基于VB6.0 的MSP430 單片機與PC 機串口通信設(shè)計

1 引言

隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，計算機應(yīng)用在其發(fā)展過程中逐步形成兩大分支，一是通用計算機，PC 機為代表，著眼于高速數(shù)值運算和數(shù)據(jù)處理，但實時測控能力較弱。二是嵌入式微機，以單片機為代表，著重發(fā)展測控技術(shù)，但其數(shù)值運算和數(shù)據(jù)處理能力較弱。目前，在工業(yè)控制以及數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的大型系統(tǒng)中，由于PC 機軟件資源豐富，人機交互方便等優(yōu)點。以PC 機作為上位機，以單片機組成的控制單元作為下位機，較好地實現(xiàn)測控及顯示，又能較快地實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和處理。逐漸成為現(xiàn)代工業(yè)控制領(lǐng)域的一個優(yōu)化方案。

故提出了基于VB6.0 的PC 機與MSP430 單片機串行通信的實現(xiàn)方法。以RS485 接口為基礎(chǔ)，以PC 機為上位機，以MSP430 系列單片機為下位機。通過VB6.0 實現(xiàn)了對各個下位機控制參數(shù)的實時監(jiān)控和管理，解決了長期以來單片機與PC機互連中編程難度大，運行效率低的瓶頸。

2 MSComm 控件與MSP430 單片機

2.1 MSComm 控件

計算機編程語言中，Visual Basic 6.0 是Microsoft 公司推出的面向?qū)ο蟮目梢暬_發(fā)編程工具，具有豐富的數(shù)據(jù)類型和結(jié)構(gòu)化程序結(jié)構(gòu)，開發(fā)效率高，界面制作美觀方便等優(yōu)點，且應(yīng)用日益廣泛，故Visual Basic 6.0 語言做到了真正的面向?qū)ο缶幊?。其中，MSComm 控件全稱為Microsoft CommunicationControl, 是微軟公司提供的ActiveX 控件， 目的是為了簡化Windows 下串行通信編程。通過對此控件的屬性和事件進(jìn)行編程， 從而實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。

MSComm 控件通過串行端口傳輸和接收數(shù)據(jù)， 為應(yīng)用程序提供串行通信功能。MSComm 控件提供下列兩種處理通信的方式： 事件驅(qū)動方式和查詢方式。

(1) 事件驅(qū)動方式

事件驅(qū)動通信是處理串行端口交互作用的一種非常有效的方法。在許多情況下， 在事件發(fā)生時需要得到通知， 例如， 在串口接收緩沖區(qū)中有字符， Carrier Detect 或Request To Send 線上的一個字符到達(dá)或一個變化發(fā)生時。在這種情況下可以利用MSComm 控件的OnComm 事件捕獲并處理這些通信事件。

OnComm 事件還可以檢查和處理通信錯誤， 以及所有通信事件和通信錯誤的列表。

(2) 查詢方式

查詢方式實質(zhì)上還是事件驅(qū)動， 但在有些情況下， 這種方式顯得更為便捷。在程序的每個關(guān)鍵功能之后， 可以通過檢查CommEvent 屬性的值來查詢事件和錯誤。如果應(yīng)用程序較小，并且是自保持的， 這種方法可能是更可取的。通過比較故采用的是事件驅(qū)動方式。

2.2 MSComm 控件屬性

CommPort 屬性：用于設(shè)置或返回串口號連接的串行端口號，Windows 將會利用該串口和外界通信。默認(rèn)值為1,即對COM1 進(jìn)行操作，最大值為16.

Settings 屬性：以字符串的形式設(shè)置或返回串口通信參數(shù)。包括串口通信的比特率，奇偶校驗，數(shù)據(jù)位長度、停止位等。其默認(rèn)值是“9600,N,8,1”,表示串口比特率是9600bit/s,不作奇偶校驗，8 位數(shù)據(jù)位，1 個停止位。

PortOpen 屬性：設(shè)置或返回串口狀態(tài)。值為True 時打開串口，值為False 時關(guān)閉串口。

InPut 屬性：從接收緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)并清空該緩沖區(qū)，該屬性設(shè)計時無效，運行時只讀。寄存器的特性是先進(jìn)先出。

OutPut 屬性：向發(fā)送緩沖區(qū)發(fā)送數(shù)據(jù)，該屬性設(shè)計時無效，運行時只讀。

InBufferSize 屬性：設(shè)置或返回接收緩沖區(qū)的大小，缺省值為1024 字節(jié)。

Inputlen 屬性：設(shè)置或返回一次從接收緩沖區(qū)中讀取字節(jié)數(shù)。

Input Mode 屬性：設(shè)置或返回接收數(shù)據(jù)的類型。若值為0時則表示以文本形式讀取;若值為1 時則表示以二進(jìn)制形式讀取。通常PLC 和PC 構(gòu)成的通信系統(tǒng)都采用二進(jìn)制接收方式。

InBuffer Count 屬性：設(shè)置或返回接收緩沖區(qū)中等待計算機接收的字符數(shù)。當(dāng)將其值設(shè)為0 時，則輸入寄存器將被清空。

OutBufferSize 屬性：設(shè)置或返回發(fā)送緩沖區(qū)的大小，缺省值為512 字節(jié)。

OutBufferCount 屬性：設(shè)置或返回發(fā)送緩沖區(qū)中等待計算機發(fā)送的字符數(shù)。當(dāng)將其值設(shè)為0 時，則輸出寄存器將被清空。

Rthreshold 屬性：該屬性為一閥值。當(dāng)接收緩沖區(qū)中字符數(shù)達(dá)到該值時， MSComm 控件設(shè)置Commevent 屬性為ComEvReceive,并產(chǎn)生OnComm 事件。用戶可在OnComm 事件處理程序中進(jìn)行相應(yīng)處理。若Rthreshold 屬性設(shè)置為0,則不產(chǎn)生OnComm 事件。

SThreshold 屬性：在發(fā)生OnComm 事件之前傳輸緩沖區(qū)中的最小字符數(shù)。MSComm1.SThreshold = 0 數(shù)據(jù)傳輸事件不產(chǎn)生OnComm 事件;若設(shè)MSComm1.RThreshold = 1 則表示傳輸 緩沖區(qū)全空時， MSComm 控件產(chǎn)生OnComm 事件。

Handshaking 屬性：設(shè)置或返回硬件握手協(xié)議， 0 表示沒有握手協(xié)議， 不考慮流量控制;1 表示在數(shù)據(jù)流中嵌入控制符來進(jìn)行流量控制; 2 表示由信號線RTS 自動進(jìn)行流量控制; 3 表示1、2 兩者皆可。

通信初始化程序如下：

If MSComm1.PortOpen > True Then

MSComm1.PortOpen=True

End If

MSComm1.CommPort = 1

MSComm1.Settings=“ 9600,N,8,1”

MSComm1.InputLen=0

MSComm1.InBufferCount=0

MSComm1.InputMode=comInputMode Binary

MSComm1. RThreshold =1

MSComm1.Handshaking=comNone

2.3 MSP430 單片機

就目前來看，高性能16 位單片機主要有凌陽系列、飛思卡爾系列、美國德州儀器(TI) 公司的MSP430 系列等類型的單片機。本文推薦選用美國德州儀器(TI) 公司的MSP430 系列單片機，MSP430 系列單片機是美國德州儀器(TI) 1966 年開始推向市場的一種16 位超低功耗的混合信號處理器(Mixed signal Processor) 稱之為混合信號處理器，主要是由于其針對實際應(yīng)用需求，把許多模擬電路、數(shù)字電路和微處理器集成在一個芯片上，以提供“單片”解決方案。隨著Flash技術(shù)的迅速發(fā)展，在2001 年7 月到2002 年又推出了帶LCD控制器的Flash 單片機F41X、F43X、F44X 系列。本系統(tǒng)所選的MSP43OF449 是一個16 位的、具有精簡指令集的、超低功耗的混合型單片機，自問世以來，由于它具有極低的功耗，豐富的片內(nèi)外設(shè)和方便靈活的開發(fā)手段，得到廣泛的應(yīng)用。

(1) 低電壓超低功耗工作電壓為1.8~3.6V,1MHz 的時鐘條件下運行，耗電電流因不同的工作模式而不同。活動模式為280uA,待機模式為1.1uA,掉電模式為0.1uA.具有16 個中斷源，并且可以任意嵌套，使用靈活方便。用中斷請求將CPU 喚醒只要6us,可編制出實時性特別高的源代碼;5 種節(jié)電模式;可將CPU 置于省電模式，用中斷模式喚醒程序。

(2) 強大的處理能力16 位精簡指令結(jié)構(gòu)，15Ons 指令周期，具有豐富的尋址方式，簡潔的27 條內(nèi)核指令以及大量的模擬指令;大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器都可參加多種運算;還有高效的查表處理方法。

(3) 豐富的片內(nèi)外設(shè)將大量的外圍模塊集成到片內(nèi)，稱之為片內(nèi)外設(shè)。不同型號器件的片內(nèi)外設(shè)不同，但其相同模塊的工作原理基本相同，主要的片內(nèi)外設(shè)有：時鐘模塊、I/O 端口、定時器、通信模塊、液晶驅(qū)動模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、硬件乘法器、模擬比較器和Flash 存儲器等。MSP430 單片機的時鐘由高速晶體、低速晶體、數(shù)字控制振蕩器DCO、鎖頻環(huán)FLL 以及鎖頻環(huán)增強版本FLL+等構(gòu)成。

2.4 串口通信模塊

通用串行同步異步通信接口USART (Unversal SynchronousAsynchronous Receive/Transmit ) 是一個串行通道，它允許7或8 位串行位流經(jīng)預(yù)先編程的速率或外部時鐘確定的速率移入、移出MSP430.

USART 可進(jìn)行配置，以便同時支持同步( SPI) 與異步(UART) 操作，并且可從幾個內(nèi)部及外部時鐘源(與CPU 時鐘無關(guān)) 中進(jìn)行選擇，所用的是異步(UART) 操作。在UART 模式下，速率也可達(dá)到2Mbps.在UART 模式下，實現(xiàn)可靠通信至少要求每位3 或4 個時鐘。例如， 8MHz 時鐘除以4 可以支持高達(dá)2Mbps 的速率。波特率發(fā)生器是用波特率選擇寄存器和調(diào)整控制寄存器來產(chǎn)生串行數(shù)據(jù)位定時。

波特率的計算：波特率=BRCLK/(UBR+ ( M7+M6+M5+M4+M3+M2+M1+M0)) ;其中BRCLK 為晶振頻率，UBR 為分頻因子的整數(shù)，即晶振頻率除以波特率的整數(shù)部分，而M7,M6,M5,M4,M3,M2,M1,M0 分別為調(diào)整位，是分別寫在UMCTL 中的，如果置位，則對應(yīng)的時序時間只能波特率分頻器的輸入時鐘擴展一個時鐘周期，每接受或發(fā)送一位，在調(diào)整控制寄存器的下一位被用來決定當(dāng)前位的定時時間。