利用RS-485通訊協(xié)議實現(xiàn)PC機與單片機的多點通訊

隨著數據采集系統(tǒng)的廣泛應用，通常由單片機構成的應用系統(tǒng)，如儀器儀表、智能設備等，都需要與PC機之間交換數據，實現(xiàn)與PC機之間的通訊功能，以充分發(fā)揮PC和單片機之間的功能互補，資源共享的優(yōu)勢。以往常用的RS－232協(xié)議在很大程度上已不能滿足設計的要求，如傳輸速率慢，傳輸距離短，傳輸信號易受外界的干擾等缺點。本文介紹一種性能優(yōu)越的RS－485接口芯片，以及如何利用此芯片實現(xiàn)單片機與PC機之間的遠程通訊，并討論將其功能進行擴充，實現(xiàn) PC機管理單片機陣列的功能。?

1 RS－485協(xié)議簡介及MAX485芯片介紹?

由于RS－232的種種缺點，新的串行通訊接口標準RS－449被制定出來，與之相對應的是RS－485的電氣標準。RS－485是美國電氣工業(yè)聯(lián)合會 (EIA)制定的利用平衡雙絞線作傳輸線的多點通訊標準。它采用差分信號進行傳輸；最大傳輸距離可以達到1.2 km；最大可連接32個驅動器和收發(fā)器；接收器最小靈敏度可達±200 mV；最大傳輸速率可達2.5 Mb/s。由此可見，RS－485協(xié)議正是針對遠距離、高靈敏度、多點通訊制定的標準。?

 
MAX485接口芯片是Maxim公司的一種RS－485芯片。?

采用單一電源+5 V工作，額定電流為300 μA，采用半雙工通訊方式。它完成將TTL電平轉換為RS－485電平的功能。其引腳結構圖如圖1所示。從圖中可以看出,MAX485芯片的結構和引腳都非常簡單,內部含有一個驅動器和接收器。RO和DI端分別為接收器的輸出和驅動器的輸入端，與單片機連接時只需分別與單片機的RXD和TXD相連即可；/RE和DE端分別為接收和發(fā)送的使能端，當/RE為邏輯0時，器件處于接收狀態(tài)；當DE為邏輯1時，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因為MAX485工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機的一個管腳控制這兩個引腳即可；A端和B端分別為接收和發(fā)送的差分信號端,當A引腳的電平高于B時，代表發(fā)送的數據為1；當A的電平低于B端時，代表發(fā)送的數據為0。在與單片機連接時接線非常簡單。只需要一個信號控制MAX485的接收和發(fā)送即可。同時將A和B端之間加匹配電阻，一般可選100Ω的電阻。?

2用PC機實現(xiàn)與8031單片機的多點通訊

用8031單片機實現(xiàn)與PC機之間的通訊時，必須使用電平轉換接口芯片，因為單片機輸出的是TTL電平，必須經過電平轉換才能和PC機的一致。本文中采用的是RS－485協(xié)議，所以單片機需要采用RS－485接口；而在PC機側使用的是RS－232與RS－485的電平轉換接口。在本文中采用的是武漢新特電子公司的電平轉換接口，該接口使用簡便、無需外加電源、數據傳輸速率最高可達10 Mb/s，而且不用任何軟件初始化和修改。另外實現(xiàn)多點通訊還需要了解器件的驅動能力，當器件的驅動能力足夠大時，我們就可以根據需要加入所需要的節(jié)點。

本文中所舉的例子就是利用一臺PC控制64塊單片機的工作，采用多點通訊形式。通過發(fā)送控制字和工作方式字給相應的單片機，使其進行相應的操作。單片機在接收到數據后，進行數據的采集工作，等到PC機再發(fā)指令，將采集到的數據反饋給PC機，PC機對數據進行分析和計算。?
　

PC機的程序可以采用Windows下任何一種面向對象的高級語言來編寫，它比在DOS下的利用串口中斷的方式進行更加簡便，應用程序將控制權交向串口的驅動程序，接收和發(fā)送的中斷完全由串口驅動程序來控制，減輕了編寫過程中的很多麻煩。本程序中選用的是Delphi的串口通訊控件Spcomm來實現(xiàn)。參數的設置可以自動完成。單片機采用中斷工作方式，用匯編語言編寫，通訊波特率為1?2 kb/s，由于要和PC機進行通訊，選用11?0592 MHz的晶振，保證和PC機的波特率完全一致，避免由于波特率不同引起的收發(fā)錯誤。為了配合多機工作方式，選用工作方式3。單片機的通訊流程圖如圖３所示。?

下面給出用Delphi編制的通訊程序和單片機的接收和發(fā)送程序。

單片機初始化子程序：

?
單片機接收子程序：?
        REPT:CLRRI?
                  MOVA,SBUF?
                  MOV@R0,A?
                  RET?

在程序編寫過程中，為了保證接收和發(fā)送數據的正確性，我們加入了CRC校驗程序，另外PC機發(fā)送給單片機的是ASCII碼形式的數據，同樣需要經過簡單的變換，在此均作了省略。?利用RS－485協(xié)議進行串行通訊，可以保證快速、穩(wěn)定遠距離地傳輸數據。在目前以及以后的工業(yè)控制和其他方面必將得到越來越多的應用。?

參考文獻?
1武自芳， 虞鶴松.微機控制系統(tǒng)及其應用?西安： 西安交通大學出版社，1998?
2Maxim的產品資料?
3李朝青編著. PC機及單片機數據通信技術.北京：北京航空航天大學出版社， 1999