PC与单片机多机RS232串口通信设计分析

席小卫，陈荻茜，苏 喆，田铭繁

（兰州理工大学技术工程学院，兰州 730200）

0 引言

现阶段，控制系统的功能逐渐增加，内部构造日益复杂，通常以工控机为上位机，以单片机为下位机，处于被控对象的地层，借助PC机完成数据采集与分析工作。由于PC机和单片机之间需要完成数据传输，这时需要多个RS232串口的支持，本文针对串口通信的设计进行分析和研究。

1 RS23 2串口通信原理

串口通信主要通过ASCII码进行传输，采用地线进行接收和发送，通信段在一条线路中发送信息，可在另一条线路中进行接收。其中，波特率、数据位、奇偶校验位等参数十分关键。

（1）波特率。可对通信速度进行反应，与时钟的周期相同，但与距离呈反比，只有相似仪器中才可使用这一参数。

（2）数据位。可对通信数据进行体现，通常标准为5、7、8位，发送信息与标准值之间具有一定关联。标准码由7或者8位组成，在单包中最后一位是停止位，在定时时可通过传输线进行数据传输，因此设备时钟不同。在通信时设备之间很难做到同步传输，因此差异性相对较小，此时可发挥停止位的作用，对传输进行约束，停止位的数量应得当，不可过多或者过少，以适当的位数保障数据的传输率。

（3）奇偶校验位。该项参数可对串口通信的正误率进行检验，主要方式为高、低、奇、偶等类型，在奇偶校验的过程中，数据最末位便是校验位；对于设备来说，对位的状态进行掌握，可有效判断数据传输是否受到其他设备的干扰。

2 PC与单片机RS23 2 串口通信设计

2.1 连接框架

在该系统中，主要采用“一主多从”的总线连接方式，与总线特征相结合，将两个120的电阻分别连接在两侧，芯片类型为MAX485，在驱动器中最多可带128个单片机，因此通信数量不可超过128个。

2.2 软件设计

在数据传输过程中，单片机通常采用中断方式，在初始化时，SM2的数值为1，工作方式为3，波特率为9600。通信协议为：

（1）PC机将地址信息传输给单片机，由接收端对信息进行查询。

（2）当单片机接收到PC机传输来的信息后，即可执行程序，使串口通信中断，与自身现有的地址进行对比，当地址与自身设定的地址相同时，单片机即可将应答信号发送出来，使SM2的数值为0，反之则中断返回。

（3）当PC机接收到地址信息，并将应答信号传输后，即可将开始数据发送出去，如若未接收到正确的应答信号，则需要继续发送地址。当单片机收到数据后，即可执行相应指令。

（4）当单片机接收到PC机传输的信息后，即可开启通信中断程序，当单片机对数据进行顺利接收后，即可将应答信号传输给PC机[1]。

2.3 通信实现

在单片机通信过程中，采用多机通信控制位SM2实现主机与从机之间的相互通信，对于IBM PC机来说，其内部采用INS8250型的芯片，不具有单片机多机控制位的相应功能，但是可通过上述流程进行软件处理，使该芯片具有单片机控制位SM2。与INS8250单片机相比，采用INS8250单片机多机通信控制位，单片机发送的11位数据帧格式，将二者的帧格式进行对比，如下所示：PC机与单片机在起始位、停止位以及中间D0到D7均相互对应，只有PC机的奇偶位与TB8相互对应。从上述数据可知，第1行为属于INS850可发送11位数据帧格式，与第2行为相比，第一位均未起始位，最后一位均为停止位，只有第9位的含义有所不同，即PC机为奇偶位，单片机为TB8，因此如若在INS8520中对奇偶位中的TB8功能进行校验，则可实现PC与多个单片机相互通信的目标。在应用过程中，对PC软件进行编程时，可对INS8250进行编程，使奇偶位具备TB8的功能，也就是在发送地址时，可强制奇偶位为1，在发送数据时，可强制奇偶位为0，进而实现相互通信[2]。

通过对INS8250进行分析可知，其内部具有10个寄存器，其中D0和D1代表的是数据位长、D2代表的是停止位长、D3到D5代表的是奇偶检验选择、D6代表的是中止位、D7代表的是除数标志。当D7的数值为0时，说明是正常寻址；当D7的数值为1时，说明对除数寄存器进行访问；当D6的数值为0时，说明处于正常发送状态；当D6的数值为1时，说明正常发送终止，在串行输出端方面，当Sout为0时，D5和D3三者均代表着通信数据的奇偶校验规则；D3可代表校验位的有无，D4可代表校验的奇偶性[3]；D5代表的是将发送方的奇偶性，通过数据传输的方式，放入附加位中告知接收方；当D5、D3和D4的数值均为1时，在D7发送数据时，可在D7与停止符之间附加一个0的标志，可对以往奇偶性进行校验。当D3、D4和D5的数值均为1时，可在D7与停止符之间附加一个1的标志。简单来将，当D3、D4和D5的数值均为1时，原本奇偶校验位始终为1，当D2的数值为0时，则只有一位和半停止位；当D2的数值为1时，当数据位的长度为5时，代表一半均为停止位；当数据位长为6—8时，则有两位停止位。D0和D1均为传输数据位的长度，当二者的数值为0时，规定数据位应为5；当D1的数值为0，D0的数值为1时，此时数据位应为6。事实上，可采用以下三条语句对INS8250进行编程，对串口通信中的11位数据帧进行定义，奇偶位为1，即：

Mov al，2bh//INS8250线路控制寄存器，数据位为8，停止位位长为1，奇偶位为1；

Mov dx，3fbh//INS8250线路寄存器端口地址为3fb；

Out dx，al

通过上述编程，可使PC向单片机通信传输时的相互通信创造有利条件，使TB8的数值为1，充分满足串口通信传输需求。

3 结束语

综上所述，通过本文分析，在多机串口通信过程中，可实现PC和单片机之间的相互通信，有效节省二者传输中的无效时间，使系统传输的实时性得到显著提升，在更多场合得到广泛应用。