利用數(shù)據(jù)幀實(shí)現(xiàn)單片機(jī)間的多機(jī)通信

　　單片機(jī)多機(jī)通信除了采用SM2和RB8組合的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)多機(jī)通信外，在實(shí)際的使用中，還經(jīng)常利用數(shù)據(jù)幀中包含地址信息來(lái)區(qū)分不同從機(jī)的方法實(shí)現(xiàn)單片機(jī)間的多機(jī)通信。主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀中包含地址信息，主機(jī)發(fā)送后，所有的從機(jī)都能接收到，每個(gè)從機(jī)將自身的地址與接收的數(shù)據(jù)幀中包含的地址相比較，如果與自身的地址相同，則進(jìn)行對(duì)應(yīng)的處理。否則將這幀數(shù)據(jù)丟棄，串行口繼續(xù)等待接收數(shù)據(jù)。當(dāng)然也可以根據(jù)實(shí)際功能需要，部分從機(jī)也可以根據(jù)數(shù)據(jù)幀的地址信息來(lái)決定是否接收數(shù)據(jù)幀，實(shí)現(xiàn)主機(jī)向部分從機(jī)“廣播”的功能。

　　由于此種通信方式采用在數(shù)據(jù)幀中包含有地址字節(jié)信息來(lái)區(qū)分各從機(jī)，因此只與軟件有關(guān)，硬件接口與多機(jī)通信方法一完全一樣。
　　
　　主機(jī)、從機(jī)一次發(fā)送數(shù)據(jù)為多個(gè)數(shù)據(jù)組成的一個(gè)數(shù)據(jù)幀，數(shù)據(jù)幀中包含起始、結(jié)束標(biāo)志、地址、應(yīng)答信息等，主機(jī)或從機(jī)接收完一數(shù)據(jù)幀后，根據(jù)數(shù)據(jù)幀中的標(biāo)志和地址決定是否保存。接收保存后的數(shù)據(jù)，由數(shù)據(jù)幀的功能字節(jié)來(lái)說(shuō)明數(shù)據(jù)字節(jié)的意義或者下一步的操作等。
　　
　　根據(jù)以上原理，定義數(shù)據(jù)幀的格式如下圖所示。

　　單片機(jī)間多機(jī)通信方法一中，主機(jī)、從機(jī)的地位區(qū)分明顯，主機(jī)從機(jī)的任務(wù)不同，而本節(jié)介紹的這種方法，主機(jī)從機(jī)的界限并不是很明顯，只要數(shù)據(jù)幀中標(biāo)志和地址字節(jié)變化，就可以向指定地址的主機(jī)或者從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)幀，接收到數(shù)據(jù)的從機(jī)可根據(jù)需要決定是否保存這幀數(shù)據(jù)。
　　
　　根據(jù)本節(jié)介紹的多機(jī)通信的原理，對(duì)圖10-12中數(shù)據(jù)幀的各字節(jié)定義如下。
　　
　　·數(shù)據(jù)幀以8位字節(jié)為基本數(shù)據(jù)單位，采用十六進(jìn)制。
　　
　　·起始字節(jié)：0XAA。
　　
　　·主從標(biāo)志：為0X0F表明這是主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀；為0XF0說(shuō)明這是從機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀。實(shí)際上也可以以地址來(lái)區(qū)分是從機(jī)還是主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)幀。
　　
　　·功能：數(shù)據(jù)字節(jié)的功能作用，若無(wú)數(shù)據(jù)字節(jié)，功能字節(jié)就為0x00，采用壓縮BCD數(shù)據(jù)格式。
　　
　　·校驗(yàn)和：包括起始字節(jié)和結(jié)束字節(jié)在內(nèi)的本數(shù)據(jù)幀的校驗(yàn)和，不包括校驗(yàn)字節(jié)本身。
　　
　　·采用的校驗(yàn)算法：將不包括校驗(yàn)和在內(nèi)的一幀數(shù)據(jù)相加，丟棄進(jìn)位，將計(jì)算得到的值作為校驗(yàn)字節(jié)。
　　
　　·幀長(zhǎng)度：數(shù)據(jù)字節(jié)的長(zhǎng)度。
　　
　　·地址：如果是主機(jī)發(fā)送到從機(jī)，此字節(jié)是要接收數(shù)據(jù)的從機(jī)地址。如果是從機(jī)發(fā)送到主機(jī)，此字節(jié)是發(fā)送數(shù)據(jù)的從機(jī)的地址，一般采用十六進(jìn)制。
　　
　　·結(jié)束字節(jié)：0XDD。
　　
　　例如主機(jī)向地址為Oxl0的從機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)0x12，0x34，功能字節(jié)為0x55，則發(fā)送的一幀數(shù)據(jù)如下圖所示。

　　以下是采用此種數(shù)據(jù)幀格式的從機(jī)單片機(jī)程序，發(fā)送、接收均采用中斷方式。設(shè)單片機(jī)的晶振頻率為11.059 2MHz，通信的波特率為9 600bit/s，主機(jī)、從機(jī)的串行口均采用方式1。

　　在程序發(fā)送部分，首先按照通信協(xié)議準(zhǔn)備數(shù)據(jù)幀頭，然后加入要發(fā)送的數(shù)據(jù)，計(jì)算校驗(yàn)和，最后發(fā)送整個(gè)數(shù)據(jù)幀，流程圖如下圖所示。

　　程序中串行口接收部分較復(fù)雜，流程圖如下圖所示。

　　程序中從串行口接收數(shù)據(jù)時(shí)使用了狀態(tài)機(jī)，用來(lái)區(qū)分是接收數(shù)據(jù)還是接收數(shù)據(jù)幀頭。接收時(shí)，當(dāng)接收到起始字節(jié)和幀長(zhǎng)度后，如果有數(shù)據(jù)字節(jié)存在，程序?qū)⑥D(zhuǎn)變?yōu)榻邮諗?shù)據(jù)字節(jié)的狀態(tài)，接收完指定的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度后，再轉(zhuǎn)化為接收結(jié)束字節(jié)的狀態(tài)。

　　主要程序及代碼如下：

　　1．串行中斷服務(wù)子程序voidseri_isr()
　　
　　串行中斷服務(wù)子程序serijsr()函數(shù)完成接收制定格式的數(shù)據(jù)。程序中根據(jù)接收數(shù)據(jù)的狀態(tài)來(lái)區(qū)分接收的是數(shù)據(jù)幀頭還是數(shù)據(jù)幀中的數(shù)據(jù)，接收完一幀數(shù)據(jù)后，計(jì)算校驗(yàn)和并判斷校驗(yàn)數(shù)據(jù)是否正確。程序代碼如下：

　　2．主程序voiDMAin()
　　
　　主程序中完成串行口初始化，取得從機(jī)地址后，發(fā)送4字節(jié)的數(shù)據(jù)“test”，如果主機(jī)響應(yīng)并且本機(jī)接收到的數(shù)據(jù)幀正確，則執(zhí)行下一步操作，程序代碼如下：

　　3．計(jì)算校驗(yàn)和子程序ucharcalc_chksum()
　　
　　計(jì)算校驗(yàn)和子程序calc_chksum()對(duì)除校驗(yàn)字節(jié)外的整個(gè)數(shù)據(jù)幀的數(shù)據(jù)計(jì)算得到校驗(yàn)和，然后添加到數(shù)據(jù)幀中校驗(yàn)字節(jié)部分，程序代碼如下：

　　4．串行口發(fā)送子程序void seri_send()
　　
　　串行口發(fā)送子程序seri_send()按照數(shù)據(jù)幀的格式將數(shù)據(jù)添加到sendbuf發(fā)送緩沖中。程序首先準(zhǔn)備數(shù)據(jù)幀頭，將p指針開(kāi)始長(zhǎng)度為data_len的數(shù)據(jù)加入到sendbuf數(shù)發(fā)送緩沖中，然后計(jì)算數(shù)據(jù)校驗(yàn)和，將校驗(yàn)和也加入到發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖中，將發(fā)送緩沖中的數(shù)據(jù)發(fā)送出去，程序代碼如下：

　　5．串口初始化子程序voidseri_init()
　　
　　串口初始化子程序seri_init()初始化串口工作在方式l，波特率為9600bit/s，接收狀態(tài)和接收緩沖初始化等，程序代碼如下：

　　6．讀取數(shù)據(jù)子程序voidget_client_addr()
　　
　　由于每個(gè)從機(jī)的地址不同，get_client_addr()函數(shù)從P0口讀取的數(shù)據(jù)作為從機(jī)地址，保存在全局變量client_addr變量中，程序代碼如下：

　　主機(jī)的發(fā)送接收程序與此類(lèi)似，根據(jù)協(xié)議在數(shù)據(jù)幀中的標(biāo)志和地址中加入不同的數(shù)據(jù)表明這是主機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，然后在數(shù)據(jù)字節(jié)中添加上數(shù)據(jù)即可。
　　
　　本方法構(gòu)成的多機(jī)通信，單片機(jī)串口一般工作在方式1即可，由于有專(zhuān)門(mén)的校驗(yàn)和，因此，第9位的校驗(yàn)位已經(jīng)沒(méi)有必要了。
　　
　　通信時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)包需要一定的次序和規(guī)則，若主機(jī)正在發(fā)送數(shù)據(jù)的同時(shí)，從機(jī)也發(fā)送數(shù)據(jù)，或者多個(gè)從機(jī)同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)，都會(huì)造成數(shù)據(jù)沖突，導(dǎo)致通信錯(cuò)誤，因此通信時(shí)主機(jī)和從機(jī)不僅要發(fā)送協(xié)議規(guī)定格式的數(shù)據(jù)幀，還要根據(jù)不同的狀態(tài)來(lái)決定何時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)。如果采用RS-485通信方式，由于該方式是半雙工的，主從雙方的數(shù)據(jù)交換—般采用應(yīng)答式的，因此不會(huì)出現(xiàn)沖突的現(xiàn)象。
　　
　　各從機(jī)地址的生成，也可不用二進(jìn)制撥動(dòng)開(kāi)關(guān)，而是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)的調(diào)試臨時(shí)生成，并將該地址信息存入非易失性的存儲(chǔ)器中。