【導(dǎo)讀】languageandC++Builderseparately.

　　

【正文】 ，以檢測已發(fā)送數(shù)據(jù)是否損壞，但不保證檢查數(shù)據(jù)本身的錯誤。然而，校驗位可用于改善完整數(shù)據(jù)的傳送。 大多數(shù)串行端口使用 RS232C 標(biāo)準(zhǔn) ,它指定了一個 25針或 9針的連接器。大多數(shù)系列設(shè)備使用 9針連接器。 串行通信有異步通信和同步通信兩種基本通信方式。同步通信適用于傳送速度高的情況 ,其硬件復(fù)雜。而異步通信應(yīng)用于傳送速度在 50到 19200波特之間，是比較常用的傳送方式。在異步通信中，數(shù)據(jù)是一幀一幀傳送的 ,每一串行幀的數(shù)據(jù)格式由一位起始位 ,5～ 8位的數(shù)據(jù)位 ,一位奇偶校驗位 (可省略 )和一位停止位四部分組成。在串行通信前 ,發(fā)送方和接收方要約定具體的數(shù)據(jù)格式和波特率 (通信協(xié)議 )。 PC 機采用可編程串行異步通信控制器 8250來實現(xiàn)異步串行通信。通過對 8250的初始化編程，可 以控制串行數(shù)據(jù)傳送格式和速度。在 PC 機中一般有兩個標(biāo)準(zhǔn) RS232C 串行接口 COM1和 COM2。 MCS51系列單片機片內(nèi)含有一個全雙工的串行接口 ,通過編程也可實現(xiàn)串行通信功能。 智能傳感器的 CMOS 芯片因為其低成本，小型化，智能化和標(biāo)準(zhǔn)化的特點已得到廣泛應(yīng)用。在智能傳感器 IC 設(shè)計中，在傳感器和信號處理電路以外，通訊接口電路也可發(fā)揮重要角色。串行通信擁有很多的標(biāo)準(zhǔn)接口，如 RS232， RS485， USB 接口和IEEE1394。它們都有著自身的特點，同時也分別適用于不同的的應(yīng)用領(lǐng)域。 RS485的數(shù)據(jù)傳輸 具有抗噪聲的特點，因此它通常用于工業(yè)生產(chǎn)。 USB 接口和 IEEE1394具有傳輸速度快的優(yōu)點，但是有一些電腦和操作系統(tǒng)并不支持這種接口。 RS232是在 PC 機中和通信行業(yè)中應(yīng)用最廣泛的的串行接口。 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)是異步串行協(xié)議溝通，并已廣泛應(yīng)用于個人電腦和通信產(chǎn)業(yè)。許多短距離打印機等電腦外設(shè)，所有磁盤和終端與 PC 機通過 RS232串行接口通信。 RS232C 標(biāo)準(zhǔn) RS232C 是美國電子工業(yè)協(xié)會 (EIA)正式公布的 ,在異步串行通信中應(yīng)用最廣的標(biāo)準(zhǔn)總線。該標(biāo)準(zhǔn)適用于 DCE和 DTE間的串行二進制通信 ,最高數(shù) 據(jù)傳送速率可達(dá) , 13 最長傳送電纜可達(dá) 15米。 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)定義了 25根引線 ,對于一般的雙向通信 ,只需使用串行輸入 RXD,串行輸出 TXD和地線 GND。 RS232C標(biāo)準(zhǔn)的電平采用負(fù)邏輯 ,規(guī)定 +3V～ +15V之間的任意電平為邏輯“ 0”電平 ,3V～ 15V 之間的任意電平為邏輯“ 1”電平 ,與 TTL和 CMOS 電平是不同的。在接口電路和計算機接口芯片中大都為 TTL 或 CMOS 電平 ,所以在通信時 ,必須進行電平轉(zhuǎn)換 ,以便與 RS232C 標(biāo)準(zhǔn)的電平匹配。 MAX232芯片可以完成電平轉(zhuǎn)換這一工作。 RS232被定義為單端標(biāo)準(zhǔn)，它具有許多的優(yōu)點，如更低速的串行通信，通信距離遠(yuǎn)，適中的價格和良好的系統(tǒng)實用性，所以它是最適用的一個通信端口。 RS232是一個基本現(xiàn)代化的計算機接口，它包括 COM1和 COM2端口，該端口 COM1有九針連接器。新一代的計算機有一個九針連接器（ DB9），這樣就可以通過這個九針連接器來連接 RS232串行端口。為了實現(xiàn)可靠的，實時的傳輸，該系統(tǒng)采用三線連接方式，即 RS232端口的 GND引腳， RXD 引腳和 TXD 的引腳與外部端口連接，如圖 1所示。 圖 的端口 三、串行通信端口的硬件設(shè)計 單片機應(yīng)用的是 TTL 電平，而 PC 機的 RS232串行接口使用的是標(biāo)準(zhǔn)的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，所以兩者的電氣性能規(guī)格是不一致的。為了溝通上位機和下位機，就需要將單片機輸出的 TTL 電平進行轉(zhuǎn)換。常見的 TTL 電平和 RS232電平之間的電平轉(zhuǎn)換芯片是MCI1488和 MCI1489。 TTL 電平可由 MCI1488轉(zhuǎn)換為 RS232電平，它需要177。 12V 電源電壓，而 MCI1489可以將 RS232轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)級的 TTL 電平，它需要電源電壓為 +5V。由于適用三個電源電壓，電路將不可避免地變得復(fù)雜，所以該電 路采用標(biāo)準(zhǔn)的 RS232芯片MAX232。 MAX232芯片簡介 MAX232是 Maxim 公司的產(chǎn)品，它是路徑接收和驅(qū)動 IC 芯片。 MAX232芯片是 Maxim公司生產(chǎn)的低功耗、單電源雙 RS232發(fā)送 /接收器，適用于各種 EIA232E 和 14 的通信接口。 MAX232芯片內(nèi)部有一個電源電壓變換器 ,可以把輸入的 +5V 電源變換成RS232C 輸出電平所需177。 10V 電壓 ,所以采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只要單一的 +5V電源就可以。 MAX232外圍需要 4個電解電容 C C C C4，是內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換所需 電容。其取值均為 1μ F/25V，宜選用鉭電容并且應(yīng)盡量靠近芯片， C5為 F 的去耦電容。 MAX232的引腳 T1IN、 T2IN、 R1OUT、 R2OUT 為接 TTL/CMOS 電平的引腳，引腳 T1OUT、T2OUT、 R1IN、 R2IN 為接 RS232C 電平的引腳。因此 TTL/CMOS 電平的 T1IN、 T2IN 引腳應(yīng)接 MCS51的串行發(fā)送引腳 TXD； R1OUT、 R2OUT 應(yīng)接 MCS51的串行接收引腳 RXD，與之對應(yīng)的 RS232C 電平的 T1OUT、 T2OUT 應(yīng)接 PC 機的接收端 RD； R1IN、 R2IN 應(yīng)接 PC機的發(fā)送端 TD。 MAX232芯片有一個電壓轉(zhuǎn)換器，它可以改變 +5V 的電壓至所需的電壓。因此，它適應(yīng)了串行通信接口。不僅如此，它有許多優(yōu)點，比如價格適中，硬件簡單等等。因此，用它來作為電壓轉(zhuǎn)換器適用。串行通信模塊的硬件電路如圖 2所示。 圖 2 串行通信模塊的硬件電路 四、串口通信的軟件設(shè)計 單片機的通信程序與 PC 機之間通過中斷通信， PC 機被稱為主控制器。當(dāng)單片機接收通過 PC 電腦發(fā)送的數(shù)據(jù)信號時，它就會調(diào)用中斷服務(wù)程序。中斷服務(wù)子程序流程圖如圖 3所示。為了充分利用單片機，以減少 CPU 的占用時間，提高溝通效率 ，控制程序?qū)⑹俏覀儠皶r響應(yīng)和控制的對象，通訊程序?qū)⒌玫絻?yōu)化。子程序的串口接收數(shù)據(jù)，逐個發(fā)送脈沖，通過上升沿判斷指令子程序和中斷子程序發(fā)送的數(shù)據(jù)。 A 串口中斷子程序用于接收數(shù)據(jù) 用于接收數(shù)據(jù)的串行端口的中斷子程序，主要是將 PC 微機接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)存儲到分配的內(nèi)存中（不進行數(shù)據(jù)處理，以減少中斷的時間）。由單片機接收到的數(shù)據(jù)包括一些信息，如速度，步驟和開 /關(guān)指示，由于緩沖區(qū)的大小足夠把這些數(shù)據(jù)發(fā)送到電腦中，所以省略了軟件握手協(xié)議，以提高 CPU 利用率。當(dāng)串口中斷程序接收到指定的數(shù)據(jù)時，便退出串行口中斷。 15 B 發(fā)送步 進脈沖子程序 使用反單晶片微控制器定時器 0，作為固定的時間計時，能使 ，從而產(chǎn)生周期性的驅(qū)動脈沖。定時器從 0開始計數(shù)初始值 65535，然后中斷設(shè)定的定時器0被調(diào)用，在其中 。同時，單片機重新載入由 PC 機通過串行通信微機發(fā)送的初始值。 圖 3 主要中斷服務(wù)子程序流程圖 C 判斷指令的子程序 PC 微機發(fā)送數(shù)據(jù)到單片機。經(jīng)過單片機接收數(shù)據(jù)，并調(diào)用串口中斷子程序，它第一次發(fā)送的數(shù)據(jù)被處理。如果第一個數(shù)據(jù)是一個數(shù)字標(biāo)記“ 48”，串行口中斷分程序設(shè)置 ，那么接下來的五個字節(jié)的數(shù)據(jù)用于確保步進電機的速度和步驟。 16 如果第一個數(shù)據(jù)是一個數(shù)字標(biāo)記“ 49”，這意味著步進電機反轉(zhuǎn)，則單片機接收到發(fā)送來的速度和步驟信息。否則，單片機判定接收到的數(shù)據(jù)是不是“停止”指令，如果是這樣，它發(fā)出“停止”指令驅(qū)動系統(tǒng)，如果沒有，它便退出中斷。 D 發(fā)送中斷處理子程序 發(fā)送中斷處理子程序負(fù)責(zé)將數(shù)據(jù)發(fā)送到計算機，中斷狀態(tài)一般為不允許中斷。當(dāng)通信方案完全由 PC 微機發(fā)送的數(shù)據(jù)交換，代碼為“ 1”可寫入發(fā)送緩沖區(qū)。隨著計算機接收代碼“ 1”，這表明，單片機上執(zhí)行完全由 PC 微機發(fā) 送的指令。因此，串口中斷設(shè)置為“關(guān)閉”狀態(tài)的單片機，將它設(shè)定為“開”狀態(tài)的數(shù)據(jù)后再發(fā)送數(shù)據(jù)。這時，單片機返回到主程序和等待接收指令。 五、 PC 和單片機通信程序的設(shè)計 為了方便地實現(xiàn)系統(tǒng)軟件移植和統(tǒng)一，上位機程序的設(shè)計使用作為控制系統(tǒng)編程工具 C++Builder ， C++Builder PC 的編程工具。串行口通信可以利用兩種方式：一是注冊組件，生成的 C++本身并不提供單獨的串行通訊組件，但是它可通過已注冊的 Microsoft MSComm32成分，生成相對簡單的 VB， VC 代碼。第二種方法是 調(diào)用Windows API（應(yīng)用程序接口）函數(shù)，此函數(shù)是由操作系統(tǒng)提供，以提供大量的功能。該設(shè)計的步驟如下： （ 1）設(shè)置通信協(xié)議，打開串行端口，這是所謂的初始化，然后阻止其他程序使用串行端口。 （ 2）配置串口。 （ 3）傳遞串口轉(zhuǎn)來的數(shù)據(jù)，驗證數(shù)據(jù)的傳輸過程。 （ 4）關(guān)閉串口，供其他程序使用。 子接口很簡單，其中的子接口的參數(shù)設(shè)置，如波特率通信模塊的芯片已被設(shè)置為2400Bps，在計算機上的端口的默認(rèn)設(shè)置 2400Bps。微機具有兩個串口，一般稱為 COM1和 COM2，以便程序可以自動識別串行端口，利于端 口成功的發(fā)送和接收數(shù)據(jù)和指令。 串行通信程序包括兩部分 ,一部分是 MCS51單片機的通信程序 ,另一部分是 PC機的通信程序。在編寫程序之前 ,制定其雙方通信協(xié)議是十分重要的 ,否則將無法保證通信數(shù)據(jù)的可靠性 ,從而失去通信的意義?，F(xiàn)約定其通信協(xié)議如下 : （ 1）串行通信波特率為 1200bps。 （ 2）幀格式為 :一位起始位 ,八位數(shù)據(jù)位 ,一位可編程的第九位 (此位為發(fā)送和接收的地址 /數(shù)據(jù)的標(biāo)志位 ),一位停止位。 （ 3）設(shè)定單片機的地址碼為 F1H。在傳送數(shù)據(jù)前先聯(lián)絡(luò)地址碼 ,如地址碼正確則傳送數(shù)據(jù) ,否則繼續(xù)聯(lián)絡(luò)地址碼。 （ 4）無奇偶校驗位。數(shù)據(jù)的通信采用累加和校驗的方法 ,即每傳送一組數(shù)據(jù) (個數(shù)自定 ,設(shè)為 100個 ),校驗一次累加和是否正確 ,正確則返回 00H,否則返回 FFH。 17 （ 5）通信可以有中斷傳送方式和查詢方式。在這里介紹查詢方式通信。 （ 6）聯(lián)絡(luò)方式為 PC 機主動聯(lián)絡(luò) MCS51單片機。 （ 7） PC 機采用 COM2通信。 六、結(jié)論 串口通信的硬件設(shè)計基于 RS232， PC機和單片機之間進行通信的軟件模塊使用 C++和匯編語言編程。該控制系統(tǒng)在產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域運行良好，并通過控制單個步進電機啟動 /停止和正轉(zhuǎn) /反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)。 PC 微機通過友好 的用戶界面向單片機發(fā)送控制指令。 18 參考文獻 [1]樊一支 ,姜文祥 ,陳梨園 .串行通信控制的 C++生成和 :清華大學(xué)出版社 ,2020年 ,第218 [2]茍?zhí)K艾 .C++ .北京 :北京希望電子出版社 ,2020年 ,第 16 [3]劉艷玲 .使用 MAX232進行的 MCS51單片機與 PC 機之間的的通信 .天津科技 ,1999年 ,第研究所 15（ 2） :第 5658 [4]楊國霞 .采用消息方式處理串口與主程序間的通訊 .雜志 :促進科技 ,2020年 ,河北省科學(xué)院卷 .18(4):220223頁 [5]黎步銀 ,江盛林 ,盧重 ,周東祥 .基于 C 語言的串行通信程序設(shè)計 .作者 :Transcluction 技術(shù) ,2020,卷 .(2)第 6566 [6]王志忠 .單片機和 PC 機之間的串行通信 .現(xiàn)代電子技術(shù) ,2020,119,第 6870