【正文】 T pBuf[2] E pBuf[3] 1 nTemp 2 return nTemp 167。 311 上位機(jī)和下位機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能 一功能描述 1 上位機(jī)功能 1 向下位機(jī)進(jìn)行呼叫接著發(fā)送字符串最后發(fā)送結(jié)束標(biāo)志 2 按照一定的時(shí)間間隔對(duì)串口進(jìn)行讀操作如果有數(shù)據(jù)需要接收則進(jìn)行數(shù)據(jù)接收 2 下位機(jī)功能 1 接收功能識(shí)別上位機(jī)發(fā)送的地址如果地址匹配則接收數(shù)據(jù)直到結(jié)束標(biāo)志到來(lái)則停止接收 2 發(fā)送功能下位機(jī)有數(shù)據(jù)需要發(fā)送時(shí)首先向上位機(jī)發(fā)送本機(jī)地址然后發(fā)送數(shù)據(jù)最后發(fā)送結(jié)束標(biāo)志 167。 221 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)圖 單片機(jī)電路比較簡(jiǎn)單在與接口電路連接的的基礎(chǔ)上分別采用單片機(jī)的一般IO 接口實(shí)現(xiàn)與其他電路的連接由于是多路通信所以每一路的硬 件設(shè)計(jì)基本相同下面為單片機(jī)部分電路圖 圖 23 單片機(jī)部分電路圖 由圖 23 可以看出在單片機(jī)的時(shí)鐘設(shè)計(jì)上與其他的單片機(jī)有一定區(qū)別MSP430F149單片機(jī)采用兩個(gè)時(shí)鐘輸入一個(gè) 32KHZ的時(shí)鐘信號(hào)一個(gè) 8MHZ的時(shí)鐘信號(hào)該系統(tǒng)的時(shí)鐘信號(hào)都是采用晶體振蕩器實(shí)現(xiàn)的考慮到電源的輸入波紋對(duì)單片機(jī)的影響在電源的管腳增加一個(gè) 01μ F 的電容來(lái)實(shí)現(xiàn)濾波以減小輸入端受到的干擾另外單片機(jī)還有模擬電源的輸入端所以這里需要考慮干擾問(wèn)題在該系統(tǒng)中的干擾比較小因此模擬地和數(shù)字地共地模擬電源輸入端增加一個(gè)濾波電容以減小干擾 [10] 第三章 軟件設(shè)計(jì) 167。 322 上位機(jī) PC 機(jī)程序設(shè)計(jì) 28 結(jié) 論 34 參考文獻(xiàn) 36 前 言 在工業(yè)控制領(lǐng)域由多單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)很多如大規(guī)模測(cè)控系統(tǒng)大型車輛控制系統(tǒng)機(jī)器人控制系統(tǒng)等單個(gè)單片機(jī)在這些應(yīng)用場(chǎng)合往往僅負(fù)責(zé)某一個(gè)點(diǎn)或者某個(gè)子系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)整個(gè)系統(tǒng)中各點(diǎn)的監(jiān)測(cè)或各子系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制則由某一個(gè)功能更強(qiáng)大的中央處理器如 PC 機(jī)來(lái)完成數(shù)據(jù)傳輸距離可能是近距離的幾米也可能是遠(yuǎn)距離的幾公里多機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換可能采用并行通信也可能采用串行通信而構(gòu)成多單片機(jī)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)是多單片機(jī)之間的通信 方式 [1]由于串行通信是在一根傳輸線上一位一位的傳送信息所用的傳輸線少可借助現(xiàn)成的電話網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送因此特別適合遠(yuǎn)距離傳輸所以串口通訊方式在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用 MSP430 系列單片機(jī)是一種超低功耗的混合信號(hào)控制器在控制系統(tǒng)以及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中有廣泛的應(yīng)用這是因?yàn)樵撓盗袉纹瑱C(jī)有著強(qiáng)大的處理功能在 8MHz 晶體下運(yùn)算能力達(dá) 1MIPS100萬(wàn)秒是傳統(tǒng) 51單片機(jī)遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到的這使該系列單片機(jī)采用 C 語(yǔ)言開(kāi)發(fā)有很高的效率從而提高開(kāi)發(fā)周期實(shí)現(xiàn)程序可移植性 MSP430 系列單片機(jī)有超低功耗的特點(diǎn)且有多種省電模式 6μ m 的 快速啟動(dòng)時(shí)間可延長(zhǎng)待機(jī)時(shí)間并使啟動(dòng)更加迅速這使得系統(tǒng)功耗特別小適合未來(lái)社會(huì)對(duì)于低功耗系統(tǒng)的要求 [2]另外 MSP430 系列單片機(jī)系統(tǒng)功能穩(wěn)定其波特率發(fā)生器分頻分頻器和一個(gè)調(diào)整器組合即使晶振頻率不是波特率的整數(shù)倍 MSP43 正常工作而且還可以使其通訊協(xié)議工作在最大的波特率采用這一技術(shù)即使用手表晶振 32768Hz 波特率也可以達(dá)到 4800 和 9600要想與 PC 串口或者其它帶有串口的終端連接必須要進(jìn)行EIARS232C 與 MSP430 電平和邏輯關(guān)系的轉(zhuǎn)換采用 32芯片完成 3V～ 5V 電平與串口電平的雙向轉(zhuǎn)換 MSP430F149 該單片機(jī)屬于德州儀器公司 MSP430F14X16X FLASH 系列該系列是一組超低功耗的微控制器～工作電壓范圍 18～ 36V 由于具有 16 位 RISC 結(jié)構(gòu) 16 位寄存器和常數(shù)寄存器 MSP430 達(dá)到了最大的代碼效率數(shù)字控制的振蕩器提供快速?gòu)乃械凸哪Ｊ教K醒到活動(dòng)模式的能力時(shí)間少于6msMSP430F149帶有兩個(gè) 16 位定時(shí)器帶看門狗功能速度極快的 8 通道 12 位 AD 轉(zhuǎn)換器 ADC 帶內(nèi)部參考電壓采樣保持和自動(dòng)掃描功能一個(gè)內(nèi)部比較器和兩個(gè)通用同步異步發(fā)射接收器 48個(gè) IO口 均可獨(dú)立控制 的 微處理器結(jié)構(gòu)硬件乘法器提高了單片機(jī)的性能并使單片機(jī)在編碼和硬件上可兼容系統(tǒng)構(gòu)成如圖 1 所示由上位機(jī) 即計(jì)算機(jī) 通訊接口和下位機(jī) 3 部分組成上位機(jī)選用的是工控機(jī) 智能終端由單片 MSP430F149 和外圍傳感器放大電路等構(gòu)成要想與 PC 串口連接或者其它帶有串口的終端連接必須要進(jìn)行 EIARS232C 與 MSP430 電平和邏輯關(guān)系的轉(zhuǎn)換本設(shè)計(jì)采用 3221 芯片 完成 3V～ 5V 電平與串口電平的雙向轉(zhuǎn)可以看出USART模塊分別由波特率部分發(fā)送部分端口 IO部分接收部分 MSP430F149單片機(jī)支持兩種不同的串行協(xié)議 UART 協(xié)議和 SPI 協(xié)議控制寄存器內(nèi)的信息決定了USART的基本操作 SYNC 0來(lái)實(shí)現(xiàn)本設(shè)計(jì)中對(duì)于其他控制位的設(shè)置還有設(shè)置 CHAR 1選擇字符長(zhǎng)度為 8 位設(shè)置 SP 0 選擇停止位 1 位設(shè)置 PEV 0 選擇奇校驗(yàn)設(shè)置 MM 1選擇地址位多機(jī)模式協(xié)議控制位的選擇基本上決定了系統(tǒng)的通信方式和通信格式 2UART 模塊的特點(diǎn) 由于 MSP430單片機(jī)具有兩個(gè)片內(nèi)的 UART串口 0和串口 1實(shí)現(xiàn)兩個(gè)串口通信相當(dāng)容易只需要設(shè)置適當(dāng)?shù)募拇嫫骶涂梢允勾诠ぷ髌饋?lái)兩個(gè)串口都采用中斷方式當(dāng)接收有數(shù)據(jù)時(shí)設(shè)置一個(gè)標(biāo)志通知主程序有數(shù)據(jù)到來(lái)當(dāng)主程序有數(shù)局要 發(fā)送時(shí)設(shè)置一個(gè)中斷標(biāo)志進(jìn)入中斷發(fā)送數(shù)據(jù)本設(shè)計(jì)選用串口 1 與上位機(jī)進(jìn)行通信 在異步模式下接收部分自身實(shí)現(xiàn)幀的同步通信雙方只要使用相同的波特率即可異步模式的幀格式有 1 位起始位 7 位或 8 位數(shù)據(jù)位校驗(yàn)位 1 位地址位 1 或 2位停止位構(gòu)成在異步模式下 MSP430 支持兩種多機(jī)模式線路空閑多機(jī)模式和地址位多機(jī)模式線路空閑模式下數(shù)據(jù)塊被一段空閑的時(shí)間分割在字符的第一個(gè)停止位之后收到 10 個(gè)以上的 1 表示檢測(cè)到線路空閑如果采用兩個(gè)停止位則第二個(gè)停止位被認(rèn)為是空閑周期的第一個(gè)信號(hào)在使用地址位多機(jī)模式時(shí)字符包含一個(gè)附加的位作為地址標(biāo)識(shí)數(shù)據(jù)快的 第一個(gè)字符帶有一個(gè)置位的地址位用以表明該字符是一個(gè)地址由于已經(jīng)設(shè)置了控制寄存器中的 MM 1 故在本設(shè)計(jì)中選擇了地址位多機(jī)模式 下面是 UART 通信的一些特點(diǎn) 1 異步通訊模式包括線路空閑地址位通信協(xié)議有兩個(gè)單獨(dú)的移位寄存器輸入輸出移位寄存器傳輸 7位或 8位數(shù)據(jù)可采用奇偶或無(wú)校驗(yàn)可編程實(shí)現(xiàn)波特率調(diào)整分別發(fā)收單獨(dú)中斷有效地檢測(cè)到起始位實(shí)現(xiàn)從低功耗喚醒狀態(tài)標(biāo)志檢測(cè)錯(cuò)誤或者地址位在 PC 機(jī)和多臺(tái)單片機(jī)的通訊中確定一個(gè)明確而合理的通訊協(xié)議是關(guān)鍵包括對(duì)數(shù)據(jù)格式通訊方式傳送速度傳送步驟檢糾錯(cuò)方式以及控制字符定義等問(wèn)題做出統(tǒng)一規(guī)定為 了區(qū)別不同的分機(jī)必須為每個(gè)分機(jī)分配一個(gè)唯一的地址此地址唯一區(qū)別各單片機(jī)數(shù)據(jù)格式采用數(shù)據(jù)包的形式一次傳輸一組數(shù)據(jù)數(shù)據(jù)包格式如表所示起始標(biāo)志位 1 個(gè)字節(jié) 分機(jī)地址 1 個(gè)字節(jié)命令 數(shù)據(jù) 1 個(gè)字節(jié) 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 1 個(gè)字節(jié) 數(shù)據(jù)內(nèi)容 n 個(gè)字節(jié) 和檢驗(yàn) 2 個(gè)字節(jié) 結(jié)束標(biāo)志位 1 個(gè)字節(jié) 數(shù)據(jù)格式中的地址位表示與 PC 機(jī)通訊的單片機(jī)地址操作命令則表示此次通訊要完成的操作在單片機(jī)發(fā)送上位機(jī)接收的時(shí)候協(xié)議規(guī)定命令 FFH 為上報(bào)數(shù)據(jù) 此時(shí)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)內(nèi)容和檢驗(yàn)三個(gè)域便填充實(shí)際發(fā)送數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)數(shù)據(jù)及和校驗(yàn)命令 F0H F3H 則表示單片機(jī)給 PC 機(jī)的反饋信息此時(shí)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度數(shù)據(jù)內(nèi)容和檢驗(yàn)三個(gè)域?yàn)榭掌渲挟?dāng)命令為 F0H 表示接收成功 F1H 表示接收失敗并要求重發(fā) F2H 表示單片機(jī)有數(shù)據(jù)上報(bào)要求 F3H 表示單片機(jī)無(wú)數(shù)據(jù)上報(bào)要求操作命令域在 PC 機(jī)發(fā)送單片機(jī)接收的時(shí)候也相似的協(xié)議規(guī)定EIARS232邏輯電平轉(zhuǎn)換 EIARS232 是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì) EIA制定的串口通信協(xié)議 C 表示標(biāo)準(zhǔn)修第幾次修改其信號(hào)電平采用負(fù)邏輯邏輯 1 的電平是 5V～～ 允許發(fā)送 Clear to sendCTS 用來(lái)表示 DCE 準(zhǔn)備好接收 DTE 發(fā) 來(lái)的數(shù)據(jù)是對(duì)請(qǐng)求發(fā)送信號(hào) RTS 的響應(yīng)信號(hào)該信號(hào)有效時(shí)則通知終端開(kāi)始沿發(fā)送數(shù)據(jù)線 TxD發(fā)送數(shù)據(jù) 接收線信號(hào)檢出 Received Line detectionRLSD 用來(lái)表示 DCE 已接通通信鏈路告知 DTE 準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)此線也叫做數(shù)據(jù)載波檢出 Data Carrier dectectionDCD 線 振鈴指示 RingingRI 該信號(hào)有效 ON 狀態(tài)表示通知終端已被呼叫 上述控制信號(hào)線何時(shí)有效何時(shí)無(wú)效的順序表示了接口信號(hào)的傳送過(guò)程例如只有當(dāng) DSR 和 DTR 都處于有效 ON 狀態(tài)時(shí)才能在 DTE 和 DCE 之間進(jìn)行傳 送操作若DTE要發(fā)送數(shù)據(jù)則預(yù)先將 DTR線置成有效 ON 狀態(tài)等 CTS線上收到有效 ON 狀態(tài)的回答后才能在 TxD 線上發(fā)送串行數(shù)據(jù)這種順序的規(guī)定對(duì)半雙工的通信線路特別有用因?yàn)榘腚p工的通信才能確定 DCE 已由接收方向改為發(fā)送方向這時(shí)線路才能開(kāi)始發(fā)送 22 條數(shù)據(jù)發(fā)送與接收線 發(fā)送數(shù)據(jù) Transmitted dataTxD 通過(guò) TxD 終端將串行數(shù)據(jù)發(fā)送已經(jīng)發(fā)送 接收數(shù)據(jù) Received dataRxD 通過(guò) RxD 線終端接收從 PC 發(fā)來(lái)的串行數(shù)據(jù) DCE→ DTE 3 一條地線 信號(hào)地 SG 無(wú)方向 二接口電路 設(shè)計(jì) RS232 接口電路連接方式根據(jù)需要有三線六線八線兩線多種當(dāng)通訊速率較低時(shí)可以采用三線對(duì)接法按圖 22 所示 圖 21 RS232 電纜連接圖 在本設(shè)計(jì)中采用一塊 3221芯片把從 MSP430中 USART過(guò)來(lái)的信號(hào)進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后輸出到 PC 把從 PC 發(fā)過(guò)來(lái)的信號(hào)發(fā)送給 USART 設(shè)計(jì)中的 RS232 接口電路如圖 22 所示 圖 22 RS232 接口電路圖 圖 22 中 DB9 為即為我們選用的 RS232 連接器 9 針串行口其插針?lè)謩e對(duì)應(yīng)RS232C 標(biāo)準(zhǔn)接口 9 根常用線其對(duì)應(yīng)關(guān)系如表 21 所示 [9] 表 21 9 針 串行口插針對(duì)應(yīng)關(guān)系表 DB9 管腳號(hào) 插針功能說(shuō)明 標(biāo)記 1 接收線信號(hào)檢出 DCD 2 接收數(shù)據(jù) RD 3 發(fā)送數(shù)據(jù) TD 4 數(shù)據(jù)終端就緒 DTR 5 信號(hào)地 SG 6 數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備就緒 DSR 7 請(qǐng)求發(fā)送 RTS 8 允許發(fā)送 CTS 9 振鈴指示 RI 由圖 22以及表 21可以知道接收使能 EN 接地時(shí)鐘有效掉電模式控制腳 FORCEOFF 始終拉高即 3221 始終處在工作狀態(tài) USART 本設(shè)計(jì)中選擇 UART1 的 TXD 腳與 3221 的 11 腳 DIN 相連 USART 的RXD 腳與 3221 的 9 腳 ROUT 相連輸入 DIN 的信號(hào)轉(zhuǎn)換為 RS232 電平后經(jīng) 3221 的13 腳 DOUT 輸出到 J5DB9的 2腳 DB9的 2 腳為串口的 RXD 腳接口 J5DB9的 3 腳串口的 TXD 腳與 3221 的 8 腳 RIN 相連這樣的連接方式已將 USART 的輸出腳 TXD 本設(shè)計(jì)中 UART1的 P36管腳和輸入腳 RXD本設(shè)計(jì)中 UART1的 P37管腳連接對(duì)調(diào)可以直接通過(guò)延長(zhǎng)線與 PC 機(jī)相連 167。 32 程序設(shè)計(jì) 19 167。 31 功能描述 19 167。 22 單片機(jī)電路設(shè)計(jì) 17 167。 21 接口電平電路設(shè)計(jì) 14 167。 111 系統(tǒng)構(gòu)成 7 167。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）單片機(jī) MSP430 與 PC 機(jī)串口通訊設(shè)計(jì) 單片機(jī) MSP430 與 PC 機(jī)串口通訊設(shè)計(jì) 摘 要 在多機(jī)通信的分布式控制系統(tǒng)中通過(guò) PC 機(jī)的串口與多臺(tái)單片機(jī)的通信是最方便的在這樣的分布式控制系統(tǒng)中單片機(jī)與微機(jī)之間的多路通信是整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵基于 MSP430 系列單片機(jī)自身優(yōu)越的性能以及其超低功耗的特點(diǎn)利用MSP430F149的 USART可以實(shí)現(xiàn)這種分布式多機(jī)通信功能在解決了與 PC串口或其他帶有串口的終端相連所需要的串口電平和邏輯關(guān)系的轉(zhuǎn)變之后選用MSP430F149 的異步模式 UART 用 C 語(yǔ)言完成下位機(jī) PC 機(jī)接收和發(fā)送數(shù)據(jù)程序借助 VC60 開(kāi)發(fā)平臺(tái)并利用 PComm 軟件包完成上位機(jī)單片機(jī)的通信程序 文章介紹了美國(guó) TI 公司新一代 16 位 Flash 型 MSP430F149 系列單片機(jī)的結(jié)構(gòu)特性和功能詳細(xì)介紹了如何利用 VC十 60進(jìn)行串口通訊程序的編制重點(diǎn)介紹了如何利用實(shí)現(xiàn)異步通訊的方法 關(guān)鍵詞 MSP430 系列單片機(jī)多路通信控制系統(tǒng)異步模式 Pm Design of the Serial Communication between MSP430F149 and PC ABSTRACT In the controlled system of distributing type in which many puters are municating by way of the PC string contact with many single chip machines to correspond is the most convenient In this controlled system of distributing type the various munication between single chip