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)

1、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

2、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pcommdesign of the serial communication between msp430f149 and pcabstractin the controlled system of distributing type in which many computers are communicating by way of the pc string con

3、tact with many single chip machines to correspond is the most convenient in this controlled system of distributing type the various communication between single chip machines and microcomputer is the whole key according to the low achievement consume and perfect function of msp430the usart that used

4、 in system of msp430f149 can carry out this kind of function of singular to group it is required to solve the voltage conversion and the change of logic relation when the msp430 connects with the pc string or other terminals which take with strings and then we can choose the asynchronous module uart

5、 of msp430f149 to complete the msp430f149s main processor in language of c and write out the pcs processor asking for help from the vc60 and the pcomm this paper introduces the structure principle and feature of new generation of 16 bitflash-type microcontroller which belongs to the texas instrument

6、s msp430f149 series at the same time it also introduces how to carry out the method of the serial communication between pc and msp430f149 the paper presents how to use vc60 design serial port communication programespecially calling pcomm functions to control serial port to transfer data key words ms

7、p430f149single-chip computer serial communication control systemuartpcomm目 錄摘 要1abstract2目 錄3前 言6第一章 串口通訊的系統(tǒng)組成與原理711 系統(tǒng)組成及通訊原理7 111 系統(tǒng)構(gòu)成7 112 通信原理及協(xié)議9第二章 硬件電路設(shè)計(jì)1421 接口電平電路設(shè)計(jì)14211 rs-232接口電路設(shè)計(jì)1422 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)17221 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)圖17第三章 軟件設(shè)計(jì)1931 功能描述19311 上位機(jī)和下位機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能19一功能描述1932 程序設(shè)計(jì)19321 下位機(jī)程序設(shè)計(jì)19322 上位機(jī)pc機(jī)程序設(shè)計(jì)2

8、8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(chē)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(xiàn)上一位一位的傳送信息所用的傳輸線(xiàn)少可借助現(xiàn)成的電話(huà)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

9、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6m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

10、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eia-rs-232c 與msp430 電平和邏輯關(guān)系的轉(zhuǎn)換采用32芯片完成3v5v 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1836v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(mén)狗功能速度極快的8 通道12

11、 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eia-rs-232c 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3v5v 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msp4

12、30f149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

13、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(xiàn)路空閑多機(jī)模式和地址位多機(jī)模式線(xiàn)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(xiàn)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

14、信的一些特點(diǎn)1異步通訊模式包括線(xiàn)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

15、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eia-rs-232邏輯電平轉(zhuǎn)換eia-rs-

16、232 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 send-cts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(xiàn)txd發(fā)送數(shù)據(jù) 接收線(xiàn)信號(hào)檢出 received line detection-rlsd 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(xiàn)也叫做數(shù)據(jù)載波檢出 data carrier dectection-dcd線(xiàn) 振鈴指示 ringing-ri 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(xiàn)何時(shí)有效何時(shí)無(wú)效的順序表示了

17、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(xiàn)置成有效 on 狀態(tài)等cts線(xiàn)上收到有效 on 狀態(tài)的回答后才能在txd線(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)路才能開(kāi)始發(fā)送22條數(shù)據(jù)發(fā)送與接收線(xiàn) 發(fā)送數(shù)據(jù) transmitted data-txd 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 data-rxd 通過(guò)rxd線(xiàn)終端接收從pc發(fā)來(lái)的串行數(shù)據(jù) dcedte 3一條地線(xiàn) 信號(hào)地sg無(wú)方向 二接口電路設(shè)計(jì)rs-2

18、32接口電路連接方式根據(jù)需要有三線(xiàn)六線(xiàn)八線(xiàn)兩線(xiàn)多種當(dāng)通訊速率較低時(shí)可以采用三線(xiàn)對(duì)接法按圖2-2所示 圖2-1 rs-232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rs-232接口電路如圖2-2所示圖2-2 rs-232接口電路圖圖2-2中db9為即為我們選用的rs-232連接器9針串行口其插針?lè)謩e對(duì)應(yīng)rs-232-c標(biāo)準(zhǔn)接口9根常用線(xiàn)其對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2-1所示9表2-1 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(xiàn)信號(hào)檢出dcd2接收數(shù)據(jù)rd3發(fā)送數(shù)據(jù)td4數(shù)據(jù)終端就緒dtr

19、5信號(hào)地sg6數(shù)據(jù)傳輸設(shè)備就緒dsr7請(qǐng)求發(fā)送rts8允許發(fā)送cts9振鈴指示ri由圖2-2以及表2-1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rs-232電平后經(jīng)3221的13 腳dout輸出到j(luò)5db9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

20、的p37管腳連接對(duì)調(diào)可以直接通過(guò)延長(zhǎng)線(xiàn)與pc機(jī)相連22 單片機(jī)電路設(shè)計(jì)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2-3 單片機(jī)部分電路圖由圖2-3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)01f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

21、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)31 功能描述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32 程序設(shè)計(jì) 321 下位機(jī)程序設(shè)計(jì)一下位機(jī)通訊協(xié)議分布式控制系統(tǒng)中的下位機(jī)的每臺(tái)單片機(jī)均有唯一的地址通信開(kāi)始

22、時(shí)先由pc機(jī)呼叫被叫單片機(jī)的地址單片機(jī)在接收到pc機(jī)的呼叫后首先判斷是不是自己的地址如果不是就不予理睬如果是則發(fā)送呼叫應(yīng)答信號(hào)并根據(jù)上位機(jī)的命令進(jìn)行相應(yīng)的接收或發(fā)送根據(jù)以上要求以及 uart通信協(xié)議基本內(nèi)容可以將下位機(jī)通信協(xié)議設(shè)置如下表表3-1 下位機(jī)通訊協(xié)議格式地 址數(shù) 據(jù) 結(jié)束地址取值18即上位機(jī)可以呼叫的8個(gè)下位機(jī)之一發(fā)送時(shí)地址位有效數(shù)據(jù)取值9127為asc 可顯示字符結(jié)束0二下位機(jī)程序流程圖下位機(jī)單片機(jī)程序設(shè)計(jì)包括初始化設(shè)計(jì)串口中斷服務(wù)設(shè)計(jì)和主處理程序設(shè)計(jì)本例雖然有多個(gè)下位機(jī)但他們除了本機(jī)地址的設(shè)置不同外其他硬件電路都是相同的所以各下位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)也是相同的按照通信協(xié)議的要求可以設(shè)計(jì)出

23、如圖3-1的下位機(jī)程序流程圖3-1 下位機(jī)單片機(jī)主程序流程圖三初始化設(shè)置初始化設(shè)置包括時(shí)鐘初始化端口初始化和串口初始化1時(shí)鐘初始化程序及說(shuō)明include include uarthvoid init_clk void unsigned int i bcsctl1 0x00將寄存器的內(nèi)容清零 xt2震蕩器開(kāi)啟 lftx1工作在低頻模式 aclk的分頻因子為1 do ifg1 ofifg 清除oscfault標(biāo)志for i 0x20i 0i- while ifg1 ofifg ofifg 如果oscfault 1 bcsctl2 0x00 將寄存器的內(nèi)容清零 bcsctl2 selm1mclk的

24、時(shí)鐘源為tx2clk分頻因子為1 bcsctl2 selssmclk的時(shí)鐘源為tx2clk分頻因子為1 由上面的程序可以知道只要設(shè)置bcsctl1和bcsctl2寄存器的相應(yīng)位就可以獲得需要的mclksmclk和aclk的時(shí)鐘信號(hào)2端口初始化 void init_port void 將所有的管腳在初始化的時(shí)候設(shè)置為輸入方式 p3dir 0 將所有的管腳設(shè)置為一般io口 p3sel 0 return 上面的初始化程序?qū)3口初始化為一般的io接口3串口初始化由于串口1uart1的管腳號(hào)為p36和p37端口初始化只是將端口設(shè)置為一般的io接口而本設(shè)計(jì)里需要將p36和p37作為uart的輸出和輸入管

25、腳所以這里需要對(duì)其另外初始化uart1的初始化程序代碼為void init_uart1 void u1ctl 0x00 將寄存器的內(nèi)容清零uctl1 swrst swrdt復(fù)位uart允許uctl1 charmm 8位數(shù)據(jù)位1位停止位地址位模式 urctl1 urxwie只有地址字符使urxifg置位 ubr0_1 0x03 ubr1_1 0x00umctl_1 0x4a 使用32khz晶振時(shí)波特率為9600bps u1tctl 0x10選定aclk32khz晶振為時(shí)鐘源 me2 utxe1 urxe1 使能uart1的txd和rxd ie2 urxie1 使能uart1的rx中斷 ie2 u

26、txie1 使能uart1的tx中斷 p3sel bit6 設(shè)置p36為uart1的txd p3sel bit7 設(shè)置p37為uart1的rxd p3dir bit6p36為輸出管腳 return 根據(jù)硬件設(shè)置的要求上面的程序設(shè)置了串口1的參數(shù)比如8位數(shù)據(jù)位1位停止位地址位多機(jī)模式波特率發(fā)生器選擇aclk波特率為9600波特秒等將p36和p37設(shè)置為串口1的io管腳四串口中斷服務(wù)程序串口接收和發(fā)送都采用中斷方式設(shè)計(jì)單片機(jī)通信程序時(shí)必須充分發(fā)揮單片機(jī)的效率由于單片機(jī)多應(yīng)用于實(shí)時(shí)性較強(qiáng)的控制場(chǎng)合因此 應(yīng)將及時(shí)響應(yīng)和控制對(duì)象的動(dòng)作放在優(yōu)先考慮的位置以盡量減少通信等輔助性操作所占用的cpu時(shí)間基于上述

27、考慮在設(shè)計(jì)單片機(jī)通信程序時(shí)將程序分為接收中斷程序和發(fā)送中斷程序2部分interrupt uart1rx_vector void uart1_rx_isr void if urctl1urxwie 接收為地址方式時(shí)等待正確的地址出現(xiàn) if urbuf_1 address 地址正確改變接收為數(shù)據(jù)方式準(zhǔn)備接收 urctl1 urxwienrx1_len_temp 0 else 接收為數(shù)據(jù)時(shí) uart1_rx_bufnrx1_len_temp rxbuf1數(shù)據(jù)存入uart1_rx_buf里 nrx1_len_temp 1 if uart1_rx_bufnrx1_len_temp 0 是否到達(dá)停止位 n

28、rx1_len nrx1_len_temp nrev_uart1 1 設(shè)置標(biāo)志來(lái)通知主程序nrx1_len_temp 0urctl1 urxwie 數(shù)據(jù)收完改變?yōu)榈刂贩绞?對(duì)于接收中斷程序處于等待狀態(tài)當(dāng)外面有數(shù)據(jù)到來(lái)時(shí)則觸發(fā)接收進(jìn)入接收中斷服務(wù)程序當(dāng)?shù)刂夫?yàn)證正確開(kāi)始后面的數(shù)據(jù)中斷從rxbuf1寄存器里讀取數(shù)據(jù)將讀到的數(shù)據(jù)放到uart1_rx_buf 全局緩沖區(qū)里在接收數(shù)據(jù)之后設(shè)置一個(gè)標(biāo)志nrev_uart1來(lái)通知主程序完成后等待下一中斷的到來(lái)接收中斷服務(wù)程序包含了對(duì)地址位是否匹配的驗(yàn)證2發(fā)送中斷服務(wù)程序 當(dāng)主程序有數(shù)據(jù)要發(fā)送時(shí)設(shè)置一個(gè)中斷標(biāo)志進(jìn)入中斷并發(fā)送數(shù)據(jù)下面為程序代碼interrupt

29、uart1tx_vector void uart1_tx_isr void if ntx1_len 0 ntx1_flag 0 表示緩沖區(qū)里的數(shù)據(jù)沒(méi)有發(fā)送完 txbuf1 0x01 先寫(xiě)入地址字符 txbuf1 uart1_tx_bufnsend_tx1 開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù) nsend_tx1 1 if nsend_tx1 ntx1_len 數(shù)據(jù)是否發(fā)送完 nsend_tx1 0 ntx1_len 0 ntx1_flag 1 緩沖區(qū)里沒(méi)有數(shù)據(jù)要發(fā)送了 對(duì)于發(fā)送中斷程序一般處于禁止等待狀態(tài)只有當(dāng)單片機(jī)的發(fā)送緩沖區(qū)歷由數(shù)據(jù)需要發(fā)送并將發(fā)送中斷置為允許方式后發(fā)送中斷才開(kāi)始工作發(fā)送時(shí)從緩沖區(qū)里發(fā)送數(shù)據(jù)遵守通

30、訊協(xié)議首先發(fā)送地址位然后發(fā)送需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)最后發(fā)送校驗(yàn)以及結(jié)束標(biāo)志在發(fā)送中斷服務(wù)程序里從uart1_tx_buf 全局緩沖區(qū)里取出數(shù)據(jù)給txbuf1寄存器進(jìn)行發(fā)送發(fā)送完后發(fā)送中斷服務(wù)程序等待下一中斷的到來(lái)以上兩程序可以看出采用中斷有很好的結(jié)構(gòu)只要在中斷服務(wù)程序里理接收和發(fā)送數(shù)據(jù)然后與主程序進(jìn)行數(shù)據(jù)交換易實(shí)現(xiàn)多任務(wù)操作很好利用單片機(jī)資源五主處理程序主處理程序包含初始化設(shè)置串口工作方式對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以及封裝需要發(fā)送的數(shù)據(jù)下面是它的程序代碼include include sp3220h定義串口操作變量char nrev_uart1 串口 1 的接收標(biāo)志char uart1_tx_buf60

31、串口 1 的發(fā)送緩沖區(qū)char uart1_rx_buf60 串口 1 的接收緩沖區(qū)int ntx1_lenchar nrx1_lenchar nrx1_len_tempchar ntx1_flagint nsend_tx1void main void int nres_uart1 int nres 0 char uart1_rx_temp60 int i int nwdtctl wdtpw wdthold 關(guān)閉看門(mén)狗 _dint 關(guān)閉中斷 init_clk 初始化時(shí)鐘 init_port 初始化端口 init_uart1 初始化串口1_eint 打開(kāi)中斷for 進(jìn)入處理循環(huán) if nrev_

32、uart1 1 如果有接收中斷 nrev_uart1 0 for i 0i nrx1_leni uart1_rx_tempi uart1_rx_bufi 將接收到的數(shù)據(jù)拷貝到臨時(shí)緩沖區(qū) nres processcmd uart1_rx_tempnrx1_len switch nres case 1uart1_tx_buf0 o uart1_tx_buf1 k uart1_tx_buf2 13 ntx1_len 3 設(shè)置中斷標(biāo)志進(jìn)入發(fā)送中斷程序ifg2 utxifg1 nrx1_len 0breakcase 2for n 0n nrx1_lenn uart1_tx_bufn uart1_rx_t

33、empn uart1_tx_bufnrx1_len o uart1_tx_bufnrx1_len1 k uart1_tx_bufnrx1_len2 13 ntx1_len nrx1_len 3 設(shè)置中斷標(biāo)志進(jìn)入發(fā)送中斷程序ifg2 utxifg1 nrx1_len 0breakcase -1uart1_tx_buf0 e uart1_tx_buf1 ruart1_tx_buf2 r uart1_tx_buf3 ouart1_tx_buf4 r uart1_tx_buf5 13 ntx1_len 6 設(shè)置中斷標(biāo)志進(jìn)入發(fā)送中斷程序ifg2 utxifg1 nrx1_len 0 break 在上面的

34、程序中主要根據(jù)processcmd uart1_rx_tempnrx1_len 對(duì)得到的結(jié)果進(jìn)行處理向pc發(fā)送響應(yīng)數(shù)據(jù)如果接收到的數(shù)據(jù)有錯(cuò)誤則發(fā)送error數(shù)據(jù)封裝完成后設(shè)置ntx1_len的長(zhǎng)度并通過(guò)ifg2 utxifg1發(fā)送中斷從而使中斷處理程序進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送上面程序中processcmd uart1_rx_tempnrx1_len 主要處理接收到的數(shù)據(jù)并返回相應(yīng)的代碼以使主程序處理該函數(shù)的具體代碼為int processcmd char pbufint nlen int ntemp -1 int i if nlen 2 return -1 if nlen 5 if pbuf0 a pbu

35、f1 t pbuf2 e pbuf3 0 ntemp 1if pbuf0 a pbuf1 t pbuf2 e pbuf3 1 ntemp 2 return ntemp 322 上位機(jī)pc機(jī)程序設(shè)計(jì)一上位機(jī)串口通訊編程方法的選擇隨著windows在國(guó)內(nèi)的普及越來(lái)越多的微機(jī)用戶(hù)轉(zhuǎn)向了windows操作系統(tǒng)所以在dos環(huán)境下利用匯編語(yǔ)言和c語(yǔ)言對(duì)串口通信的編程方式已經(jīng)不再被看好在windows操作系統(tǒng)下利用vc60開(kāi)發(fā)平臺(tái)對(duì)串口通信上位機(jī)編程其軟件界面非常方便友好編程工作量相對(duì)較小只需進(jìn)行主要應(yīng)用功能的編程和少量界面控制的編程12在windows環(huán)境下利用pc機(jī)串口進(jìn)行通信的常用方法有以下幾種一是利

36、用windows api通信函數(shù)二是利用vc的標(biāo)準(zhǔn)通信函數(shù)_inp_inpw_inpd_outp_outpw_outpd等直接對(duì)串口進(jìn)行操作三是使用microsoft visual c的通信控件mscomm四是利用第三方編寫(xiě)的通信類(lèi)13本設(shè)計(jì)將介紹用pcomm開(kāi)發(fā)機(jī)與單片機(jī)的通信程序的解決方案二pcomm主要命令碼pcomm professional comm tool for pc 串口通信軟件包專(zhuān)門(mén)運(yùn)用windows nt2000xp如今windowsnt2000xp 已被廣泛應(yīng)用 而它提供的win32comm api 卻復(fù)雜難用 而且沒(méi)有提供如zmodem 等高階應(yīng)用函數(shù) 這增加了通信軟

37、件工程師的負(fù)擔(dān)針對(duì)這種狀況 moxa開(kāi)發(fā)了一套簡(jiǎn)單易用的程式函數(shù)庫(kù)及功能強(qiáng)大的輔助工具pcommpcomm pro支持多種編程語(yǔ)言如visual basicvcdelphi 等并且適用于任何在windows nt2000xp下以win 32 commapi 為基礎(chǔ)的驅(qū)動(dòng)程式的其他品牌的多串口卡14pcomm的主要命令碼有以下幾種15 1 sioopen port 用于設(shè)置并打開(kāi)串口其中port的1234分別代表comcom2com3com4當(dāng)返回值為時(shí)表示串口已經(jīng)打開(kāi)否則為串口打開(kāi)出錯(cuò) 2 sio close port 關(guān)閉串口當(dāng)返回值為時(shí)表示串口已經(jīng)關(guān)閉否則為串口關(guān)閉出錯(cuò) 3 sio ioc

38、tl port baud mode 用于設(shè)置串口波特率校驗(yàn)位數(shù)據(jù)位停止位等參數(shù) 4 sio getch 從串口輸入緩沖區(qū)讀出一個(gè)字符返回值為表示已收到數(shù)據(jù) 5 sio-read port buf len 用于從串口輸入緩沖區(qū)讀出一串字符buf代表字符串?dāng)?shù)組len代表數(shù)組長(zhǎng)度返回值為表示未收到字符大于代表收到字符的個(gè)數(shù) 6 sio-setreadtimeouts port totaltimeouts inter-valtimeouts 在設(shè)定的等待時(shí)間內(nèi)連續(xù)讀串口輸入緩沖區(qū)totaltimeouts代表設(shè)定的等待時(shí)間inter-valtimeouts代表每次讀出的間隔時(shí)間 7 sio-flush

39、 port func 用于清空緩沖區(qū)當(dāng)func為時(shí)清空輸入緩沖區(qū)為時(shí)清空輸出緩沖區(qū)為時(shí)清空輸入輸出緩沖區(qū) 8 sio-putch port term 用于向串口緩沖區(qū)發(fā)送一個(gè)字符返回值為時(shí)表示發(fā)送正確否則表示發(fā)送錯(cuò)誤 9 sio -write port buf len 用于從串口緩沖區(qū)發(fā)送一串字符buf代表字符串?dāng)?shù)組len代表數(shù)組長(zhǎng)度三上位機(jī)pc機(jī)通信協(xié)議分布式控制系統(tǒng)中的每臺(tái)下位機(jī)均有唯一的地址機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)先發(fā)送被叫單片機(jī)地址被叫單片機(jī)對(duì)地址進(jìn)行判斷地址錯(cuò)誤就不予理睬地址正確則向上位機(jī)發(fā)送呼叫應(yīng)答信號(hào)16pc機(jī)在接收到呼叫應(yīng)答信號(hào)之后將向單片機(jī)發(fā)出通信命令字符串以下是上位機(jī)pc機(jī)的通訊協(xié)議格

40、式表3-2 上位機(jī)通訊協(xié)議格式單片機(jī)號(hào)單片機(jī)號(hào)命令碼命令碼停止標(biāo)志其中單片機(jī)號(hào)代表現(xiàn)場(chǎng)第幾臺(tái)單片機(jī)占用個(gè)字節(jié)發(fā)送兩次的目的是為了防止干擾命令碼則代表上位機(jī)向下位機(jī)發(fā)布的工作命令它也占用個(gè)字節(jié)發(fā)送兩次的目的也是為了防止干擾而停止標(biāo)志則表明上位機(jī)一次命令發(fā)送完畢使用時(shí)可依據(jù)該標(biāo)志判斷上位機(jī)的命令是否發(fā)送完畢四上位機(jī)串口通訊實(shí)現(xiàn)過(guò)程在用pcomm處理pc機(jī)的串口通信時(shí)其實(shí)現(xiàn)過(guò)程如下1啟動(dòng)vc60新建一個(gè)基于對(duì)話(huà)框的應(yīng)用程序txrx同時(shí)增加靜態(tài)文本編輯框和按鈕等控件17如圖3-3所示圖3-3 基于對(duì)話(huà)框的接收發(fā)送數(shù)據(jù)程序根據(jù)實(shí)際需要還可以添加更多控件諸如串口的打開(kāi)和關(guān)閉按鈕波特率選擇框以及一些實(shí)現(xiàn)更加

41、高級(jí)功能的控件等在這里僅添加基本的發(fā)送接收等按鈕控件2按照表3-3為每個(gè)控件添加相應(yīng)的變量表3-3 txrx應(yīng)用程序各控件的屬性控 件id變量名類(lèi) 型按 鈕idc_trsmitt發(fā)送按鈕edit1idc_txdatam_txdatacstringedit2idc_rxdatam_rxdatacstring發(fā)送編輯控件的屬性添加過(guò)程如圖3-4所示其他屬性以及其他控件的添加方法類(lèi)似圖3-4 發(fā)送編輯控件id屬性設(shè)置方法3pcomm和pcommlib加入到工程中并在txrxdlgcpp文件中加入include pcommh頭文件此后便可調(diào)用其提供的通信命令集184txrxdlgcpp文件中添加初始化

42、程序代碼也就是在on initidialog函數(shù)中的todo語(yǔ)句后加入以下代碼todoadd extra initialization hereint ret port 1 ret sio open port 打開(kāi)串口sio dtr port 0 置dtr為低電平sio ioctl port b9600 p nonebit 8 stop 1 設(shè)置波特率為9600位數(shù)據(jù)位位停止位無(wú)校驗(yàn)位 添加結(jié)果入圖3-5所示圖3-5 在txrxdlgcpp里添加初始化程序四上位機(jī)通信程序?qū)ι衔粰C(jī)通信程序的設(shè)計(jì)除了初始化串口外剩下的就是對(duì)接收和發(fā)送程序的設(shè)計(jì)了下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的接收發(fā)送子程序其功能是按照一定時(shí)間間

43、隔對(duì)串口進(jìn)行讀操作并能夠每次向串口緩沖區(qū)發(fā)送5個(gè)字符19void ctxrxdlg send recv 收發(fā)數(shù)據(jù)子函數(shù) while 1 int ret1sio flush port 2 清空串口輸入輸出緩沖區(qū)sio-write port15 向串口緩沖區(qū)發(fā)送個(gè)字符sio-setreadtimeouts port401 在內(nèi)每隔讀一次串口ret sio-read portrecvbuf1 if ret10 sio- close port break 若收到數(shù)據(jù)關(guān)閉串口跳出循環(huán)else 若未收到數(shù)據(jù)對(duì)串口再一次發(fā)數(shù)據(jù)并再次查詢(xún)接收 以上只是一個(gè)簡(jiǎn)單的接收發(fā)送程序在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)實(shí)現(xiàn)功能的不同還可以

44、設(shè)計(jì)更加復(fù)雜可操作性更高的程序結(jié) 論串行通信端口在系統(tǒng)控制的范疇中一直占據(jù)著及其重要的地位它不僅沒(méi)有因?yàn)闀r(shí)代的進(jìn)步而遭淘汰反而在規(guī)格上越來(lái)越完善應(yīng)用也越來(lái)越廣泛作為一種基本而又靈活方便的通信方式串口通信被廣泛應(yīng)用于pc與pc或者pc與單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換以及其他工業(yè)控制與自動(dòng)控制中20本設(shè)計(jì)給出了在分布式控制系統(tǒng)中上位機(jī)與下位單片機(jī)msp430f149之間進(jìn)行異步串行通信的解決方案實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)向多個(gè)最多8個(gè)下位機(jī)發(fā)送信息以及下位機(jī)接收上位機(jī)的數(shù)據(jù)并能夠向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的功能本設(shè)計(jì)方案在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中簡(jiǎn)單方便穩(wěn)定可靠較好地解決了上位機(jī)與下位機(jī)之間的通信問(wèn)題本設(shè)計(jì)利用pcomm開(kāi)發(fā)上位機(jī)通信程序具

45、有較大優(yōu)勢(shì)雖然上位機(jī)程序設(shè)計(jì)有多種方法包括dos系統(tǒng) 下的c語(yǔ)言和匯編windows系統(tǒng)下利用windows api通信函數(shù)或vc的標(biāo)準(zhǔn)通信函數(shù)_inp_inpw_inpd_outp_outpw_outpd直接對(duì)串口進(jìn)行操作或者利用microsoft visual c的通信控件mscomm以及利用第三方編寫(xiě)的通信類(lèi)但是這幾種方法都過(guò)于復(fù)雜對(duì)程序員要求較高而且可靠性并不是很好而pcomm是由第三方編寫(xiě)的專(zhuān)門(mén)針對(duì)串口通信的應(yīng)用工具包相對(duì)于其他方法來(lái)說(shuō)pcomm具有易開(kāi)發(fā)易排難高兼容的特點(diǎn)另外pcomm提供了許多基于函數(shù)的命令集來(lái)處理串口通信可以在等多種開(kāi)發(fā)工具下使用且具有傳輸速度快使用靈活方便等特

46、點(diǎn)能夠滿(mǎn)足復(fù)雜情況下的串口通信要求rs-232-c標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定驅(qū)動(dòng)器允許有2500pf的電容負(fù)載通信距離將受此電容限制例如采用150pfm的通信電纜時(shí)最大通信距離為15m若每米電纜的電容量減小通信距離可以增加傳輸距離短的另一原因是rs-232屬單端信號(hào)傳送存在共地噪聲和不能抑制共模干擾等問(wèn)題因此一般用于20m以?xún)?nèi)的通信rs-485總線(xiàn)通信距離幾十米到上千米 rs-485采用平衡發(fā)送和差分接收因此具有抑制共模干擾的能力加上總線(xiàn)收發(fā)器具有高靈敏度能檢測(cè)低至200mv的電壓故傳輸信號(hào)能在千米以外得到恢復(fù)rs-485采用半雙工工作方式任何時(shí)候只能有一點(diǎn)處于發(fā)送狀態(tài)2004 1 39-423 胡大可 msp

47、430系列超低功耗16位單片機(jī)原理與應(yīng)用 北京北京航空航天大學(xué)出版社 2002年4 魏小龍 msp430系列單片機(jī)接口技術(shù)及系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)例 北京 北京航空航天大學(xué)出版社2002210-2235 沈建華 楊艷琴 翟驍曙 msp430系列16位超低功耗單片機(jī)原理與應(yīng)用 北京清華大學(xué)出版社 2004年6 胡大可 msp系列單片機(jī)c語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā) 北京北京航空航天大學(xué)出版社 2003年 157-1787 秦龍 msp430單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)開(kāi)發(fā)典型實(shí)例 中國(guó)電力出版社 2005年120-131151-1698 求是科技 李現(xiàn)勇 visualc串口通信技術(shù)與工程實(shí)踐 第二版 人民郵電出版社 2004年 9

48、 范逸之 陳立元 visualbas ic與rs-232串行通信控制 北京 清華大學(xué)出版社 2002年 1-3355-10510 楊剛 周群 電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)踐 電子工業(yè)出版社 2004年11 許會(huì)楊榮輝使用pcomm完成微機(jī)與單片機(jī)高速數(shù)據(jù)傳輸及數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示 儀表技術(shù)與傳感器 2003年4 26-2812 木林森 高峰霞 羅麗瓊 奚紅宇 visual c60使用與開(kāi)發(fā) 北京清華大學(xué)出版社 1998年13 丁展 劉海英 visualc網(wǎng)絡(luò)通信編程實(shí)用案例精選 人民郵電出版社 2004年14 賈廣雷 劉培玉 多線(xiàn)程技術(shù)及其在串口通信中的應(yīng)用 計(jì)算機(jī)工程 200329 1 247-249 15 呂

49、松茂 韓震宇 用pcomm處理windows 環(huán)境下的串口通信 計(jì)算機(jī)工程200127 6 176-179 16 用pcomm開(kāi)發(fā)pc機(jī)與單片機(jī)的通信程序17 kate gregory visual c6開(kāi)發(fā)使用手冊(cè) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1999年18 richard clernecker tom archer visual c6寶典 電子工業(yè)出版社 2001年19 許福 舒志 張威 visual c程序設(shè)計(jì)技巧與實(shí)例 中國(guó)鐵道出版社 2003年 20張博陳永冰 基于pcomm的串口通信實(shí)現(xiàn) 微計(jì)算機(jī)信息 200622 21 70-7199在進(jìn)行該串口通信程序設(shè)計(jì)的時(shí)候我的指導(dǎo)老師給予了很大

50、的幫助介紹了很多很有參考價(jià)值的資料實(shí)驗(yàn)室的老師也給予了很多幫助在此均表示感謝英文引用原文及譯文development of a universal networked timerat nstxa new timing and synchronization system component the universal networked timer unt is under development at the national spherical torus experiment nstx the unt is a second generation multifunction timing

51、 device that emulates the timing functionality and electrical interfaces originally provided by various camac modules using field programmable gate array fpga technology each of the unts eight channels can be dynamically programmed to emulate a specific camac module type the timer is compatible with

52、 the existing nstx timing and synchronization system but will also support a future clock system with extended performance to assist system designers and collaborators software will be written to integrate the unt with epics mdsplus and labview this paper will describe the timing capabilities hardwa

53、re design programmingsoftware support and the current status of the universal networked timer at nstxi introductionan essential facility for nstx research is the central timing and synchronization system which is used to synchronize control and data acquisition systems throughout the nstx experimental complex m