【文章內(nèi)容簡介】 非常豐富，讀者可以輕松地找到各類編程資源以加速學習和開發(fā)過程。LPC2368是一款基于ARM的微控制器，適用于為了各種目的而需要進行串行通信的應用[7]。ARM7TDMIS處理器，可在高達72MHz的工作頻率下運行，并擁有高達512kB的片內(nèi)Flash程序存儲器，具有在系統(tǒng)編程（ISP）和在應用編程（IAP）功能。單個Flash扇區(qū)或整個芯片擦除的時間為400ms，256字節(jié)編程的時間為1ms。Flash程序存儲器在ARM局部總線上，可以進行高性能的CPU訪問。 LPC2368處理器擁有4個32位的定時器/計數(shù)器。每個定時器帶有一個可編程的32位預分頻器，在連續(xù)工作情況下，可在匹配時可選擇產(chǎn)生中斷。在匹配時，可選擇產(chǎn)生中斷停止定時器運行和復位定時器。此外，每個定時器包含4路32位的捕獲通道，可以在輸入信號變化時捕捉定時器的瞬時值，產(chǎn)生中斷。LPC2368處理器自帶的實時時鐘可用來對日期及時分秒計時、記錄等。其計數(shù)時鐘可以通過對Fpclk進行分頻得到，（每秒計數(shù)總數(shù)是32768）。3．通用I/O口LPC2368處理器擁有70個的通用I/O管腳，主要用于驅(qū)動LCD顯示模塊、控制片外器件和檢測數(shù)字信號。 通信接口模塊LPC2368處理器有四個UART模塊。四個模塊的功能基本相同，只是UART1可以作為一個完整的Modem接口。第三章 系統(tǒng)總體設計系統(tǒng)由上位機與下位機構(gòu)成，通過通信網(wǎng)絡進行數(shù)據(jù)交換。首先由上位機以廣播通訊方式發(fā)送消息，然后由下位機根據(jù)本機的序號（地址）對消息進行處理。若消息與本機地址匹配，則回復收到信息并進行相應處理，實現(xiàn)點對點通信；若消息與本機地址不匹配則不對其處理。上位機發(fā)送的消息后未收到由上位機發(fā)送的回復則由上位機提示重發(fā)信息。如圖31所示：系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)上位機下位機01下位機02下位機N通 信 網(wǎng) 絡……圖31 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)的上位機軟件由Visual C++，具有良好的可視效果，功能包括遠程監(jiān)控、遠程修改、測距報警、操作歷史記錄和歷史數(shù)據(jù)記錄等。如圖32所示：數(shù)據(jù)收發(fā)上位機軟件歷史數(shù)據(jù)記錄測距報警聲音報警報警記錄操作故障記錄實時監(jiān)控曲線同步時鐘圖32 上位機功能構(gòu)成圖數(shù)據(jù)收發(fā)：由上位機可向下位機發(fā)送同步和修改指令。同步指令主要用于上位機與對應序號的下位機點對點通訊。首先，上位機將系統(tǒng)時間發(fā)送給下位機，實現(xiàn)系統(tǒng)時鐘同步，然后再由下位機將系統(tǒng)的報警距離設置值、發(fā)射周期值以及所測的距離值發(fā)送給上位機，實現(xiàn)信息同步。修改指令主要是用于通過上位機修改下位機的設置值。歷史記錄：操作歷史記錄主要用于記錄報警、修改等事件。歷史數(shù)據(jù)記錄主要用于記錄對應下位機的測量數(shù)據(jù)。實時監(jiān)控曲線：主要根據(jù)測量值繪制24小時監(jiān)控曲線。測距報警：主要實現(xiàn)聲音報警功能。超聲波測距系統(tǒng)下位機包含測距功能、系統(tǒng)設置功能、顯示功能和串口通信功能四大功能。如圖33所示。系統(tǒng)設置功能報警設置周期設置校準設置序號設置ARM測距功能串口通信功能測量顯示報警顯示時鐘顯示顯顯示功能設置顯示圖33下位機功能構(gòu)成圖測距功能：利用超聲波的反射的原理，測出障礙物的距離。顯示功能：系統(tǒng)顯示功能主要包括測量距離的顯示、時鐘顯示和報警顯示。系統(tǒng)顯示分為兩種模式：正常測量模式和快速測量模式。在正常測量模式下，測量值和時鐘每隔2S交替顯示；而在快速測量模式下，則只顯示測距值。報警顯示則是在測量值小于報警值時出現(xiàn)顯示。系統(tǒng)設置功能：包括報警設置、周期設置、校準設置和序號設置。報警設置是報警距離值設置，當被測距離過近時，顯示警報。周期設置是超聲波發(fā)射周期設置，可根據(jù)測量距離的變化速度可以設置相應的周期值。當發(fā)射周期小于4S時，系統(tǒng)則認為進入快速測距模式，只顯示測距值。校準設置是下位機的零刻度值設置，當傳感器的安裝位置不同時，可以根據(jù)需要設置相應的零刻度值。序號設置是下位機的通訊地址設置，只有當上位機發(fā)送的指令與下位機序號相同時，下位機才執(zhí)行相應的操作。串口通信功能：用來實現(xiàn)下位機與通信網(wǎng)絡的信息交換。包括地址、指令和數(shù)據(jù)的信息交換。 系統(tǒng)通信網(wǎng)絡設計 串行通信基本概念串口通信，是在一些聯(lián)絡信號的控制下，使用一對傳輸線，將數(shù)據(jù)的各位按照時間順序依次傳送[8]。串行通信的特點：由于在一條傳輸線上既傳輸數(shù)據(jù)信息，又傳輸控制聯(lián)絡信息，這就需要一系列的約定，從而識別一條線上傳送的信息流中，哪一部分是數(shù)據(jù)信號，哪一部分是聯(lián)絡信號。串行通信的信息格式有異步和同步信息格式。與此對應，有異步串行通信和同步串行通信。由于串行通信中信息邏輯定義與TTL不兼容，故需要邏輯電平轉(zhuǎn)換，以提高信息傳輸?shù)目煽啃?。為降低通信線路的成本和簡化通信設備，可用現(xiàn)存信道（如電話、電報信道等），配以適當?shù)耐ㄐ沤涌?，在任意兩點之間實行串通信。 串行通信協(xié)議（1）異步傳輸協(xié)議：也稱起止式異步協(xié)議，其特點是通信雙方以一個字符作為數(shù)據(jù)傳輸單位，且發(fā)送方傳送字符的間隔時間是不定的。在傳輸一個字符時總是以起始位開始，以停止位結(jié)束。（2）面向字符的同步傳輸協(xié)議：其特點是一次傳送由若干個字符組成的數(shù)據(jù)塊，而不是只傳送一個字符，并規(guī)定10個特殊字符作為這個數(shù)據(jù)塊的開頭與結(jié)束標志以及整個傳輸過程的控制信息。（3）面向比特的同步傳輸協(xié)議：其特點是所傳輸?shù)囊粠瑪?shù)據(jù)可以是任意位，而且是靠約定的位組合模式，而不是靠特定的字符來標志幀的開始和結(jié)束。本系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡采用RS232協(xié)議，串口通信設置為：波特率115200，1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，無奇偶校驗位，1位停止位。上位機采用一個字符驅(qū)動事件；下位機采用串口接收中斷。整個系統(tǒng)采用統(tǒng)一的23位通訊消息，其中包含2位地址位，2位指令位，3位數(shù)據(jù)位以及14位時間位。如圖34所示。12345678910111213141516171819202122232位：保留位。4位：是消息的地址信息，主要在上位機以廣播方式發(fā)送消息時，下位機能監(jiān)聽消息，然后比較本機地址，判斷是否執(zhí)行消息。6位：是指令位，本系統(tǒng)采用的指令有JS、PP、JC、BJ、PL和QX等，見表31。9位：是不同指令所帶的數(shù)據(jù)信息。在JC指令中三位分別對應檢測距離的百、十、個位（單位cm）；在BJ指令中7位對應報警設置第一位，8位對應報警設置第二位，9位為保留位；在PL指令中7位對應頻率設置第一位，8位對應頻率設置第二位，9位為保留位；在其他指令中，均為保留位。1023位：是時間位。1013位對應四位年信息；1415位對應兩位月信息；1617位對應兩位日信息；1819位對應兩位小時信息；2021位對應兩位分鐘信息；2223位對應兩位秒鐘信息。圖34 通訊消息的組成表31 指令對應表指令名稱指令縮寫指令描述匹配（同步）PP是上位機向下位機發(fā)送的同步指令結(jié)束JS下位機接收上位機指令后，回復的結(jié)束指令。也是上位機判斷下位機是否收到信息的依據(jù)。檢測（測量值）JC是下位機向上位機發(fā)送測量距離值時所帶的指令。報警BJ是系統(tǒng)修改報警的指令頻率（周期）PL是系統(tǒng)修改頻率的指令取消QX是上位機向下位機發(fā)送指令時，取消后，由下位機反饋給上位機的信息。第四章 下位機系統(tǒng)的具體實現(xiàn) 下位機系統(tǒng)由測距模塊、系統(tǒng)設置模塊、液晶顯示模塊和串口通信模塊四部分組成。整體結(jié)構(gòu)如圖41所示。（1）測距模塊根據(jù)設置的頻率發(fā)射脈沖信號驅(qū)動超聲波模塊發(fā)射超聲波信號，遇到障礙后信號返回，超聲波測距模塊接收信號后，產(chǎn)生下降沿，由處理器的定時器捕獲寄存器捕獲并產(chǎn)生中斷，關閉定時器產(chǎn)生時差，結(jié)合零刻度校準值計算出測量距離。（2）系統(tǒng)設置模塊，主要包括發(fā)射脈沖的頻率設置、報警距離設置、零刻度校準設置和序號設置。其中，頻率設置和報警距離設置可由鍵盤和上位機共同修改。零刻度校準設置和序號設置主要在現(xiàn)場由鍵盤實現(xiàn)設備設置。（3）液晶顯示模塊實現(xiàn)在LCD顯示屏上顯示系統(tǒng)的一些信息，包括測量距離、系統(tǒng)時間、設置界面和報警提示。設置界面是下位機系統(tǒng)根據(jù)鍵盤操作將系統(tǒng)設置的樹狀目錄有選擇性的顯示。報警提示是將測距模塊算出的測量距離值與報警設置值比較之后，把測量距離值和報警提示顯示在液晶顯示器上。（4）串口通信模塊主要將測量所得的距離通過RS232協(xié)議發(fā)送給上位機顯示，并接受由上位機發(fā)送的信息。從而形成整個系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡。發(fā)射信號打開定時器接收信號捕獲中斷根據(jù)時差計算距離報警設置系統(tǒng)設置報警距離設置發(fā)射頻率液晶顯示屏序號串口通信零刻度校準鍵盤輸入RTC同步時鐘序號設置圖41 下位機嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 下位機系統(tǒng)的硬件電路構(gòu)成 ARM處理器與外圍設備的電路連接如圖42所示。ARM的輸出管腳與超聲波模塊的發(fā)射端相連，作用是產(chǎn)生脈沖信號驅(qū)動超聲波模塊發(fā)射超聲波信號。ARM的定時器捕獲中斷管腳與超聲波模塊的接收端相連，作用是捕獲超聲波模塊在接收到返回信號后產(chǎn)生的下降沿。ARM的輸入管腳與鍵盤開關相連，用來修改系統(tǒng)設置值。ARM的通用輸出管腳與液晶顯示模塊相連，用于驅(qū)動液晶模塊并在模塊上顯示所要輸出的結(jié)果。ARM的UART1管腳與RS232通信模塊相連，用于與上位機通信。硬件模塊電路構(gòu)成ARM處理器通用輸出管腳液晶顯示模塊UART1管腳RS232通信模塊定時器捕獲中斷管腳超聲波測距模塊通用輸入管腳鍵盤輸入開關 圖42 硬件電路構(gòu)成圖圖43 超聲波時序圖超聲波測距模塊時序，如圖43所示。表明你只需要提供一個 10uS 以上脈沖觸發(fā)信號，該模塊內(nèi)部將發(fā)出 8個 40kHz 周期電平并檢測回波。一旦檢測到有回波信號則輸出回響信號的脈沖寬度與所測的距離成正比。由此通過發(fā)射信號到收到的回響信號時間間隔可以計算得到距離。公式：us/58=厘米或者 us/148=英寸；或是：距離=高電平時間*聲速（340M/S）/2。下位機測距功能主要利用超聲波的發(fā)射到接收的時差，計算出相應距離。具體程序?qū)崿F(xiàn)過程如圖44所示。定時器0（）是否在測距模式分頻寄存器（CT）+1CT=設置分頻數(shù)f？發(fā)射驅(qū)動脈沖，打開定時器3CT置零產(chǎn)生時差復位定時器3根據(jù)零刻度補償計算跳出定時器0中斷跳出定時器3中斷捕獲下降沿中斷NNYY 圖44 測距功能程序結(jié)構(gòu)圖首先，查詢處理器是否處于測距狀態(tài)，若處理器不處于測距狀態(tài)，則跳出定時器0的中斷。若處理器處于測距狀態(tài)，則是分頻寄存器CT實現(xiàn)加1。根據(jù)設置，判