù)位 1；若為邏輯 0，作為數(shù)據(jù)位0。 （ 2）傳輸速率較低，在異步傳輸時(shí)，波特率 ≤20Kbps。 RS232C 是由美國電子工業(yè)協(xié)會(huì)( Electronic IndustryAssociation)于 1969 年正式公布的在異步串行通信中應(yīng)用最為廣泛的標(biāo)準(zhǔn)總線接口 , 它的全稱是 / 數(shù)據(jù)終端設(shè)備 ( DTE ) 和數(shù)據(jù)通信成都理工大學(xué) 2021 屆本科