一種8098單片機(jī)和PC機(jī)的串行通信方法

1　前 言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，上位機(jī)和下位機(jī)的主從工作方式更加為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所采用，由于微機(jī)的分析處理能力較強(qiáng)，處理速度更快，而單片機(jī)則使用靈活方便，所以一般主機(jī)采用微機(jī)，從機(jī)采用單片機(jī)來(lái)構(gòu)成主從多機(jī)工作模式。

8098單片機(jī)是Intel公司于80年代末推出的準(zhǔn)16位微處理器，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，編程容易，外圍電路少，便于接口，數(shù)據(jù)采集精度高；其片內(nèi)的256 個(gè)字節(jié)寄存器都具有累加器的功能，它們可使CPU對(duì)運(yùn)算器數(shù)據(jù)進(jìn)行快速交換；并提供了高速數(shù)據(jù)處理和頻繁的輸入輸出功能。8098單片機(jī)與上位機(jī)的握手也非常友好，它們之間的信號(hào)傳輸準(zhǔn)確可靠，成為繼MCS-51系列單片機(jī)后的又一種熱門的單片機(jī)。

本人曾對(duì)滾齒切削過(guò)程的扭矩測(cè)試進(jìn)行了專門的研究，其中數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)采用了8098單片機(jī)，采集到的數(shù)據(jù)經(jīng)串行通信送到微機(jī)進(jìn)行處理。本文針對(duì)8098單片機(jī)和微機(jī)之間的串行通信作詳細(xì)介紹。

2　8098單片機(jī)的串行通信

數(shù)據(jù)通信方式可分為兩種：并行傳送和串行傳送。并行傳送速度快、效率高，但傳送可靠性差，不適合遠(yuǎn)距離傳送；串行傳送數(shù)據(jù)按位順序移動(dòng)，速度較慢、效率偏低，但傳送可靠，可以節(jié)省通信子系統(tǒng)的硬件投資。本文中，單片機(jī)通過(guò)串行口與上位機(jī)進(jìn)行異步方式1工作，做到：①通信前，收、發(fā)雙方達(dá)成協(xié)議，明確規(guī)定彼此的聯(lián)絡(luò)信號(hào)以及數(shù)據(jù)的傳送方式等項(xiàng)內(nèi)容，協(xié)議嚴(yán)密，易于實(shí)現(xiàn)。②為了增強(qiáng)數(shù)據(jù)傳送過(guò)程中的抗干擾能力，需要配置電平轉(zhuǎn)換器。

利用8098單片機(jī)進(jìn)行串行通信時(shí)必須對(duì)有關(guān)寄存器進(jìn)行設(shè)置，與串行通信有關(guān)的寄存器有：①IOC1控制寄存器：在串行應(yīng)用中，該寄存器用于選擇TXD/P2.0引腳端的復(fù)用功能，置1時(shí)，選中TXD功能。②SP_CON寄存器(11H,只寫(xiě))和SP_STAT寄存器(11H,只讀)：該寄存器的低5位作控制寄存器，高3位作狀態(tài)寄存器。③INT_MASK中斷屏蔽寄存器：INTMAS.6置1允許串行口中斷。④BAUD_RATE 寄存器(0EH,只寫(xiě))：是16位寄存器，對(duì)其設(shè)置串行通信的波特率需分兩次連續(xù)向0EH進(jìn)行寫(xiě)操作，先送低位字節(jié)，后送高位字節(jié)。波特率寄存器的最高位應(yīng)置1，用以選擇XTAL1頻率，即系統(tǒng)時(shí)鐘振蕩頻率。在筆者設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，采用的8098單片機(jī)的時(shí)鐘為6MHz，設(shè)定波特率為9600，則送給 RAUD_RATE寄存器的值為8013H。

3　8098單片機(jī)和上位機(jī)的串行口連接

上位機(jī)(386以上PC機(jī))的串行口采用的是標(biāo)準(zhǔn)的RS-232C接口，由于8098單片機(jī)的串行口電平是TTL電平，但是TTL電平特性與RS232 的電氣特性不匹配，因此為了使8098單片機(jī)的串口能與RS-232C接口通信，必須將串行口的輸入/輸出電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換。采用目前最常用的芯片1488、 1489來(lái)實(shí)現(xiàn)RS-232C與TTL的電平轉(zhuǎn)換。圖1為連接示意圖。

           圖1　連接示意圖

8098單片機(jī)CPU和串行口之間通過(guò)SBUF_TX發(fā)送寄存器和SBUF_RX接收寄存器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，CPU將欲發(fā)送的數(shù)據(jù)寫(xiě)入SBUFTX；從 SBUFRX中讀取串行口接收到的數(shù)據(jù)。一旦一幀信息中最后一個(gè)數(shù)據(jù)位寫(xiě)入緩沖器或從中讀出，即產(chǎn)生相應(yīng)的發(fā)送和接收中斷。

4　8098　單片機(jī)和上位機(jī)的通信程序編寫(xiě)

經(jīng)過(guò)上述分析以后，首先編寫(xiě)8098單片機(jī)的通信程序，下面為串行通信的部分程序：
　　ORG　2080H
　　LD　SP,#00C0H
　　DI
　　LDB　TEMP,#20H　　；TEMP初始化，置TI為1
　　ORB　IOC1,#20H　??；選擇TXD功能
　　LDB　TEMP,#20H　??；預(yù)置為接收結(jié)束
　　LDB　BAUDRA,#13H??；設(shè)波特率為9600
　　LDB　BAUDRA,#80H
　　LDB　SPCON,#09H　??；方式1，允許接收
　　　……
GET_CHR:　ORB TEMP,SPSTAT?。粡拇锌诮邮諗?shù)據(jù)
　　JBC　TEMP,6,GET_CHR
　　ANDB TEMP,#0BFH　??；清除TEMP中的RI標(biāo)志
　　LDB CHAR_I,SBUF
　　……
PUT_CHR: ORB TEMP,SPSTAT　；通過(guò)串行口發(fā)送數(shù)據(jù)
　　JBC　TEMP,5,PUT_CHR
　　LDB　SBUF,CHAR_O
　　ANDB TEMP,#0DFH　　；清除TEMP中的TI標(biāo)志
　　……

主程序先關(guān)閉中斷（以便采用查詢方式），將測(cè)試寄存器TEMP（用來(lái)復(fù)制SP_STAT中的內(nèi)容）的TI位置1，使程序初始化為接收狀態(tài)。在GET_CHR子程序中測(cè)試RI位，若為0，表示SBUF_RX緩沖器尚未接受到信息，若為1，則把接受到的信息讀至CHAR_I寄存器；在PUT_CHR子程序中應(yīng)測(cè)試TI位。

上位機(jī)（386以上PC機(jī)）的所有程序是在BORLAND C++環(huán)境下編譯的，因此串行通信程序可以直接應(yīng)用I/O通信庫(kù)函數(shù)bioscom()，該函數(shù)在由port指定的I/O端口上執(zhí)行RS-232通信操作。通信前，根據(jù)與8098單片機(jī)的通信協(xié)議，設(shè)定通信的串行端口、數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位數(shù)、波特率，由于上位機(jī)時(shí)鐘為12MHz，所以對(duì)應(yīng)的波特率應(yīng)設(shè)置為 4800。下面給出上位機(jī)串行通信的部分程序：
#define COM1　　0　　//選定串行端口1
#define DATA_READY 0x100
#define TRUE　　1
#define FALSE　 0
#define SETTINGS (0xc0| 0x00 | 0x00 | 0x03)
// 4800波特，無(wú)校驗(yàn)，1個(gè)停止位，8個(gè)數(shù)據(jù)位
main()
{
　FILE *fp;
　if((fp=fopen("c:\dch\data","wb"))==NULL)
　　{
　　　cout<<"cannot open the file"<<"n";
　　　exit(0);
　　}
　int in,out, status=0, DONE = FALSE;
　bioscom(0, SETTINGS, COM1);　//初始化串行端口
　while (!DONE)
　{
　　status=bioscom(3,0,COM1); //返回串行端口的當(dāng)前狀態(tài)
　　if (status & DATA_READY)
　　　if ((out=bioscom(2, 0, COM1)&0x7F) != 0)
　　　　{
　　　　　……　//從通信線上接收數(shù)據(jù)
　　　　}
　　　if (kbhit())
　　　　{
　　　　　if ((in =getch()) == 'x1B')
{DONE = TRUE;break;}
　　　　　bioscom(1, in, COM1);　//向通信線發(fā)送數(shù)據(jù)
　　　　}
　　}
　　　……
　　}

實(shí)驗(yàn)證明，以上通信程序可讀性好、編寫(xiě)容易，并且使上位機(jī)和下位機(jī)的通信變得直觀、簡(jiǎn)單，而數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確。

5　結(jié)束語(yǔ)

本文提出的方法已在筆者的課題“滾齒切削過(guò)程扭矩測(cè)試與分析”中得到了成功的應(yīng)用。該方法與采集數(shù)據(jù)量的大小無(wú)關(guān)，只是因?yàn)椴捎?strong>串行口通訊，當(dāng)數(shù)據(jù)量較大時(shí)，采集所需時(shí)間略長(zhǎng)，但采集數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的工作無(wú)影響。該方法不僅適合于386以上的微機(jī)，也適合于PC/XT及其兼容機(jī)與8098的通信。

6　參考文獻(xiàn)
　[1]劉復(fù)華.8098單片機(jī)及其應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京：清華大學(xué)出版社，1993，6
　[2]劉振安.MCS-96系列單片微機(jī)原理與實(shí)踐.合肥：中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社，1992：141～150
　[3]劉魯源.8098單片機(jī)實(shí)驗(yàn)教程.天津：天津大學(xué)出版社，1992：30～41
　[4]葉欣.TURBO C參考手冊(cè).北京：中國(guó)科學(xué)院希望高級(jí)電腦技術(shù)公司．1990，5