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在各種單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，常常遇到單片機(jī)與PC的通信問題，在速度要求不高、傳送距離不遠(yuǎn)的場合一般采用RS 232標(biāo)準(zhǔn)串行接口實(shí)現(xiàn)，在傳送距離較遠(yuǎn)的場合，也有學(xué)者研究通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)PC間的通信。但是，要同時滿足高速度和遠(yuǎn)距離PC與單片機(jī)通信這是一個迫切需要解決的問題。隨著信息技術(shù)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)越來越普及，對單片機(jī)的遠(yuǎn)程控制與測量的要求也越來越多。本文在結(jié)合現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上，對相關(guān)的設(shè)計(jì)進(jìn)行一定的改進(jìn)和創(chuàng)新，設(shè)計(jì)一個遠(yuǎn)程通信系統(tǒng)，他由3部分構(gòu)成：遠(yuǎn)端PC、本地端PC和單片機(jī)系統(tǒng)。通過VB可視化編程，遠(yuǎn)端PC利用局域網(wǎng)向本地端PC發(fā)出命令，本地端PC接到命令后，自動與單片機(jī)通過打印機(jī)接口以EPP1.9協(xié)議進(jìn)行通信(串行接口作為備用通信口)，并將接到的單片機(jī)數(shù)據(jù)實(shí)時傳送給遠(yuǎn)端PC，以實(shí)現(xiàn)高速遠(yuǎn)程情況下PC與單片機(jī)通信的要求。 1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì) 系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，遠(yuǎn)端PC通過局域網(wǎng)和本地PC通信，在通信中使用Winsock控件和TCP／1P協(xié)議；本地端PC通過并行通信接口或串行通信接口與單片機(jī)通信，在并口通信中使用WINIO并口通信驅(qū)動程序、EPP協(xié)議和LPT打印機(jī)接口，在串口通信中使用MsComm控件、RS 232C協(xié)議和COM口。在此結(jié)構(gòu)中，本地PC端起到中繼的作用，當(dāng)本地端PC接收到從遠(yuǎn)端PC傳送過來的命令，在選擇通信方式后，與單片機(jī)通信，使單片機(jī)向遠(yuǎn)端PC傳送數(shù)據(jù)。 2 遠(yuǎn)端PC與本地端PC通信設(shè)計(jì) TCP／IP是目前在網(wǎng)絡(luò)通信中廣泛采用的一組完整的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，該協(xié)議的核心是TCP，IP和UDP協(xié)議。TCP／IP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下應(yīng)用程序通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)編程界面套接字(Socket)實(shí)現(xiàn)與內(nèi)核的交互。利用Socket通信編程接口編寫程序，其目的是在TCP／IP所組建網(wǎng)絡(luò)的不同機(jī)器之間利用客戶／服務(wù)器模式建立通信連接，開發(fā)人員只要提供一些基本的連接信息，其余由操作系統(tǒng)內(nèi)核完成。WinSock(Windows Socket)是Windows操作系統(tǒng)下的通用的TCP／IP應(yīng)用程序的網(wǎng)絡(luò)編程接口，通過調(diào)用WinSock的接口函數(shù)來調(diào)用TCP／IP的各種功能。在VB 6.0中，WinSock控件對Windows Sockets API進(jìn)行封裝，使用程序員可以不必了解TCP／IP或調(diào)用底層WinSock API的具體細(xì)節(jié)，只要設(shè)置好相應(yīng)屬性，在觸發(fā)的事件過程中作好相應(yīng)處理，就能編寫出網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。 遠(yuǎn)端PC與本地端PC通信通過VB 6.0調(diào)用WinSock控件實(shí)現(xiàn)，圖2(a)，(b)分別為其控制界面。需說明以下幾點(diǎn)：遠(yuǎn)端PC選擇好要連接的本地端PC的IP地址和網(wǎng)絡(luò)傳送端口后，再發(fā)起聯(lián)機(jī)申請；本地端PC網(wǎng)絡(luò)傳送端口必須和遠(yuǎn)端PC傳送端口一致，串行端口選擇是COM1／COM2，并行端口輸入并口地址(378H)；遠(yuǎn)端PC在命令輸入?yún)^(qū)輸入命令后，發(fā)送命令按鈕才有效；回傳數(shù)據(jù)區(qū)存放單片機(jī)傳送回來的實(shí)時數(shù)據(jù)并可保存成文本文件，信息區(qū)存放網(wǎng)絡(luò)工作狀態(tài)、遠(yuǎn)端PC的命令，及單片機(jī)數(shù)據(jù)傳送情況。其工作過程如圖2(c)所示。 3 本地端PC與單片機(jī)通信設(shè)計(jì) 3.1 本地端PC與單片機(jī)并口通信設(shè)計(jì) 3.1.1 并行通信接口及協(xié)議 在速率要求較高的場合，可以利用PC機(jī)上的打印機(jī)接口(CENTRONICS標(biāo)準(zhǔn)，DB-25芯針座，TTL電平)實(shí)現(xiàn)。并口通信有SPP、EPP和ECP三種工作模式。本文采用EPP協(xié)議。 (1)EPP協(xié)議 增強(qiáng)型并行接口協(xié)議EPP(Enhanced Parallel Port)，為PC和外設(shè)之間定義了并行雙向通信的標(biāo)準(zhǔn)，該協(xié)議通過硬件自動握手，能達(dá)到500 kB／S～2 MB／s的通信速率，適合大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐庠O(shè)進(jìn)行告訴通信。EPP分為EPP1.7和EPP1.9，二者之間的區(qū)別是：EPP1.9需要判斷超時(避免出現(xiàn)“死循環(huán)”)以及nwait信號是否有效，而EPP1.7不需要判斷，傳輸速度更快。EPP協(xié)議支持4種操作，包括數(shù)據(jù)寫出、地址寫出、數(shù)據(jù)讀取和地址讀取。 (2) EPP協(xié)議的寄存器地址及一些主要的引腳定義，如表1，表2所示。 3.1.2 WINIO并口通信驅(qū)動程序 在VB中無法直接使用輸入／輸出指令來完成對端口的訪問，尤其是Windows 2000／XP系統(tǒng)對端口的保護(hù)更加嚴(yán)格。要對端口進(jìn)行訪問，一般有2種方法：第一種是通過C／C++等編程軟件開發(fā)一些動態(tài)鏈接庫(DLL)或ActiveX控件用于在VB中調(diào)用來完成對底層硬件的控制；第二種更為簡便的方法是到互聯(lián)網(wǎng)上去尋找一些免費(fèi)的DLL或ActiveX控件，本系統(tǒng)使用的是網(wǎng)絡(luò)上免費(fèi)的動態(tài)鏈接庫文件WINIO.DLL(適用于Windows 2000／XP)，主要實(shí)現(xiàn)了對底層并行端口使用的方法。WINIO是一個綠色環(huán)保軟件，他不需要向注冊表中添加任何信息，只要把WINIO.VXD，WINIO.SYS，WINIO.DLL放在應(yīng)用程序所在的文件夾下就可以。在使用的時候，直接將WINIO.BAS引用到工程中，就可以實(shí)現(xiàn)對端口的控制和訪問。 3.1.3 并口通信設(shè)計(jì) 如圖3所示，打印機(jī)口通過單片機(jī)的P1口傳送數(shù)據(jù)，nWait和nDstorbe通過P2.0和P2.1與單片機(jī)連接。并行接口與單片機(jī)相連一般有兩種方式：一種是直接連接，另一種是使用雙向驅(qū)動器或鎖存器的總線方式。本系統(tǒng)采用第一種方式，能最大限度發(fā)揮EPP速度快的優(yōu)勢，但單片機(jī)易受到不穩(wěn)定信號的干擾。EPP模式為雙向傳輸協(xié)議，為了簡化設(shè)計(jì)，只進(jìn)行采用單片機(jī)向PC傳送數(shù)據(jù)的單向讀傳送，并口采用EPP1.9模式，支持超時和nwait判斷。 本地端PC通過并口與單片機(jī)通信的VB源程序如下： 3.2 本地端PC與單片機(jī)串口通信設(shè)計(jì) MsComm控件是Microsoft公司提供的簡化Windows下串行通信編程的ActiveX控件，他為應(yīng)用程序提供通過串行接口收發(fā)數(shù)據(jù)的簡便方法。該控件具有完善的串口數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收功能。通過此控件，PC機(jī)可以利用串行口與其他設(shè)備實(shí)現(xiàn)輕松連接，簡單高效地實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的通訊。 PC串行接口COM1／COM2信號符合RS 232C電氣標(biāo)準(zhǔn)，而單片機(jī)串行接口采用TTL邏輯電平，實(shí)現(xiàn)二者之間的異步串行通信需要電平轉(zhuǎn)換芯片。單片機(jī)串行接口有一個全雙工串行接口，經(jīng)過MAX 232芯片可方便地轉(zhuǎn)換成RS 232電氣標(biāo)準(zhǔn)。 本系統(tǒng)以串行通信為備用通信方式，本地端PC通過串口與單片機(jī)通信的VB源程序如下： 3.3 單片機(jī)程序設(shè)計(jì) 單片機(jī)部分可進(jìn)行并口和串口2種方式的通信，用匯編語言編寫通信子程序。在這里分別給出2種方式的程序流程圖。如圖4(a)，(b)所示。 本系統(tǒng)有如下特色：本地端PC起到中繼作用；這里使用局域網(wǎng)(如果要使用Internet，必須為本地端PC提供固定的IP地址)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)連接中斷時，可自動重新連接；本地端PC采用并口和串口2種方式與單片機(jī)通信。并口采用EPP1.9模式，單片機(jī)也可判斷超時；遠(yuǎn)端PC可實(shí)時讀取單片機(jī)中的數(shù)據(jù)。 本文利用了VB面向?qū)ο蠛涂梢暬幊痰奶攸c(diǎn)，將網(wǎng)絡(luò)、并口、串口通信方式相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程PC與單片機(jī)系統(tǒng)的通信，并在大功率開關(guān)電源控制系統(tǒng)上測試，可完全正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本系統(tǒng)給出的方法，對其他PC通信場合亦有一定參考價(jià)值。 |
