串口通訊在CCD相機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用

1引言
CCD相機(jī)系統(tǒng)在運(yùn)行過程中，有許多來自工作現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)需要實(shí)時(shí)采集，處理和記錄。以便上級(jí)管理系統(tǒng)及時(shí)掌握相機(jī)的工作狀態(tài)。并且上級(jí)管理系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)調(diào)整相機(jī)參數(shù)，并發(fā)出相應(yīng)的指令，使得相機(jī)采集到的圖像像質(zhì)更好。
MCS-51單片機(jī)內(nèi)部含有一個(gè)可編程全雙工串行通信接口，該接口電路不僅能同時(shí)進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，也可作為一個(gè)同步移位寄存器使用。MCS-51單片機(jī)串行口的結(jié)構(gòu)由串行口控制寄存器、發(fā)送和接收電路等三部分組成。
串行通信是一種能把二進(jìn)制數(shù)據(jù)按位傳送的通信，故它所需傳輸線條數(shù)極少，特別適用于分級(jí)、分層和分布式控制系統(tǒng)以及遠(yuǎn)程通信之中[1]。根據(jù)實(shí)際使用的需要，CCD相機(jī)系統(tǒng)與上級(jí)管理系統(tǒng)之間的通訊由單片機(jī)串口來完成。本文對(duì)該系統(tǒng)中的串行通信系統(tǒng)加以介紹。
2系統(tǒng)串行通訊體系
按照串行數(shù)據(jù)的同步方式，串行通信可以分為同步通信和異步通信兩類。本系統(tǒng)采用同步通信方式。數(shù)據(jù)的輸入和輸出接口有各自的時(shí)鐘來控制，這兩個(gè)時(shí)鐘源彼此獨(dú)立，互不同步[1]。
由于CCD相機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出不會(huì)在同一時(shí)刻進(jìn)行，本系統(tǒng)的串行通訊體系結(jié)構(gòu)包含以下幾個(gè)部分：?jiǎn)纹瑱C(jī)小系統(tǒng)，串行數(shù)據(jù)輸入模塊，串行數(shù)據(jù)輸出模塊。其中單片機(jī)小系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能成熟，在這里不再贅述?，F(xiàn)就串口輸入、串口輸出模塊做出說明：

2.1串行數(shù)據(jù)輸入模塊
相機(jī)參數(shù)的注入由上級(jí)管理系統(tǒng)負(fù)責(zé)，CCD相機(jī)系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)總線將參數(shù)直接讀入相機(jī)系統(tǒng)中的單片機(jī)小系統(tǒng)。
數(shù)據(jù)輸入門控信號(hào)通過單片機(jī)P1口連接。當(dāng)上級(jí)管理系統(tǒng)欲向CCD相機(jī)系統(tǒng)注入調(diào)整參數(shù)指令時(shí)，先使門控信號(hào)有效，單片機(jī)系統(tǒng)即準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)；然后在時(shí)鐘信號(hào)的配合下，一位一位地讀入數(shù)據(jù)，并通過數(shù)據(jù)總線將并行數(shù)據(jù)讀入單片機(jī)。
2.2串行數(shù)據(jù)輸出模塊
在每個(gè)間隔時(shí)間到來時(shí)，CCD相機(jī)系統(tǒng)向上級(jí)數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)送出相機(jī)系統(tǒng)的參數(shù)，以備檢查相機(jī)系統(tǒng)的狀態(tài)是否正常。電路設(shè)計(jì)如圖1。在方式0下，串行數(shù)據(jù)輸出電路通過幾個(gè)串入并出的移位寄存器，由MCS-51單片機(jī)的RxD線串行輸出數(shù)據(jù)，并從移位寄存器的最高位串行輸出。

3系統(tǒng)的串口通訊協(xié)議
3.1系統(tǒng)串口通訊協(xié)議特點(diǎn)
由于傳輸距離和可靠性的要求，該通訊協(xié)議具備如下特點(diǎn)[2]：
(1)采用一對(duì)一的通訊方式，無(wú)握手過程。通訊中，上級(jí)管理系統(tǒng)為主站，CCD相機(jī)系統(tǒng)為從站；
(2) 為了有效地識(shí)別相機(jī)參數(shù)。針對(duì)各項(xiàng)指令參數(shù)設(shè)定了各自的命令代碼，但幀長(zhǎng)度保持不變。
(3)由于校驗(yàn)編碼是差錯(cuò)檢測(cè)的核心，對(duì)提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃苑浅Ｖ匾?，且奇偶校?yàn)方式簡(jiǎn)單可行，故采用奇偶校驗(yàn)方式保證數(shù)據(jù)傳送的準(zhǔn)確性；
4系統(tǒng)串口通訊軟件實(shí)現(xiàn)