远程终端通信控制分析论文

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摘要：介绍了一种多台单片机与PC机通信的方法，给出了通过一块通信控制卡来实现与多台单片机的实时通信，并将数据上传给上位机以提高通信可靠性和效率的设计方法，同时给出了该通信控制卡的硬件接口电路和软件设计框图。

关键词：单片机；智能模块；串口通信

1概述

PC机与多台单片机构成小型的分布式测控系统已在工业控制、生产管理中得到了广泛的应用。在这类应用系统中，PC机多作为上位机通过直接查询来控制各从机。由于PC机本身还要进行动态数据显示、数据库实时录入、越限报警、报表打印等任务，因此，当从机数目过多时，上位机频繁地响应从机的中断，并在一定时间内等待和接收数据这极大地影响了PC机的工作效率。为了提高上位机的工作效率，笔者在PC机与各个智能模块间增加了一块用AT89C51作为微控制器的通信控制卡。整个系统构成一个3级分级控制系统，通信控制卡位于中间层，它是系统控制、管理的中枢。

2通信控制卡硬件电路

在本系统中，通信控制卡采用查询方式对下位机的各智能模块进行查询，该智能模块由AT89C51控制的电量、温度、液位、开关量采集板构成，它们分别可独立完成各自的数据采集和处理任务。当处于被查询状态时，系统可采用中断方式与通信卡进行通信。通信卡依次为人机完成各种数据处理任务提供各种数据和控制命令，然后把它们统一打包上传给上位机，从而使上位机可以对其进行显示、加工和处理，并形成各种报表。

该系统的硬件接口电路如图1所示。其中控制卡的核心芯片是AT89C51，它利用本身自带的串口与各智能模块间通过多机通信方式3进行总线式多机通信。为了同时能与PC进行通信，另一端通过8251A的扩展串口与PC相连。即要求8251A芯片的接收数据线RXD（脚3）及发送数据线TXD（脚19）通过MAX232与PC相连这是因为电平转换器8251A的输入、输出均为TTL电平，而通过电平转换器可将TTL电平转换成RS232C标准电平以便与PC进行通信。

8251A芯片的时钟输入线CLK可为其提供定时信号。在异步方式时，CLK的频率至少应大于8251A内接收器或发送器输入频率的4．5倍。其引脚RXC（脚25）为接收器时钟，它的作用是控制字符的发送速率，其时钟可使用8253产生的合适时钟频率。在异步方式中，引脚RXC和TXC（即接收、发送时钟）为波特率的16倍。该控制卡中扩展的8kBRAM可分别开辟4个不同的存储电量采集板的数据，处理时可以将它们一起送到PC。

3软件系统设计

3．1通信协议

通信控制卡的AT89C51串口与各智能模块的通信按自定义的通信协议进行。过程如下：

（1）首先使所有从机SM2位置1，以使其处于只接收地址帧的状态。

（2）控制卡先发一地址信息，其中8位为地址，第9位为地址／数据信息的标志位，该位为1表示该帧为地址信息。

（3）从机接收到地址帧后，会将其接收的地址与本从机的地址相比较。对于地址相符的从机，可置SM2＝0，以接收主机随后发来的所有信息；而对于地址不相符的从机，则置SM2＝1，以继续执行采集任务和其它任务。

（4）当从机发送数据结束后，会发送一帧校验和，并将第9位（TB8）置为1,以作为从机数据传送结束标志。

（5）控制卡接受数据时，先判断数据结束标志（RB8），若RB8＝1，且校验正确，则回送正确信号00H，此信号可令该从机复位以重新采集数据，等待地址帧。若校验和出错，则送0FFH，以令该机重发数据，如果重发5次还不行，则认为失败，并转入其它地址。若接收帧的RB8＝0，则将原数据锁定到缓冲区，并准备接收下帧信息。

（6）从机接收到复位命令后，再回到监听地址状态（SM2＝1）。

3．2程序框图

设主机发送的地址信号01H、02H、03H为从机设备地址，地址FFH是命令各从机恢复SM2为1的状态信号，即复位。从机的命令编码为：

01H—请求从机接收通信卡的数据命令；

02H—请求从机向通信控制卡发送数据；其它均按从机向通信卡发数据处理。

从机的状态字节格式如图2所示。其中TRDY为1表示从机已准备好接收通信卡的数据（见图2中D1位）；RRDY为1表示从机准备好向通信卡发送数据（见图2中D0位）；而ERR＝1则表示从机接收到的命令是错误的（图2中D7位）。

该通信控制卡与各智能模块均采用12MHz晶振，它们之间的波特率为4800bps，采用定时器T1的工作方式2，这样，当TL1计满时，TH1将自动送数给TL1。当波特率为4800bps时，TH1＝TL1＝0xf3。而通信卡与PC间的波特率为9600bps，故可用产生的脉冲8分频后送到8253。8253工作在方式3，它产生的周期性方波送给8251A的TXC、RXC，可作为波特率发生器。用C51实现的通信卡和从机的程序流程图如图3和如图4所示。该通信卡采用查询方式，从机采用中断方式进行相互通信，并采用校验方式进行数据校验，然后将数据打包，上传给上位PC。