單片機AT90S8515與PC的通訊

張紅勇，方 軍

(1.西安理工大學，陜西 西安710048；2.西安工業大學，陜西 西安710032)

工業領域的測控系統，用作操作、監視的上位PC和用作控制的下位單片機之間必須要進行信息交換，串行通訊是兩者之間常用的通訊方式。Atmel公司開發的AT90系列8位單片機是真正的RISC單片機，具備可多次編程的Flash程序存儲器、EPROM數據存儲器、可編程的URAT串行口及外部中斷等，再加上使用方便的SL-AVR程序開發軟件，可以在成本很低的情況下開發小型控制系統。本文主要介紹單片機AT90S8515與PC之間的串行通訊方法以及應用VB在PC上實現串行通訊的編程方法。

1 串行通訊的接口電路

PC的串行通訊可以采用Modern方式或零調制方式，采用Modern方式時，通訊伙伴必須有調制解調器，這也是標準的RS232方式；采用零調制方式時，通訊伙伴沒有調制解調器，通訊時，雙方保證各自輸出的電平滿足RS232接口的邏輯要求。

單片機AT90S8515的PD0和PD1口分別為有串行通訊功能的RXD和TXD，但是其輸入/出是TTL電平，而PC的串行口是按照RS232標準設計的，兩者的電平不匹配，不能直接連接。需要中間接口電路來完成電平轉換。RS232電平與TTL電平轉換用芯片MAX232E實現，電路如圖1所示。

圖1 電平轉換電路

在 圖1中，芯 片MAX232E的T1OUT、R1IN和GND分別與PC串口以232電平對應連接；而T1IN、R1OUT為TTL/CMOS電 平，與單片機AT90S8515的PD0（RXD）和PD1(TXD)對應連接。該電路為+5 V電源供電，其作用一方面使單片機發送的TTL信號轉化為RS232的電平信號；另一方面使PC進來的RS232電平轉換為單片機可接收的TTL/CMOS電平信號[1]。

2 單片機AT90S8515串行通訊原理及編程

2.1 單片機AT90S8515串行通訊原理

AT90系列的單片機帶有一個全雙工通用串行異步收發器(UART)。通訊時使用4個寄存器：(1)數據寄存器UDR，該寄存器是兩個物理分離的、但分享同一個I/O地址的寄存器。當寫入UDR寄存器時，UART的發送數據寄存器被寫入；當讀UDR寄存器時，讀的是UART的接收數據寄存器。(2)狀態寄存器USR,該寄存器是一個只讀的寄存器，提供UART的狀態信息。數據接收完成標志為RXC、發送完成標志為TXC，數據寄存器清空標志為UDRE、幀出錯標志為FE、超時標志為OR。(3)控制寄存器UCR，該寄存器是一個讀/寫寄存器，用來設定是否啟動發送或接收、定義數據位數、接收或發送造成的中斷是否觸發等控制邏輯。(4)波特率寄存器UBR，該寄存器是一個讀/寫寄存器，用來設定通訊的波特率。UBR通過公式UBR=FCK/BAUD/16-1確定,其中FCK為單片機的晶振頻率，UBR表示波特率寄存器UBR中的值。

2.2 單片機AT90S8515串行通訊編程

單片機AT90S8515芯片的通訊編程按如下步驟進行[2]：

(1)對涉及通訊的數據、狀態、控制寄存器和波特率寄存器進行初始化，若使用中斷方法進行通訊，需同時對中斷進行定義。

(2)發送數據編程，根據數據寄存器的清空標志UDRE，判斷是否該發送下一個數據。語句如下：

(3)接收數據編程，通過循環檢測數據接收完成標志RXC，確定是否可以讀取新的數據。語句如下：

3 PC的串行通訊及編程方法

3.1 PC的串行通訊方法

PC的VB軟件為用戶提供了串口通訊使用的專用MSComm控件，MSComm控件唯一的事件是OnComm事件，對應的CommEvent屬性是MSComm控件記錄事件發生和錯誤的唯一屬性，該屬性用來配置通訊端口、傳輸數據、使用握手信號以及識別控件。使用該控件進行通訊時，有兩種方法可以選擇，查詢方式或事件觸發方式。其中，查詢方式是通過周期性地檢測CommEvent屬性的數值代碼判斷發生了哪種通訊錯誤或者事件；而事件觸發方式是利用OnComm事件的觸發器進行事件捕獲和處理，OnComm對輸入數據進行連續檢查，查明遠端的接收者是否準備好接收新的數據，當滿足OnComm的事件發生時，應用程序會自動設置CommEvent屬性，跳到控件的OnComm通訊子程序[3]。

3.2 PC的串行通訊編程步驟

(1)通過CommEvent屬性設置各通訊參數，打開通訊端口，其中各參數定義如下：

CommPort：設置通訊口號

Settings：設置波特率、奇偶校驗、數據位和停止位參數

HandShaking：設置硬件握手協議

InBufferSize和OutBufferSize：設置輸入、輸出緩沖區的大小

InputLen：設置接收緩沖區中讀出的字符數

InputMode：設置接收緩沖區的數據類型

RThreshold：設置要接收的字符數

SThreshold：設置接收允許的最小字符數

PortOpen：打開或關閉串口

(2)通過CommEvent屬性的Output項發送數據。如果數據為文本數據，Output項定義為一個包含一個字符串的變量；如果數據為二進制格式，Output項則需定義為一個包含字節數組的變量。MSComm控件為字符串中的每個字符傳輸8位ANSI編碼。如果發送一個ANSI字符串到應用程序，可以用文本數據格式發送，如果發送包含嵌入控制字符等數據，必須用二進制數據格式發送。

(3)發送信息編程。首先，在工程窗體上添加一個多行顯示文本框，內容為待發送的信息，定義其名稱屬性為SendTxt；其次，在工程窗體添加一發送信息的控件按鈕，定義按鈕名稱屬性為TxdCmd；最后，雙擊控件按鈕TxdCmd，對其編程如下：

Private Sub TxdCmd Click

Dim Bufs As Variant

Bufs=S1vNo.Text

MSComm.Output’Bufs

EndSub

(4)接收信息編程。首先，在工程窗體上添加一個多行顯示文本框，定義名稱屬性為ReTxt；然后雙擊控件MSComm，對其編程如下：

Private Sub MSComm_OnComm

Dim ComEventMessage As String

Select Case MSComm.CommEvent

Case commEvReceive

CommEventMessage=Receive buffer has RThreshold number of characters.

ReTxt.Text=MSComm.Input

End Select

MsgBox(CommEventMessage)

EndSub

單片機技術已發展多年，在工業和民用多個領域仍有廣闊的前景。本文闡述了用VB語言使Atmel公司的AT90S8515單片機與PC通訊的技術。但是由于篇幅所限，再加涉及軟件編程，難以給出具體的細節，請讀者參考本文時，同時詳細參考有關的技術手冊，便于更深刻地理解及實際應用。

[1]NELSON M.串行通訊指南[M].北京：中國水利水電出版社，2002.

[2]耿德根.AVR高速嵌入式單片機原理與應用[M].北京：北京航空航天大學出版社，2001.

[3]范逸之.Visual Basic與分布式監控系統[M].北京：清華大學出版社，2002.