PC與單片機多機RS232串口通信設計分析

席小衛，陳荻茜，蘇 喆，田銘繁

（蘭州理工大學技術工程學院，蘭州 730200）

0 引言

現階段，控制系統的功能逐漸增加，內部構造日益復雜，通常以工控機為上位機，以單片機為下位機，處于被控對象的地層，借助PC機完成數據采集與分析工作。由于PC機和單片機之間需要完成數據傳輸，這時需要多個RS232串口的支持，本文針對串口通信的設計進行分析和研究。

1 RS23 2串口通信原理

串口通信主要通過ASCII碼進行傳輸，采用地線進行接收和發送，通信段在一條線路中發送信息，可在另一條線路中進行接收。其中，波特率、數據位、奇偶校驗位等參數十分關鍵。

（1）波特率。可對通信速度進行反應，與時鐘的周期相同，但與距離呈反比，只有相似儀器中才可使用這一參數。

（2）數據位。可對通信數據進行體現，通常標準為5、7、8位，發送信息與標準值之間具有一定關聯。標準碼由7或者8位組成，在單包中最后一位是停止位，在定時時可通過傳輸線進行數據傳輸，因此設備時鐘不同。在通信時設備之間很難做到同步傳輸，因此差異性相對較小，此時可發揮停止位的作用，對傳輸進行約束，停止位的數量應得當，不可過多或者過少，以適當的位數保障數據的傳輸率。

（3）奇偶校驗位。該項參數可對串口通信的正誤率進行檢驗，主要方式為高、低、奇、偶等類型，在奇偶校驗的過程中，數據最末位便是校驗位；對于設備來說，對位的狀態進行掌握，可有效判斷數據傳輸是否受到其他設備的干擾。

2 PC與單片機RS23 2 串口通信設計

2.1 連接框架

在該系統中，主要采用“一主多從”的總線連接方式，與總線特征相結合，將兩個120的電阻分別連接在兩側，芯片類型為MAX485，在驅動器中最多可帶128個單片機，因此通信數量不可超過128個。

2.2 軟件設計

在數據傳輸過程中，單片機通常采用中斷方式，在初始化時，SM2的數值為1，工作方式為3，波特率為9600。通信協議為：

（1）PC機將地址信息傳輸給單片機，由接收端對信息進行查詢。

（2）當單片機接收到PC機傳輸來的信息后，即可執行程序，使串口通信中斷，與自身現有的地址進行對比，當地址與自身設定的地址相同時，單片機即可將應答信號發送出來，使SM2的數值為0，反之則中斷返回。

（3）當PC機接收到地址信息，并將應答信號傳輸后，即可將開始數據發送出去，如若未接收到正確的應答信號，則需要繼續發送地址。當單片機收到數據后，即可執行相應指令。

（4）當單片機接收到PC機傳輸的信息后，即可開啟通信中斷程序，當單片機對數據進行順利接收后，即可將應答信號傳輸給PC機[1]。

2.3 通信實現

在單片機通信過程中，采用多機通信控制位SM2實現主機與從機之間的相互通信，對于IBM PC機來說，其內部采用INS8250型的芯片，不具有單片機多機控制位的相應功能，但是可通過上述流程進行軟件處理，使該芯片具有單片機控制位SM2。與INS8250單片機相比，采用INS8250單片機多機通信控制位，單片機發送的11位數據幀格式，將二者的幀格式進行對比，如下所示：PC機與單片機在起始位、停止位以及中間D0到D7均相互對應，只有PC機的奇偶位與TB8相互對應。從上述數據可知，第1行為屬于INS850可發送11位數據幀格式，與第2行為相比，第一位均未起始位，最后一位均為停止位，只有第9位的含義有所不同，即PC機為奇偶位，單片機為TB8，因此如若在INS8520中對奇偶位中的TB8功能進行校驗，則可實現PC與多個單片機相互通信的目標。在應用過程中，對PC軟件進行編程時，可對INS8250進行編程，使奇偶位具備TB8的功能，也就是在發送地址時，可強制奇偶位為1，在發送數據時，可強制奇偶位為0，進而實現相互通信[2]。

通過對INS8250進行分析可知，其內部具有10個寄存器，其中D0和D1代表的是數據位長、D2代表的是停止位長、D3到D5代表的是奇偶檢驗選擇、D6代表的是中止位、D7代表的是除數標志。當D7的數值為0時，說明是正常尋址；當D7的數值為1時，說明對除數寄存器進行訪問；當D6的數值為0時，說明處于正常發送狀態；當D6的數值為1時，說明正常發送終止，在串行輸出端方面，當Sout為0時，D5和D3三者均代表著通信數據的奇偶校驗規則；D3可代表校驗位的有無，D4可代表校驗的奇偶性[3]；D5代表的是將發送方的奇偶性，通過數據傳輸的方式，放入附加位中告知接收方；當D5、D3和D4的數值均為1時，在D7發送數據時，可在D7與停止符之間附加一個0的標志，可對以往奇偶性進行校驗。當D3、D4和D5的數值均為1時，可在D7與停止符之間附加一個1的標志。簡單來將，當D3、D4和D5的數值均為1時，原本奇偶校驗位始終為1，當D2的數值為0時，則只有一位和半停止位；當D2的數值為1時，當數據位的長度為5時，代表一半均為停止位；當數據位長為6—8時，則有兩位停止位。D0和D1均為傳輸數據位的長度，當二者的數值為0時，規定數據位應為5；當D1的數值為0，D0的數值為1時，此時數據位應為6。事實上，可采用以下三條語句對INS8250進行編程，對串口通信中的11位數據幀進行定義，奇偶位為1，即：

Mov al，2bh//INS8250線路控制寄存器，數據位為8，停止位位長為1，奇偶位為1；

Mov dx，3fbh//INS8250線路寄存器端口地址為3fb；

Out dx，al

通過上述編程，可使PC向單片機通信傳輸時的相互通信創造有利條件，使TB8的數值為1，充分滿足串口通信傳輸需求。

3 結束語

綜上所述，通過本文分析，在多機串口通信過程中，可實現PC和單片機之間的相互通信，有效節省二者傳輸中的無效時間，使系統傳輸的實時性得到顯著提升，在更多場合得到廣泛應用。