基于51單片機(jī)原理與系統(tǒng)對多機(jī)通信的設(shè)計(jì)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，科技的不斷飛升，在新時代的背景下網(wǎng)絡(luò)通信已經(jīng)成了人們最為常 用的科學(xué)技術(shù)產(chǎn)品之一，由于生活水平得到了提高人們在日常的追求上也發(fā)生著變化，而對于通信 的產(chǎn)品可以說是有著日新月異的變化，人們在網(wǎng)絡(luò)通訊以及工業(yè)自動化和數(shù)據(jù)傳輸?shù)冗@方面的實(shí)踐 操作中會需要一個控制系統(tǒng)對于所運(yùn)行的數(shù)據(jù)來進(jìn)行有效地控制與檢測，以此來讓通信系統(tǒng)能夠及 時高速的進(jìn)行正常通訊，基于它的種種優(yōu)點(diǎn)在當(dāng)下已經(jīng)得到了較為廣泛的應(yīng)用。

在多機(jī)通信中，主機(jī)必須要能對各個從機(jī)進(jìn)行識別，在51系列單片機(jī)中可以通過SCON寄存器的SM2位來實(shí)現(xiàn)。當(dāng)串口以方式2或方式3發(fā)送數(shù)據(jù)時，每一幀信息都是11位，第9位是數(shù)據(jù)可編程位，通過給TB8置1或置0來區(qū)別地址幀和數(shù)據(jù)幀，當(dāng)該位為1時，發(fā)送地址幀;該位為0時，發(fā)送數(shù)據(jù)幀。

在多機(jī)通信過程中，主機(jī)先發(fā)送某一從機(jī)的地址，等待從機(jī)的應(yīng)答，所有的從機(jī)接收到地址幀后與本機(jī)地址進(jìn)行比較，若相同，則將SM2置0準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù);若不同，則丟棄當(dāng)前數(shù)據(jù)，SM2位不變。

單片機(jī)構(gòu)成的多機(jī)通信系統(tǒng)中常采用總線型主從式結(jié)構(gòu)。在多個單片機(jī)組成的系統(tǒng)中，只允許存在一個主機(jī)，其他的就是從機(jī)，從機(jī)要服從主機(jī)的控制，這就是總線型主從式結(jié)構(gòu)。

當(dāng) 51 單片機(jī)進(jìn)行多機(jī)通信時，串口要工作在方式 2 和方式 3。假設(shè)當(dāng)前多機(jī)通信系統(tǒng)有 1 個主機(jī)和 3 個從機(jī)，從機(jī)地址分別是 00H、01H、02H。如果距離很近它們直接可以以 TTL 電平通信，一旦距離較遠(yuǎn)的時候，常采用 RS-485 串行標(biāo)準(zhǔn)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

為了區(qū)分是數(shù)據(jù)信息還是地址信息，主機(jī)用第九位數(shù)據(jù) TB8 作為地址 / 數(shù)據(jù)的識別位，地址幀的 TB8=1，數(shù)據(jù)幀的 TB8=0。各從機(jī)的 SM2 必須置 1。

在主機(jī)與某一從機(jī)通信前，先將該從機(jī)的地址發(fā)送給各從機(jī)。由于各從機(jī) SM2=1，接收到的地址幀 RB8=1，所以各從機(jī)的接收信息都有效，送入各自的接收緩沖器 SBUF，并置 RI=1。各從機(jī) CPU 響應(yīng)中斷后，通過軟件判斷主機(jī)送來的是不是本從機(jī)地址，如是本從機(jī)地址，就使 SM2=0，否則保持 SM2=1。

接著主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)幀，因數(shù)據(jù)幀的第九位數(shù)據(jù) RB8=0，只有地址相符的從機(jī)其 SM2=0，才能將 8 位數(shù)據(jù)裝入接收緩沖區(qū) SBUF，其他從機(jī)因 SM2=1，數(shù)據(jù)將丟失，從而實(shí)現(xiàn)主機(jī)與從機(jī)的一對一通信。

串口工作方式 2、3 也可以用于多機(jī)通信，此時第九位數(shù)據(jù)可作為奇偶校驗(yàn)位，但必須使 SM2=0。

對于現(xiàn)代所見到的的單片機(jī)基本上都是帶有通信接口的，能夠方便的和計(jì)算機(jī)在信息數(shù)據(jù)上進(jìn)行通 信這給通信設(shè)備以及計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)之間在應(yīng)用的層面上提供了有力的物質(zhì)基礎(chǔ)條件，在當(dāng)下的通信設(shè) 備的使用上都已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了對于單片機(jī)的智能控制，像手機(jī)、列車無線通信、無線電對講機(jī)等等，在 單片機(jī)的通信應(yīng)用應(yīng)該說是從兩片單片機(jī)間的通信開始的，再往后就有了主從式的通信設(shè)備，在后 就出現(xiàn)了基于單片機(jī)的多機(jī)通信系統(tǒng)的應(yīng)用，同時得到了廣泛的應(yīng)用，雖然說在單片機(jī)的多機(jī)通信 上面有了很長的研究史但是在形式上也基本都是主從式的，對于平權(quán)式的就相對較少。

在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中對于通信的協(xié)議工作的相關(guān)過程主要包括了發(fā)送數(shù)據(jù)的過程以及接收數(shù)據(jù)的過程， 可以采取異步半雙的這種通信模式來進(jìn)行設(shè)計(jì)，也就是可以在相同的時間段由主機(jī)進(jìn)行發(fā)送從機(jī)進(jìn) 行接收，或者是從機(jī)進(jìn)行發(fā)射由主機(jī)進(jìn)行接收，這樣的設(shè)計(jì)能夠使系統(tǒng)的工作更加的有效便捷，在 整個的系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中占有著相當(dāng)重要的位置。在接收的同時從機(jī)有著兩種方式，一個是等待接收這 是由處理器來對串口的狀態(tài)進(jìn)行查詢而得到的判斷;二就是中斷接收面對一個對著多個的傳輸數(shù)據(jù) 的命令系統(tǒng)首先會在接收中斷的過程當(dāng)中對連接的命令進(jìn)行解析，當(dāng)這個“連接”命令得到了信息 之后，主程序就會立即進(jìn)入到一個設(shè)置的狀態(tài)，然后就會以查詢的方法對其余的協(xié)議進(jìn)行解析，在 這個過程中協(xié)議的解析首先是對數(shù)據(jù)包的一個正確性以及完整性進(jìn)行的判斷，隨后就是對數(shù)據(jù)以及 數(shù)據(jù)的類型進(jìn)行的提取，這些結(jié)束后就把提取的相關(guān)數(shù)據(jù)存放起來，用作對主程序的處理，通常會 采用中斷接收這種方式會比較好。在接收數(shù)據(jù)的過程中主機(jī)可以和從機(jī)得到一致的結(jié)合，在串口打 開之后對遠(yuǎn)程的監(jiān)視串口的數(shù)據(jù)接收也要開啟，然后把接收到的數(shù)據(jù)放置到緩沖區(qū)域由此同時把接 收數(shù)據(jù)的消息傳送給主程序，這時數(shù)據(jù)就會和消息一起傳輸給主程序那里，隨后主程序就會對消息 進(jìn)行開啟開始處理函數(shù)以及數(shù)據(jù)。