远程终端中通信控制卡的设计与实现

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1、远程终端中通信控制卡的设计与实现

2、第1内容显示中摘要：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

3、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

4、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

5、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ＡＴ８９Ｃ５

6、１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

7、）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

8、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Ｐ

9、Ｃ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