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[導(dǎo)讀]摘要:為了實現(xiàn)對RS 232串行通信數(shù)據(jù)的截取,給出了基于AT89C51單片機的設(shè)計方案。系統(tǒng)利用GM8123芯片將單片機的1個串口擴展成為3個串口,采用MAX232芯片實現(xiàn)RS 232電平與TTL電平之間的相互轉(zhuǎn)換,單片機通過串行口截

摘要:為了實現(xiàn)對RS 232串行通信數(shù)據(jù)的截取,給出了基于AT89C51單片機的設(shè)計方案。系統(tǒng)利用GM8123芯片將單片機的1個串口擴展成為3個串口,采用MAX232芯片實現(xiàn)RS 232電平與TTL電平之間的相互轉(zhuǎn)換,單片機通過串行口截取通信數(shù)據(jù)并對數(shù)據(jù)進行處理,處理后的數(shù)據(jù)再通過串行口發(fā)送到上位機進行顯示。該系統(tǒng)具有兩種工作模式,模式1實現(xiàn)對通信數(shù)據(jù)的實時截取,模式2是采用存儲轉(zhuǎn)發(fā)原理,截取器可以脫離上位機而工作。
關(guān)鍵詞:數(shù)據(jù)截取器;波特率;AT89C51;GM8123;MAX232

0 引言
    目前,我國的裝備技術(shù)水平和發(fā)達國家相比還有一定的差距,對于國外引進的先進設(shè)備,如何才能在沒有任何技術(shù)資料的情況下破解其技術(shù)瓶頸,實現(xiàn)裝備技術(shù)水平的跨越式發(fā)展是我國普遍面臨的技術(shù)難題。為此作者認為獲取設(shè)備與控制計算機之間的通信數(shù)據(jù),分析其通信協(xié)議是解決這個難題的基礎(chǔ)?;诖?,本文設(shè)計了數(shù)據(jù)截取器。
    很多設(shè)備和其控制計算機之間采用的是RS 232標準串行接口進行通信,本文設(shè)計和實現(xiàn)了RS 232串行通信數(shù)據(jù)截取器,能有效地截取設(shè)備與其控制計算機之間的通信數(shù)據(jù)。

1 截取器硬件部分設(shè)計
1.1 總體框圖及原理
    系統(tǒng)原理框圖如圖1所示。


    原理分析:具體設(shè)備與其控制計算機之間的通信線路通過電平轉(zhuǎn)換分兩路。一路是直接相連,保證截取器加入后不會影響它們之間的正常通信。另一路經(jīng)過擴展的串口1和2,同單片機相連,保證了它們之間的通信數(shù)據(jù)能夠被單片機捕獲,這些數(shù)據(jù)經(jīng)過單片機處理以后通過另一個擴展串口傳輸?shù)缴衔粰C,實現(xiàn)對通信數(shù)據(jù)的截取。
1.2 器件選擇
    系統(tǒng)以常用的AT89C51單片機為處理核心,選取成都國騰公司生產(chǎn)的GM8123芯片將AT89C51單片機的1個全雙工異步串行通信接口擴展成為3個全雙工異步串行通信接口,采用MAX232芯片實現(xiàn)RS 232電平與TTL電平之間的相互轉(zhuǎn)換。
1.3 硬件電路
    系統(tǒng)完整的電路原理圖如圖2所示。系統(tǒng)電路包括三個部分:單片機最小系統(tǒng)、串口擴展電路和電平轉(zhuǎn)換電路。


    單片機最小系統(tǒng),包括電源電路、時鐘電路和復(fù)位電路,S1,S2做波特率控制開關(guān),分別控制P0.0,P0.1的值從00~11,對應(yīng)波特率為1 200~9 600 b/s。
    串口擴展電路由GM8123構(gòu)成,其時鐘電路采用12 MHz的石英晶體振蕩器構(gòu)成內(nèi)部時鐘方式。GM8123的母串口接收引腳RXD0和發(fā)送引腳TXD0分別同單片機串口的發(fā)送引腳TXD和接收引腳RXD相連接。GM8123的復(fù)位引腳同單片機P3.6腳相連接,由P3.6控制GM8123系統(tǒng)復(fù)位,它的模式控制引腳MS同P3.7相連接,由P3.7進行模式選擇。GM8123的發(fā)送地址線引腳STADD0,STADD1,接收地址引腳SRADD0,SRADD1依次同單片機P1口的P1.0~P1.3相連接,由單片機P1口判斷是哪個子串口接收數(shù)據(jù)和選取某個子串口發(fā)送數(shù)據(jù)。
    電平轉(zhuǎn)換電路由兩片MAX232芯片完成,實現(xiàn)J1,J2,J3的RS 232電平與TTL電平之間的相互轉(zhuǎn)換。

2 軟件設(shè)計
    系統(tǒng)軟件有兩種工作模式,模式1的軟件設(shè)計是實現(xiàn)截取數(shù)據(jù)的實時發(fā)送,截取器工作時不能脫離上位機。模式2的軟件設(shè)計是實現(xiàn)截取數(shù)據(jù)的存儲轉(zhuǎn)發(fā),截取器可以脫離上位機工作。
2.1 主程序流程設(shè)計
    模式1和模式2的主程序基本相同,其主要功能有:對單片機串行中斷相關(guān)寄存器的配置,對串口收發(fā)數(shù)據(jù)波特率設(shè)定及相關(guān)定時器的配置,對GM8123芯片的復(fù)位操作和工作方式的相關(guān)配置。主程序流程圖如圖3所示。


    其中由S1,S2,控制波特率設(shè)置的程序流程圖如圖4所示。
2.2 中斷服務(wù)程序
    模式1的中斷服務(wù)程序完成的功能是接收具體設(shè)備(J1)和其控制計算機(J2)發(fā)送的數(shù)據(jù),并把數(shù)據(jù)實時地發(fā)送到上位計算機(J3)上顯示。模式1中斷服務(wù)程序流程圖如圖5所示。


    模式2中斷服務(wù)程序主要完成的功能是接收具體設(shè)備(J1)和其控制計算機(J2)發(fā)送的數(shù)據(jù),并把接收到的數(shù)據(jù)存儲到單片機的RAM中,當接收到上位機(J3)的發(fā)送數(shù)據(jù)命令時,向上位計算機發(fā)送存儲的數(shù)據(jù)。其流程圖如圖6所示。

3 功能測試
    借助串口調(diào)試助手軟件在不同的波特率下對截取器進行功能測試,如圖7是在波特率為9 600 b/s,模式2下的測試結(jié)果。其中COM1,COM2和COM4分別對應(yīng)具體設(shè)備、控制計算機和上位機。上位機接收數(shù)據(jù)中“s:”標號后的數(shù)據(jù)是設(shè)備發(fā)送的,“k:”標號后的數(shù)據(jù)是控制計算機發(fā)送的,這些數(shù)據(jù)是按照時間的先后順序被截取器所截取。利用截取器對某一具體設(shè)備和其控制計算機之間的實際通信數(shù)據(jù)進行截取時,就可以通過分析截取的數(shù)據(jù),找出它們之間通信數(shù)據(jù)的對應(yīng)關(guān)系,從而分析其通信協(xié)議。



4 結(jié)語
    本文討論了RS 232串行數(shù)據(jù)截取器的設(shè)計方案,并做出了產(chǎn)品,進行了實驗。系統(tǒng)穩(wěn)定、可靠,可以有效地截取串行通信數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)可以為有相關(guān)需求的人員提供幫助。

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