利用RS-485通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)的多點(diǎn)通訊

隨著數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，通常由單片機(jī)構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)，如儀器儀表、智能設(shè)備等，都需要與PC機(jī)之間交換數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)之間的通訊功能，以充分發(fā)揮PC和單片機(jī)之間的功能互補(bǔ)，資源共享的優(yōu)勢(shì)。以往常用的RS－232協(xié)議在很大程度上已不能滿足設(shè)計(jì)的要求，如傳輸速率慢，傳輸距離短，傳輸信號(hào)易受外界的干擾等缺點(diǎn)。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(shí)現(xiàn)單片機(jī)與PC機(jī)之間的遠(yuǎn)程通訊，并討論將其功能進(jìn)行擴(kuò)充，實(shí)現(xiàn) PC機(jī)管理單片機(jī)陣列的功能。

1 RS－485協(xié)議簡(jiǎn)介及MAX485芯片介紹

由于RS－232的種種缺點(diǎn)，新的串行通訊接口標(biāo)準(zhǔn)RS－449被制定出來，與之相對(duì)應(yīng)的是RS－485的電氣標(biāo)準(zhǔn)。RS－485是美國(guó)電氣工業(yè)聯(lián)合會(huì) (EIA)制定的利用平衡雙絞線作傳輸線的多點(diǎn)通訊標(biāo)準(zhǔn)。它采用差分信號(hào)進(jìn)行傳輸；最大傳輸距離可以達(dá)到1.2 km；最大可連接32個(gè)驅(qū)動(dòng)器和收發(fā)器；接收器最小靈敏度可達(dá)±200 mV；最大傳輸速率可達(dá)2.5 Mb/s。由此可見，RS－485協(xié)議正是針對(duì)遠(yuǎn)距離、高靈敏度、多點(diǎn)通訊制定的標(biāo)準(zhǔn)。

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(zhuǎn)換為RS－485電平的功能。其引腳結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。從圖中可以看出,MAX485芯片的結(jié)構(gòu)和引腳都非常簡(jiǎn)單,內(nèi)部含有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器和接收器。RO和DI端分別為接收器的輸出和驅(qū)動(dòng)器的輸入端，與單片機(jī)連接時(shí)只需分別與單片機(jī)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(dāng)/RE為邏輯0時(shí)，器件處于接收狀態(tài)；當(dāng)DE為邏輯1時(shí)，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因?yàn)镸AX485工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機(jī)的一個(gè)管腳控制這兩個(gè)引腳即可；A端和B端分別為接收和發(fā)送的差分信號(hào)端,當(dāng)A引腳的電平高于B時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為1；當(dāng)A的電平低于B端時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為0。在與單片機(jī)連接時(shí)接線非常簡(jiǎn)單。只需要一個(gè)信號(hào)控制MAX485的接收和發(fā)送即可。同時(shí)將A和B端之間加匹配電阻，一般可選100Ω的電阻。

2用PC機(jī)實(shí)現(xiàn)與8031單片機(jī)的多點(diǎn)通訊

用8031單片機(jī)實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)之間的通訊時(shí)，必須使用電平轉(zhuǎn)換接口芯片，因?yàn)閱纹瑱C(jī)輸出的是TTL電平，必須經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換才能和PC機(jī)的一致。本文中采用的是RS－485協(xié)議，所以單片機(jī)需要采用RS－485接口；而在PC機(jī)側(cè)使用的是RS－232與RS－485的電平轉(zhuǎn)換接口。在本文中采用的是武漢新特電子公司的電平轉(zhuǎn)換接口，該接口使用簡(jiǎn)便、無需外加電源、數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)10 Mb/s，而且不用任何軟件初始化和修改。另外實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)通訊還需要了解器件的驅(qū)動(dòng)能力，當(dāng)器件的驅(qū)動(dòng)能力足夠大時(shí)，我們就可以根據(jù)需要加入所需要的節(jié)點(diǎn)。

本文中所舉的例子就是利用一臺(tái)PC控制64塊單片機(jī)的工作，采用多點(diǎn)通訊形式。通過發(fā)送控制字和工作方式字給相應(yīng)的單片機(jī)，使其進(jìn)行相應(yīng)的操作。單片機(jī)在接收到數(shù)據(jù)后，進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集工作，等到PC機(jī)再發(fā)指令，將采集到的數(shù)據(jù)反饋給PC機(jī)，PC機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和計(jì)算。
　

PC機(jī)的程序可以采用Windows下任何一種面向?qū)ο蟮母呒?jí)語言來編寫，它比在DOS下的利用串口中斷的方式進(jìn)行更加簡(jiǎn)便，應(yīng)用程序?qū)⒖刂茩?quán)交向串口的驅(qū)動(dòng)程序，接收和發(fā)送的中斷完全由串口驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)。參數(shù)的設(shè)置可以自動(dòng)完成。單片機(jī)采用中斷工作方式，用匯編語言編寫，通訊波特率為12 kb/s，由于要和PC機(jī)進(jìn)行通訊，選用110592 MHz的晶振，保證和PC機(jī)的波特率完全一致，避免由于波特率不同引起的收發(fā)錯(cuò)誤。為了配合多機(jī)工作方式，選用工作方式3。單片機(jī)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(jī)的接收和發(fā)送程序。

單片機(jī)初始化子程序：

單片機(jī)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(shù)據(jù)的正確性，我們加入了CRC校驗(yàn)程序，另外PC機(jī)發(fā)送給單片機(jī)的是ASCII碼形式的數(shù)據(jù)，同樣需要經(jīng)過簡(jiǎn)單的變換，在此均作了省略。ダ用RS－485協(xié)議進(jìn)行串行通訊，可以保證快速、穩(wěn)定遠(yuǎn)距離地傳輸數(shù)據(jù)。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(yīng)用。

參考文獻(xiàn)
1武自芳， 虞鶴松.微機(jī)控制系統(tǒng)及其應(yīng)用蔽靼玻 西安交通大學(xué)出版社，1998
2Maxim的產(chǎn)品資料
3李朝青編著. PC機(jī)及單片機(jī)數(shù)據(jù)通信技術(shù).北京：北京航空航天大學(xué)出版社， 1999