計算機串口與單片機通訊測試系統(tǒng)的實現(xiàn)

1 引　言

串行通訊接口標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)過使用和發(fā)展，目前已有多種，不過都是在RS-232C的基礎(chǔ)上改進(jìn)而形成的。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)是美國EIA（電子工業(yè)聯(lián)合會）與 BELL公司一起開發(fā)并于1969年公布的通訊協(xié)議。因此，他作為一種標(biāo)準(zhǔn)，目前已在微機通訊接口中被廣泛采用，他不僅已被內(nèi)置于每臺計算機，同時也已被內(nèi)置于從微處理器到主機的多種類型的計算機及其相連設(shè)備。而串口與單片機的通訊技術(shù)可以解決多臺下位機的多內(nèi)容同時顯示，還可以方便地完成多機通訊技術(shù)、多數(shù)據(jù)處理等優(yōu)點。但是當(dāng)同時用到兩種通信方式時，很可能產(chǎn)生串口沖突或其他不可預(yù)料的錯誤，對開發(fā)工作極其不利。

所以，此系統(tǒng)解決了這種開發(fā)中的問題，依靠軟件仿真數(shù)據(jù)信號的發(fā)送、接收和多種通訊方式的測試。利用簡單的硬件連接去檢測串口和單片機通訊是否能正常工作。

2 系統(tǒng)硬件組成

由圖1可看出，該系統(tǒng)主要由軟硬件兩部分構(gòu)成，硬件平臺是由PC機串口發(fā)送到下位機一條通道。圖中光耦電路完成PC機信號RS-232電平到TTL電平的轉(zhuǎn)換。當(dāng)PC機輸入口為RS-232高電平時，二極管VD1及光耦電路導(dǎo)通，使得三極管VT1導(dǎo)通，8031接收口RXD被定位于TTL低電平（0 V）；當(dāng)輸入口為RS-232低電平時，二極管VD1及光耦電路截止，使得三極管VT1截止，RXD被定位于TTL高電平（＋5 V）。

另外軟件系統(tǒng)對由PC信號入口（串口）可以輸入信號，對串口和單片機的通訊進(jìn)行字符、數(shù)字、顯示等測試。

3 測試方法和內(nèi)容

由串口向單片機接口進(jìn)行通訊、發(fā)送數(shù)據(jù)和返回設(shè)備狀態(tài)，而傳輸協(xié)議的選擇對于通訊雙方至關(guān)重要。針對系統(tǒng)的測試主要是常規(guī)測試，所以選擇了面向字符的同步協(xié)議，如圖2所示。

這種協(xié)議的典型代表是IBM公司的二進(jìn)制同步傳輸（BSC）協(xié)議，他的特點是一次傳送若干個字符組成的數(shù)據(jù)塊，而不是只傳送一個字符，并規(guī)定了10個字符作為這個數(shù)據(jù)塊的開頭與結(jié)束標(biāo)志以及整個傳輸過程的控制信息，他們叫做通信控制字。此系統(tǒng)會在測試時嚴(yán)格依照協(xié)議對單片機接受端進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送，從端口發(fā)送數(shù)據(jù)校驗碼進(jìn)行測試。而數(shù)據(jù)前的SYN主要起聯(lián)絡(luò)作用，SOH為序始字符。數(shù)據(jù)塊將傳送正式的測試字符，測試字符包括數(shù)字、漢字、字符等進(jìn)行發(fā)送，單片機（下位機）將進(jìn)行相應(yīng)顯示，顯示完成后，PC機（上位機）將有本地回顯，回顯出發(fā)送的內(nèi)容和接收到的數(shù)據(jù)是否顯示一致。如果顯示一致，則測試系統(tǒng)將會發(fā)出串口和單片機連接成功的標(biāo)志；如果不能一致顯示，或者出現(xiàn)亂碼以及出現(xiàn)數(shù)據(jù)錯位，或者單片機難以接受上位機數(shù)據(jù)。

類似這些情況，此系統(tǒng)會開始利用二進(jìn)制編碼進(jìn)行位校驗，當(dāng)接口和單片機不能通訊時，可能出現(xiàn)硬件或者軟件的情況。測試系統(tǒng)會有專門的模塊進(jìn)行處理，將會對通訊過程進(jìn)行再次發(fā)送，如果發(fā)送后，得不到單片機的回應(yīng)信號則說明硬件電路連接存在問題。而出現(xiàn)不能正常顯示等情況，則系統(tǒng)會對發(fā)出的數(shù)據(jù)進(jìn)行位分析，自動對發(fā)送的測試數(shù)據(jù)減少其內(nèi)容，并重新檢測協(xié)議的執(zhí)行，以確定協(xié)議上無錯。檢測是否為硬件的電路產(chǎn)生的干擾。因為可測試多臺下位機，所以，數(shù)據(jù)為廣播方式發(fā)送，測試時可調(diào)整為點-點的發(fā)送方式。而系統(tǒng)會在接受到正常返回信號后，自動正?；仫@。

測試過程中，系統(tǒng)自動調(diào)整測試順序，以最快的速度對所有下位機進(jìn)行測試，常規(guī)情況下是順序測試。如果某個單片機和串口通信出現(xiàn)問題，則系統(tǒng)會跳過出問題的目標(biāo)機，繼續(xù)向下檢測，并同時記錄下該機的問題。

在所有目標(biāo)機被測試完成后，對出問題的機器再進(jìn)行點點的測試，以確定其狀況和問題所在。如果多目標(biāo)機出現(xiàn)問題，則可對他們同時采取處理，啟用多個進(jìn)程進(jìn)行實現(xiàn)，以提高效率。該系統(tǒng)最多可同時對8個目標(biāo)機進(jìn)行檢測，超過8個，系統(tǒng)會自動進(jìn)行任務(wù)保存，以進(jìn)行第二批處理。

4 系統(tǒng)軟件具體實現(xiàn)

軟件系統(tǒng)主要完成的功能是單片機串口的初始化和雙機通訊，完成軟件測試。而單片機初始化包括下面內(nèi)容：串行控制器SCON的設(shè)置，定時器方式控制寄存器TMOD及T1的定時初始值的設(shè)置，專用寄存器PCON的SMOD位的設(shè)置。

在測試開始時，PC機先送出測試開始標(biāo)志（本系統(tǒng)用ASCII碼的1AH），接著發(fā)送各下位機的地址信號，再送出本次測試要發(fā)送的數(shù)據(jù)個數(shù)信息，最后是連續(xù)發(fā)送出測試數(shù)據(jù)。下位機采用查詢方式接受數(shù)據(jù)，當(dāng)RI被激活時，讀入數(shù)據(jù)，判斷是否是1AH，如果是，則繼續(xù)等待接受下一個數(shù)據(jù)，判斷是否在呼叫自己，若是，則往下接受第3個數(shù)，即本次要接受的數(shù)據(jù)個數(shù)，并按照其所給信息相應(yīng)設(shè)定往下要連續(xù)接受的數(shù)據(jù)個05數(shù)。

上位機的串行通訊本系統(tǒng)采用異步串行通訊，該通訊測試程序是順序結(jié)構(gòu)。主要操作是上位機向下位機發(fā)送通訊測試開始標(biāo)志“1AH”和下位機的聯(lián)絡(luò)地址，指令下位機接受數(shù)據(jù)個數(shù)的信息以及測試數(shù)據(jù)的正確顯示。流程圖如圖3所示。

上位機測試系統(tǒng)數(shù)據(jù)測試界面如圖4所示。

各臺下位機用查詢方式接收數(shù)據(jù)，等待接收到數(shù)據(jù)，進(jìn)行輸出對比。如果顯示輸出與發(fā)送一致，則說明通訊測試成功。單臺下位機接受流程圖如圖5所示。

5 結(jié)　語

該系統(tǒng)充分利用了計算機串口和外設(shè)進(jìn)行通訊的功能，該系統(tǒng)還可以稍加改動與其余類型單片機進(jìn)行通訊測試。由于串口使用簡單，通訊方便，越來越多的外設(shè)測試系統(tǒng)利用此種技術(shù)。此測試系統(tǒng)具有使用硬件少、可靠性高的優(yōu)點。經(jīng)實踐證明，在多種環(huán)境下運行情況良好。

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