【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 非常豐富，讀者可以輕松地找到各類編程資源以加速學(xué)習(xí)和開(kāi)發(fā)過(guò)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(jìn)行串行通信的應(yīng)用[7]。ARM7TDMIS處理器，可在高達(dá)72MHz的工作頻率下運(yùn)行，并擁有高達(dá)512kB的片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器，具有在系統(tǒng)編程（ISP）和在應(yīng)用編程（IAP）功能。單個(gè)Flash扇區(qū)或整個(gè)芯片擦除的時(shí)間為400ms，256字節(jié)編程的時(shí)間為1ms。Flash程序存儲(chǔ)器在ARM局部總線上，可以進(jìn)行高性能的CPU訪問(wèn)。 LPC2368處理器擁有4個(gè)32位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器。每個(gè)定時(shí)器帶有一個(gè)可編程的32位預(yù)分頻器，在連續(xù)工作情況下，可在匹配時(shí)可選擇產(chǎn)生中斷。在匹配時(shí)，可選擇產(chǎn)生中斷停止定時(shí)器運(yùn)行和復(fù)位定時(shí)器。此外，每個(gè)定時(shí)器包含4路32位的捕獲通道，可以在輸入信號(hào)變化時(shí)捕捉定時(shí)器的瞬時(shí)值，產(chǎn)生中斷。LPC2368處理器自帶的實(shí)時(shí)時(shí)鐘可用來(lái)對(duì)日期及時(shí)分秒計(jì)時(shí)、記錄等。其計(jì)數(shù)時(shí)鐘可以通過(guò)對(duì)Fpclk進(jìn)行分頻得到，（每秒計(jì)數(shù)總數(shù)是32768）。3．通用I/O口LPC2368處理器擁有70個(gè)的通用I/O管腳，主要用于驅(qū)動(dòng)LCD顯示模塊、控制片外器件和檢測(cè)數(shù)字信號(hào)。 通信接口模塊LPC2368處理器有四個(gè)UART模塊。四個(gè)模塊的功能基本相同，只是UART1可以作為一個(gè)完整的Modem接口。第三章 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)系統(tǒng)由上位機(jī)與下位機(jī)構(gòu)成，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。首先由上位機(jī)以廣播通訊方式發(fā)送消息，然后由下位機(jī)根據(jù)本機(jī)的序號(hào)（地址）對(duì)消息進(jìn)行處理。若消息與本機(jī)地址匹配，則回復(fù)收到信息并進(jìn)行相應(yīng)處理，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信；若消息與本機(jī)地址不匹配則不對(duì)其處理。上位機(jī)發(fā)送的消息后未收到由上位機(jī)發(fā)送的回復(fù)則由上位機(jī)提示重發(fā)信息。如圖31所示：系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)上位機(jī)下位機(jī)01下位機(jī)02下位機(jī)N通 信 網(wǎng) 絡(luò)……圖31 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)的上位機(jī)軟件由Visual C++，具有良好的可視效果，功能包括遠(yuǎn)程監(jiān)控、遠(yuǎn)程修改、測(cè)距報(bào)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(jī)軟件歷史數(shù)據(jù)記錄測(cè)距報(bào)警聲音報(bào)警報(bào)警記錄操作故障記錄實(shí)時(shí)監(jiān)控曲線同步時(shí)鐘圖32 上位機(jī)功能構(gòu)成圖數(shù)據(jù)收發(fā)：由上位機(jī)可向下位機(jī)發(fā)送同步和修改指令。同步指令主要用于上位機(jī)與對(duì)應(yīng)序號(hào)的下位機(jī)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊。首先，上位機(jī)將系統(tǒng)時(shí)間發(fā)送給下位機(jī)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)時(shí)鐘同步，然后再由下位機(jī)將系統(tǒng)的報(bào)警距離設(shè)置值、發(fā)射周期值以及所測(cè)的距離值發(fā)送給上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)信息同步。修改指令主要是用于通過(guò)上位機(jī)修改下位機(jī)的設(shè)置值。歷史記錄：操作歷史記錄主要用于記錄報(bào)警、修改等事件。歷史數(shù)據(jù)記錄主要用于記錄對(duì)應(yīng)下位機(jī)的測(cè)量數(shù)據(jù)。實(shí)時(shí)監(jiān)控曲線：主要根據(jù)測(cè)量值繪制24小時(shí)監(jiān)控曲線。測(cè)距報(bào)警：主要實(shí)現(xiàn)聲音報(bào)警功能。超聲波測(cè)距系統(tǒng)下位機(jī)包含測(cè)距功能、系統(tǒng)設(shè)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(shè)置功能報(bào)警設(shè)置周期設(shè)置校準(zhǔn)設(shè)置序號(hào)設(shè)置ARM測(cè)距功能串口通信功能測(cè)量顯示報(bào)警顯示時(shí)鐘顯示顯顯示功能設(shè)置顯示圖33下位機(jī)功能構(gòu)成圖測(cè)距功能：利用超聲波的反射的原理，測(cè)出障礙物的距離。顯示功能：系統(tǒng)顯示功能主要包括測(cè)量距離的顯示、時(shí)鐘顯示和報(bào)警顯示。系統(tǒng)顯示分為兩種模式：正常測(cè)量模式和快速測(cè)量模式。在正常測(cè)量模式下，測(cè)量值和時(shí)鐘每隔2S交替顯示；而在快速測(cè)量模式下，則只顯示測(cè)距值。報(bào)警顯示則是在測(cè)量值小于報(bào)警值時(shí)出現(xiàn)顯示。系統(tǒng)設(shè)置功能：包括報(bào)警設(shè)置、周期設(shè)置、校準(zhǔn)設(shè)置和序號(hào)設(shè)置。報(bào)警設(shè)置是報(bào)警距離值設(shè)置，當(dāng)被測(cè)距離過(guò)近時(shí)，顯示警報(bào)。周期設(shè)置是超聲波發(fā)射周期設(shè)置，可根據(jù)測(cè)量距離的變化速度可以設(shè)置相應(yīng)的周期值。當(dāng)發(fā)射周期小于4S時(shí)，系統(tǒng)則認(rèn)為進(jìn)入快速測(cè)距模式，只顯示測(cè)距值。校準(zhǔn)設(shè)置是下位機(jī)的零刻度值設(shè)置，當(dāng)傳感器的安裝位置不同時(shí)，可以根據(jù)需要設(shè)置相應(yīng)的零刻度值。序號(hào)設(shè)置是下位機(jī)的通訊地址設(shè)置，只有當(dāng)上位機(jī)發(fā)送的指令與下位機(jī)序號(hào)相同時(shí)，下位機(jī)才執(zhí)行相應(yīng)的操作。串口通信功能：用來(lái)實(shí)現(xiàn)下位機(jī)與通信網(wǎng)絡(luò)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(luò)設(shè)計(jì) 串行通信基本概念串口通信，是在一些聯(lián)絡(luò)信號(hào)的控制下，使用一對(duì)傳輸線，將數(shù)據(jù)的各位按照時(shí)間順序依次傳送[8]。串行通信的特點(diǎn)：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(luò)信息，這就需要一系列的約定，從而識(shí)別一條線上傳送的信息流中，哪一部分是數(shù)據(jù)信號(hào)，哪一部分是聯(lián)絡(luò)信號(hào)。串行通信的信息格式有異步和同步信息格式。與此對(duì)應(yīng)，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(jiǎn)化通信設(shè)備，可用現(xiàn)存信道（如電話、電報(bào)信道等），配以適當(dāng)?shù)耐ㄐ沤涌?，在任意兩點(diǎn)之間實(shí)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(diǎn)是通信雙方以一個(gè)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(shí)間是不定的。在傳輸一個(gè)字符時(shí)總是以起始位開(kāi)始，以停止位結(jié)束。（2）面向字符的同步傳輸協(xié)議：其特點(diǎn)是一次傳送由若干個(gè)字符組成的數(shù)據(jù)塊，而不是只傳送一個(gè)字符，并規(guī)定10個(gè)特殊字符作為這個(gè)數(shù)據(jù)塊的開(kāi)頭與結(jié)束標(biāo)志以及整個(gè)傳輸過(guò)程的控制信息。（3）面向比特的同步傳輸協(xié)議：其特點(diǎn)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(lái)標(biāo)志幀的開(kāi)始和結(jié)束。本系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)采用RS232協(xié)議，串口通信設(shè)置為：波特率115200，1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，無(wú)奇偶校驗(yàn)位，1位停止位。上位機(jī)采用一個(gè)字符驅(qū)動(dòng)事件；下位機(jī)采用串口接收中斷。整個(gè)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(shí)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(jī)以廣播方式發(fā)送消息時(shí)，下位機(jī)能監(jiān)聽(tīng)消息，然后比較本機(jī)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(jiàn)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(duì)應(yīng)檢測(cè)距離的百、十、個(gè)位（單位cm）；在BJ指令中7位對(duì)應(yīng)報(bào)警設(shè)置第一位，8位對(duì)應(yīng)報(bào)警設(shè)置第二位，9位為保留位；在PL指令中7位對(duì)應(yīng)頻率設(shè)置第一位，8位對(duì)應(yīng)頻率設(shè)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(shí)間位。1013位對(duì)應(yīng)四位年信息；1415位對(duì)應(yīng)兩位月信息；1617位對(duì)應(yīng)兩位日信息；1819位對(duì)應(yīng)兩位小時(shí)信息；2021位對(duì)應(yīng)兩位分鐘信息；2223位對(duì)應(yīng)兩位秒鐘信息。圖34 通訊消息的組成表31 指令對(duì)應(yīng)表指令名稱指令縮寫(xiě)指令描述匹配（同步）PP是上位機(jī)向下位機(jī)發(fā)送的同步指令結(jié)束JS下位機(jī)接收上位機(jī)指令后，回復(fù)的結(jié)束指令。也是上位機(jī)判斷下位機(jī)是否收到信息的依據(jù)。檢測(cè)（測(cè)量值）JC是下位機(jī)向上位機(jī)發(fā)送測(cè)量距離值時(shí)所帶的指令。報(bào)警BJ是系統(tǒng)修改報(bào)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(jī)向下位機(jī)發(fā)送指令時(shí)，取消后，由下位機(jī)反饋給上位機(jī)的信息。第四章 下位機(jī)系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn) 下位機(jī)系統(tǒng)由測(cè)距模塊、系統(tǒng)設(shè)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(cè)距模塊根據(jù)設(shè)置的頻率發(fā)射脈沖信號(hào)驅(qū)動(dòng)超聲波模塊發(fā)射超聲波信號(hào)，遇到障礙后信號(hào)返回，超聲波測(cè)距模塊接收信號(hào)后，產(chǎn)生下降沿，由處理器的定時(shí)器捕獲寄存器捕獲并產(chǎn)生中斷，關(guān)閉定時(shí)器產(chǎn)生時(shí)差，結(jié)合零刻度校準(zhǔn)值計(jì)算出測(cè)量距離。（2）系統(tǒng)設(shè)置模塊，主要包括發(fā)射脈沖的頻率設(shè)置、報(bào)警距離設(shè)置、零刻度校準(zhǔn)設(shè)置和序號(hào)設(shè)置。其中，頻率設(shè)置和報(bào)警距離設(shè)置可由鍵盤(pán)和上位機(jī)共同修改。零刻度校準(zhǔn)設(shè)置和序號(hào)設(shè)置主要在現(xiàn)場(chǎng)由鍵盤(pán)實(shí)現(xiàn)設(shè)備設(shè)置。（3）液晶顯示模塊實(shí)現(xiàn)在LCD顯示屏上顯示系統(tǒng)的一些信息，包括測(cè)量距離、系統(tǒng)時(shí)間、設(shè)置界面和報(bào)警提示。設(shè)置界面是下位機(jī)系統(tǒng)根據(jù)鍵盤(pán)操作將系統(tǒng)設(shè)置的樹(shù)狀目錄有選擇性的顯示。報(bào)警提示是將測(cè)距模塊算出的測(cè)量距離值與報(bào)警設(shè)置值比較之后，把測(cè)量距離值和報(bào)警提示顯示在液晶顯示器上。（4）串口通信模塊主要將測(cè)量所得的距離通過(guò)RS232協(xié)議發(fā)送給上位機(jī)顯示，并接受由上位機(jī)發(fā)送的信息。從而形成整個(gè)系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)。發(fā)射信號(hào)打開(kāi)定時(shí)器接收信號(hào)捕獲中斷根據(jù)時(shí)差計(jì)算距離報(bào)警設(shè)置系統(tǒng)設(shè)置報(bào)警距離設(shè)置發(fā)射頻率液晶顯示屏序號(hào)串口通信零刻度校準(zhǔn)鍵盤(pán)輸入RTC同步時(shí)鐘序號(hào)設(shè)置圖41 下位機(jī)嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 下位機(jī)系統(tǒng)的硬件電路構(gòu)成 ARM處理器與外圍設(shè)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(hào)驅(qū)動(dòng)超聲波模塊發(fā)射超聲波信號(hào)。ARM的定時(shí)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(hào)后產(chǎn)生的下降沿。ARM的輸入管腳與鍵盤(pán)開(kāi)關(guān)相連，用來(lái)修改系統(tǒng)設(shè)置值。ARM的通用輸出管腳與液晶顯示模塊相連，用于驅(qū)動(dòng)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(jī)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(shí)器捕獲中斷管腳超聲波測(cè)距模塊通用輸入管腳鍵盤(pán)輸入開(kāi)關(guān) 圖42 硬件電路構(gòu)成圖圖43 超聲波時(shí)序圖超聲波測(cè)距模塊時(shí)序，如圖43所示。表明你只需要提供一個(gè) 10uS 以上脈沖觸發(fā)信號(hào)，該模塊內(nèi)部將發(fā)出 8個(gè) 40kHz 周期電平并檢測(cè)回波。一旦檢測(cè)到有回波信號(hào)則輸出回響信號(hào)的脈沖寬度與所測(cè)的距離成正比。由此通過(guò)發(fā)射信號(hào)到收到的回響信號(hào)時(shí)間間隔可以計(jì)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(shí)間*聲速（340M/S）/2。下位機(jī)測(cè)距功能主要利用超聲波的發(fā)射到接收的時(shí)差，計(jì)算出相應(yīng)距離。具體程序?qū)崿F(xiàn)過(guò)程如圖44所示。定時(shí)器0（）是否在測(cè)距模式分頻寄存器（CT）+1CT=設(shè)置分頻數(shù)f？發(fā)射驅(qū)動(dòng)脈沖，打開(kāi)定時(shí)器3CT置零產(chǎn)生時(shí)差復(fù)位定時(shí)器3根據(jù)零刻度補(bǔ)償計(jì)算跳出定時(shí)器0中斷跳出定時(shí)器3中斷捕獲下降沿中斷NNYY 圖44 測(cè)距功能程序結(jié)構(gòu)圖首先，查詢處理器是否處于測(cè)距狀態(tài)，若處理器不處于測(cè)距狀態(tài)，則跳出定時(shí)器0的中斷。若處理器處于測(cè)距狀態(tài)，則是分頻寄存器CT實(shí)現(xiàn)加1。根據(jù)設(shè)置，判