【文章內(nèi)容簡介】 7V～+12V接收器輸出邏輯高200mV接收器輸出邏輯低200mV 總線標(biāo)準(zhǔn)的選擇與通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計目前最通用的串行通信接口是RS232串口，但因其負(fù)載能力差，通信距離較較短的原因，用RS232建立PC機與多單片機的通信網(wǎng)絡(luò)是不合適的。而RS485是一個多引出線接口，這種接口可以有多個驅(qū)動器和接收器，能夠?qū)崿F(xiàn)PC機與多臺單片機的串行通信，而且其通信距離可達1000米以上，適合遠距離傳輸。因此，在本課題所設(shè)計的室內(nèi)火災(zāi)自動報警系統(tǒng)中采用RS232總線建立PC機與多臺二氧化碳報警器的傳輸網(wǎng)絡(luò)是可行的。PC機對外的兩個串口COMCOM2都是專門為RS232通信設(shè)置的，所以當(dāng)PC機與多臺單片機遠距離通信時，可使用RS232/ RS485型通信接口轉(zhuǎn)換器，將計算機上的RS232通信口轉(zhuǎn)為RS485通信口，在信號進入單片機前在使用RS485/ RS232轉(zhuǎn)換器將RS485通信口轉(zhuǎn)RS232通信口，再與單片機相連，如圖12所示。RS485/RS2321號PC機COM1COM2RS232/RS485RS485/RS232 RS485RS4852號RS485/RS232n號圖12 PC機與多個單片機距離連接圖武漢波仕電子有限公司生產(chǎn)的波仕RS232/RS485/RS422 轉(zhuǎn)換器都可將RS232 （9600bps時）。都可以用于PC 機之間、PC 機與單片機之間構(gòu)成遠程多機通信網(wǎng)絡(luò)。波仕的485TC 和485TA 轉(zhuǎn)換器外形都為DB9/DB9 轉(zhuǎn)接盒大小，其中DB9（孔座）一端直接插在9芯RS232 插座（針座）上。PC 機RS232串行口的DB9芯連接器引腳分配如下：2RXD(收)，3TXD(發(fā))，5GND(地)。產(chǎn)品均無需任何初始化設(shè)置，只用到RXD（收）、TXD（發(fā)）、GND（地）信號，加上獨有的內(nèi)部零延時自動收發(fā)轉(zhuǎn)換技術(shù)，確保適合所有軟件。（a）波仕485TC（b）波仕485TA（圖13 波仕RS232/RS485轉(zhuǎn)換器485TC為全雙工半雙工通用型，485TA為半雙工型，如圖13所示。由波仕RS232/RS485轉(zhuǎn)換器所構(gòu)成的RS485總線式通信方式如圖14所示。圖14 典型的RS485半雙工多機通信 串行通信協(xié)議的制定 通信協(xié)議的概念所謂通信協(xié)議是指通信雙方的一種約定。約定包括對數(shù)據(jù)格式、同步方式、傳送速度、傳送步驟、檢糾錯方式以及控制字符定義等問題做出統(tǒng)一規(guī)定，通信雙方必須共同遵守。因此，也叫做通信控制規(guī)程，或稱傳輸控制規(guī)程，它屬于ISO39。S～OSI七層參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層。目前，采用的通信協(xié)議有兩類：異步協(xié)議和同步協(xié)議。同步協(xié)議又有面向字符和面向比特以及面向字節(jié)計數(shù)三種。其中，面向字節(jié)計數(shù)的同步協(xié)議主要用于DEC公司的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中。通信協(xié)議是對數(shù)據(jù)傳輸方式的規(guī)定，包括數(shù)據(jù)格式定義和數(shù)據(jù)位定義等。通信方式必須遵循統(tǒng)一的通信協(xié)議。要想保證通信成功，通信雙方必須有一系列的約定，比如作為發(fā)送方，必須知道什么時候發(fā)送信息、發(fā)什么、對方是否收到、收到的內(nèi)容有沒有錯、要不要重發(fā)、怎么通知對方結(jié)束等；作為接收方，必須知道對方是否發(fā)送信息、發(fā)的是什么、收到的信息是否有錯、如果有錯如何通知對方、怎么判斷結(jié)束等。具體而言包括起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位、停止位、波特率設(shè)置和握手信號等。1．起始位：當(dāng)通信線路上沒有數(shù)據(jù)被傳送時處于邏輯“1”狀態(tài)。當(dāng)發(fā)送設(shè)備要發(fā)送一個字符數(shù)據(jù)時，首先發(fā)出一個邏輯“0”信號，這個邏輯低電平就是起始位。起始位通過通信線傳向接收設(shè)備，接收設(shè)備檢測到這個邏輯低電平后，就開始準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)位信號。其作用就是使設(shè)備同步，通信雙方必須在傳送數(shù)據(jù)位前協(xié)調(diào)同步。2．當(dāng)接收設(shè)備收到起始位后，緊接著就會收到數(shù)據(jù)位。數(shù)據(jù)位的個數(shù)可以是7或8，PC機中經(jīng)常采用7位或8位數(shù)據(jù)傳送。3．奇偶校驗位：數(shù)據(jù)位發(fā)送完后，便可以發(fā)送奇偶校驗位。奇偶校驗位用于有限差錯檢測，通信雙方應(yīng)約定一致的奇偶校驗方式。如果選擇偶校驗，那么組成數(shù)據(jù)位和奇偶位的邏輯“1”的個數(shù)必須是偶數(shù)，如果選擇奇校驗，那么邏輯“1”的個數(shù)必須是奇數(shù)。4．停止位：在奇偶位或數(shù)據(jù)位之后發(fā)送的是停止位。停止位是一個字符數(shù)據(jù)的結(jié)束標(biāo)志，可以是1位或2位，接收設(shè)備收到停止位之后，通信線路上便又恢復(fù)邏輯“1”狀態(tài)，直至下一個字符數(shù)據(jù)的起始位到來。5．信號線上傳送的所有為信號都保持一致的信號時間，每一位的寬度都由數(shù)據(jù)傳送速率確定，而傳送速率是以每秒多少字節(jié)衡量的，這個速率叫波特率。 通信協(xié)議的制定本系統(tǒng)初步擬定網(wǎng)絡(luò)容量為1臺PC機與30臺單片機進行多機通信，單片機為主動方，PC機為被動方。PC機不做查詢，當(dāng)單片機發(fā)送報警信息時，PC機進行數(shù)據(jù)接收，并顯示在監(jiān)控界面上。PC機與單片機通過RS232標(biāo)準(zhǔn)串行接口進行半雙工異步串行通信，采用總線連接方式。該標(biāo)準(zhǔn)接口采用9針插頭，只用其中的三個引腳，即串行輸入RXD、串行輸出TXD、地線GND，這就是所謂的三線接法。信號傳輸?shù)乃俾试O(shè)定為9600bps。PC機串口信息幀格式應(yīng)同單片機一致，包括1位起始位、1位停止位、8位數(shù)據(jù)位、無奇偶校驗。用FEH、EFH兩個字節(jié)表示起始標(biāo)識，F(xiàn)FH表示停止標(biāo)識。 實現(xiàn)上位機通信軟件的工具有很多種，如：C語言、Visual Basic、Visual C++等。但Visual Basic是創(chuàng)建開發(fā)Window環(huán)境下應(yīng)用程序強有力的工具。VB是一種可視化的、面向?qū)ο蠛筒捎檬录?qū)動方式的結(jié)構(gòu)化高級程序設(shè)計語言。無論是開發(fā)功能強大、性能可靠的商務(wù)軟件，還是編寫能處理實際問題的實用小程序，VB都是最快速、最便捷的語言。它簡單易學(xué)、容易掌握，使用VB，編程人員不用編寫大量的代碼去描述界面元素的外觀和位置，而只需把預(yù)先建立好的對象拖到屏幕的某一位置即可，從而使編程效率得到了極大的提高。、控件、語言、向?qū)Ъ癐nternet支持等方面增加了許多新的功能，可用于開發(fā)Window環(huán)境下功能強大、圖形界面豐富的各類應(yīng)用軟件系統(tǒng)。用Visual Basic 進行串行通信程序的設(shè)計有兩種方式：一是直接調(diào)用Windows API，另一種方式是使用通信控件，但后一種方式實際上是通過通信組件間接地調(diào)用了Windows API 函數(shù)，其過程要比直接調(diào)用API 要復(fù)雜，但是在程序的實現(xiàn)上要比前一種方式簡單的多[3]。所以本課題使用串行通信控件，即MSComm控件來實現(xiàn)PC機與多臺單片機之間的串行通信。 MSComm控件MSComm控件全稱為Microsoft Communications Control，是微軟公司提供的簡化Windows 下串行通信編程的ActiveX 控件，它既可以用來提供簡單的串行端口通信功能，也可以用來創(chuàng)建功能完備的、事件驅(qū)動的高級通信工具。MSComm控件在串口編程時非常方便，程序員不必去花時間去了解較為復(fù)雜的API 函數(shù)，而且在VC、VB、Delphi等語言中均可使用。使用它可以建立與串行端口的連接，通過串行端口連接到其他通信設(shè)備（如調(diào)制解調(diào)器），發(fā)出命令，交換數(shù)據(jù)，以及監(jiān)視和響應(yīng)串行連接中發(fā)生的事件。利用它可以進行諸如撥打電話、監(jiān)控串行端口的輸入數(shù)據(jù)，以及創(chuàng)建功能完備的終端程序等。 MSComm控件處理通信的方式MSComm控件通過串行端口傳輸和接收數(shù)據(jù)，為應(yīng)用程序提供串行通信功能，它提供下列兩種處理通信的方式。1．事件驅(qū)動方式該方式相當(dāng)于一般程序設(shè)計中的中斷方式。當(dāng)串口發(fā)生事件或錯誤時，MSComm 控件會產(chǎn)生 OnComm事件，用戶程序可以捕獲該事件并進行相應(yīng)的處理。它是處理串行端口交互作用的一種非常有效的方法。在許多情況下，在事件發(fā)生時程序應(yīng)該能處理它，例如，在串口接收緩沖區(qū)中有一個字符到達或者一個變化發(fā)生時，程序都可以利用MSComm控件的OnComm事件捕獲并處理這些通信事件。OnComm 事件還可以檢查和處理通訊錯誤。在程序的每個關(guān)鍵功能執(zhí)行之后，可以通過檢查CommEvent 屬性的值來查詢事件和錯誤[5]。在編程過程中，就可以在OnComm事件處理函數(shù)中加入自己的處理代碼。這種方法的優(yōu)點是程序響應(yīng)及時，可靠性高。每個MSComm 控件對應(yīng)著一個串行端口。如果應(yīng)用程序需要訪問多個串行端口，必須使用多個 MSComm 控件。2．查詢方式在程序的每個關(guān)鍵功能執(zhí)行之后，在用戶程序中設(shè)計定時或不定時的查詢，通過檢查CommEvent 屬性的值來查詢事件和錯誤，從而做出相應(yīng)的處理。在進行簡單應(yīng)用程序設(shè)計時可采用這種方法。例如，如果寫一個簡單的電話撥號程序，則沒有必要對每接收一個字符都產(chǎn)生事件，因為唯一需要接收的字符就是調(diào)制解調(diào)器的“0K”回應(yīng)。查詢方式的進行可用計時器Timer或Do…loop程序?qū)崿F(xiàn)。查詢方式實質(zhì)上還是事件驅(qū)動，但在有些情況下，這種方式顯得更為便捷。 MSComm控件的引用1．控件添加我們開始一個項目的設(shè)計時，VB的工具箱中會有許多默認(rèn)的控件讓設(shè)計者選擇，這些原本就出現(xiàn)在工具箱中的控件是內(nèi)置控件，它提供一些基本的系統(tǒng)設(shè)計組件給設(shè)計者。不過，功能比較特別的控件就不會出現(xiàn)在其中，如用來設(shè)計通信功能的控件MSComm就不在其中。由于，VB的串行通信組件并不會主動出現(xiàn)在工具箱中，當(dāng)需要MSComm控件時，首先要把它加入到工具箱中。讓MSComm控件出現(xiàn)在工具箱中的步驟如下：選擇“工程”菜單下的“部件…”子菜單，在彈出的“部件”對話框中，在“控件”選項卡中選中“Microsoft Comm Control ”復(fù)選框，單擊“確定”按鈕后，在工具箱中就出現(xiàn)一個形似“電話”的圖標(biāo)，它就是MSComm控件，如圖15所示。圖15 MSComm控件的添加工具箱中有了MSComm控件，就可以選擇MSComm控件的圖標(biāo)將其添加到程序窗體上，利用該控件就可以通過VB編程實現(xiàn)PC機與串口設(shè)備的串口通信了。2．控件操作在使用VB所提供的串行通信功能之前，必須對VB的電話盒(MSComm控件)做一個了解，以便可以將串行通信的觀念套用上去。Windows采用了全新的對象化設(shè)計思想，把所有的程序都對象化。在對象化之后，我們在VB設(shè)計串行通信的相關(guān)項目時，一樣是遵循了4個步驟。（1）對象—首先了解所要操作的對象是什么？（2）屬性—該對象所具備的屬性有哪些？（3）事件—該對象在系統(tǒng)執(zhí)行的過程中會因其他對象而發(fā)生什么樣的事情？（4）方法—當(dāng)該對象被引發(fā)了某個事件之后，程序應(yīng)該采取的步驟是什么？VB的串行通信對象乃是將RS232的初級操作予以封裝，用戶以高級的VB語法即可利用RS232與外界通信，并不需要了解其他有關(guān)的初級操作。使用MSComm控件主要是對其屬性的設(shè)置。 MSComm控件常用屬性MSComm控件的屬性眾多，其主要屬性說明如下。1．CommPort：設(shè)置或返回通信連接端口代號。程序必須指定所要使用的串行端口的號碼。程序亦可經(jīng)由此屬性讀回所使用的連接端口號碼。在此所設(shè)置的通信端口號由1開始往上遞增，MSComm的最大值是16，當(dāng)使用的通信端口號碼超過16時，此控件會顯示錯誤信息。當(dāng)我們欲指定某一通信端口時，可用如下語句：例如： = 1 ‘指定使用COM1作為通信傳輸。2．Settings：設(shè)置初始化參數(shù)。以字符串的形式設(shè)置或返回連線速度、校驗碼、數(shù)據(jù)位、停止位四個參數(shù)。其格式為“BBBB，P，D，S”，其中BBBB為連線速度，P為字符校驗方式，D為數(shù)據(jù)位數(shù)，S為停止位數(shù)。默認(rèn)值是“9600，N，8，l”，其意為“所使用的通信端口是以每秒9600Bit的速度作傳輸，不作字符校驗，每次數(shù)據(jù)是8個Bit，而停止位是1個Bit”，而此四項必須是依照順序，不可前后對調(diào)。Settings設(shè)置完成之后，所送出及收回的字符串便以此設(shè)置為主，使用RS232通信的兩方，Settings必須完全一樣，彼此才能順利地作溝通，否則雙方無法收到彼此所傳送的信號。例如： =“9600，N，8，1”3．Portopen：設(shè)置或返回通信連接端口的狀態(tài)。使用串行端口之前必須先將要使用的串行端口打開，而在使用完畢之后，也必須執(zhí)行關(guān)閉的操作。4．Input屬性Input屬性用于從輸入緩存器返回并刪除字符。程序靠這個命令將對方傳到輸入緩存區(qū)中的字符讀進來，并清除緩存區(qū)中已被讀取的字符。例如：Buffer= ‘將輸入緩存區(qū)的字符讀入Buffer字符串變量中。5．Output屬性O(shè)utput屬性用于將一個字符串寫入輸出緩存區(qū)。當(dāng)程序需要向?qū)Ψ絺鬏斪址畷r，可使用此命令將字符串寫入輸出緩存區(qū)中。例如： =“ABCD” ‘將ABCD四個字符通過RS232傳輸出去。6．InputLen屬性InputLen屬性用于指定由串行端口讀入的字符串長度。7．Handshaking屬性Handshaking屬性用于指定通信兩方的交握協(xié)議。交握協(xié)議只有在緩存區(qū)沒有超速的情況下才能保證數(shù)據(jù)不被遺失。而緩存區(qū)超速是指數(shù)據(jù)到達連接端口的速度太快，以至于通信裝置來不及將數(shù)據(jù)移到接收緩存區(qū)。VB中交握協(xié)議的設(shè)置如表3所示。設(shè)置值說明Comnone0(默認(rèn)值)沒有交握協(xié)議ComXOnXOff1(XON/XOFF）交握協(xié)議ComRTS2RTS/CTS(Request To send/Clear To send)交握協(xié)議 ComRTSXOnXOff3RequestToSend和XON/XOFF交握協(xié)議表3 交握協(xié)議的設(shè)置8．Rthreshold屬性Rthresho1d屬性用于設(shè)置或返回引發(fā)接收事件的字符數(shù)：即屬性頁上的“最小接收字符數(shù)”。當(dāng)接收緩存區(qū)達到所設(shè)置的字符數(shù)時，將會引發(fā)OnComm事件中的接收事件。例如： = 20，當(dāng)接收緩存區(qū)達到20個字符時，引發(fā)接收事件。9．CommEvent屬性CommEvent屬性在通信錯誤或事件發(fā)生時都會產(chǎn)生OnComm事件，CommEvent屬性存有該錯誤或事件的數(shù)值碼。10．DTREnable屬性DTREnable屬性用于判斷在通信時是否啟用Data Terminal Rea