在一些復(fù)雜的系統(tǒng)中,系統(tǒng)與分系統(tǒng)、分系統(tǒng)與設(shè)備等之間存在數(shù)據(jù)的傳遞問(wèn)題,往往采用通信的方式來(lái)解決。由于分系統(tǒng)、沒(méi)備等通信波特率的不同,特別是一些特殊波特率設(shè)備的存在,使得系統(tǒng)中設(shè)備間的相互通信不易實(shí)現(xiàn)。例如,在一個(gè)系統(tǒng)中,上位機(jī)接收某一設(shè)備的數(shù)據(jù),如圖1所示,設(shè)備l和設(shè)備2采用的是 172.8 kbps的波特率,而上位機(jī)用VB編程,其通信波特率為115.2 kbps、128 kbps或256 kbps,等,這樣設(shè)備之間就不能相互通信,給設(shè)計(jì)帶來(lái)困難。為了解決上述問(wèn)題,采用雙單片機(jī)電路,設(shè)計(jì)了波特率變換器,將接收波特率為172.8 kbps的數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)換成波特率為115.2 kbps的輸出,從而使不同波特率設(shè)備之間的通信成為可能。
1 波特率變換電路
波特率變換電路如圖2所示。電路采用2片單片機(jī)89C5l作為電路的核心,利用單片機(jī)的UART串行口與相關(guān)設(shè)備通信。單片機(jī)u1_L.(接波特率低的設(shè)備)與波特率為115.2 kbps的設(shè)備通信,單片機(jī)U2_H(接波特率高的設(shè)備)與波特率為172.8 kbps的設(shè)備通信。Ul_I,與U2_H的通信采用并行口方式,以加快Ul_I。與U2_H之間數(shù)據(jù)傳遞的速率。U1_L與U2_H的通信可以采用中斷查詢的方式,也可以采用握手查詢的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。
電路采用2片75176接口驅(qū)動(dòng)芯片組成一個(gè)RS-422通信接口。U3和U4組成的通信接口與115.2 kbps的設(shè)備相連,U5和U6組成的通信接口與172.8 kbps的設(shè)備相連,通信接口采用中斷技術(shù)。波特率變換器工作原理如下:U1_I。從串行口收到設(shè)備的數(shù)據(jù)后,從Pl口輸出數(shù)據(jù),并通知U2_H取數(shù), U2_H取到數(shù)據(jù)后向設(shè)備發(fā)出數(shù)據(jù),同時(shí)通知Ul_I.已取走數(shù)據(jù),為U1一L下一次輸出數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備。當(dāng)U2_H從串行口收到設(shè)備的數(shù)據(jù)后,查詢 U1_I,是否允許接收數(shù)據(jù),如允許接收數(shù)據(jù),U2_H從P1口輸出數(shù)據(jù),并通知Ul_L取數(shù),Ul_L取到數(shù)據(jù)后向設(shè)備發(fā)出數(shù)據(jù),同時(shí)通知U2_H已取走數(shù)據(jù),為U2_H下一次輸出數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備;如Ul_L不允許接收數(shù)據(jù),則U2_H暫緩送數(shù)。
2 波特率變換器的應(yīng)用
波特率變換器在應(yīng)用中,根據(jù)使用情況可以分為單向傳送和雙向傳送。兩單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳遞可以采用中斷方式.也可以采用查詢方式。如采用查詢方式,編程時(shí)利用P2口的幾位作為查詢信號(hào),實(shí)現(xiàn)單向或雙向傳送。
2.1 單向傳送
單向傳送就是通信口的數(shù)據(jù)流只向一個(gè)方向,即從Ul_L接收到的數(shù)據(jù),從U2_H發(fā)送出去,或從U2_H接收到的數(shù)據(jù),從Ul_L發(fā)送出去。用這種方式進(jìn)行軟件編程比較簡(jiǎn)單?,F(xiàn)以U1_L只接收外部設(shè)備數(shù)據(jù),U2_H只向外部設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù),采用查詢方式為例,兩單片機(jī)之間數(shù)據(jù)傳送的流程圖如圖3所示。其中 Ul_L的P2.2作為向U2_H傳送新數(shù)據(jù)的查詢信號(hào)(U2_H的P2.5),P2.2=“0”表示有新的數(shù)據(jù),P2.2=“1”表示沒(méi)有新的數(shù)據(jù); U2_H的P2.2作為接收U1_L數(shù)據(jù)的查詢信號(hào)(U1_L的P2.5),P2.2=“O”表示可以接收新的數(shù)據(jù),P2.2=“1”表示不能接收新的數(shù)據(jù)。如果采用中斷方式,兩單片機(jī)的查詢信號(hào)更簡(jiǎn)單,只要Ul_L查詢U2_H是否可以接收數(shù)據(jù)的信號(hào)就可以,U2_H無(wú)需查詢U1_L的查詢信號(hào)。
在一些復(fù)雜的系統(tǒng)中,系統(tǒng)與分系統(tǒng)、分系統(tǒng)與設(shè)備等之間存在數(shù)據(jù)的傳遞問(wèn)題,往往采用通信的方式來(lái)解決。由于分系統(tǒng)、沒(méi)備等通信波特率的不同,特別是一些特殊波特率設(shè)備的存在,使得系統(tǒng)中設(shè)備間的相互通信不易實(shí)現(xiàn)。例如,在一個(gè)系統(tǒng)中,上位機(jī)接收某一設(shè)備的數(shù)據(jù),如圖1所示,設(shè)備l和設(shè)備2采用的是 172.8 kbps的波特率,而上位機(jī)用VB編程,其通信波特率為115.2 kbps、128 kbps或256 kbps,等,這樣設(shè)備之間就不能相互通信,給設(shè)計(jì)帶來(lái)困難。為了解決上述問(wèn)題,采用雙單片機(jī)電路,設(shè)計(jì)了波特率變換器,將接收波特率為172.8 kbps的數(shù)據(jù),轉(zhuǎn)換成波特率為115.2 kbps的輸出,從而使不同波特率設(shè)備之間的通信成為可能。
1 波特率變換電路
波特率變換電路如圖2所示。電路采用2片單片機(jī)89C5l作為電路的核心,利用單片機(jī)的UART串行口與相關(guān)設(shè)備通信。單片機(jī)u1_L.(接波特率低的設(shè)備)與波特率為115.2 kbps的設(shè)備通信,單片機(jī)U2_H(接波特率高的設(shè)備)與波特率為172.8 kbps的設(shè)備通信。Ul_I,與U2_H的通信采用并行口方式,以加快Ul_I。與U2_H之間數(shù)據(jù)傳遞的速率。U1_L與U2_H的通信可以采用中斷查詢的方式,也可以采用握手查詢的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)傳遞。
電路采用2片75176接口驅(qū)動(dòng)芯片組成一個(gè)RS-422通信接口。U3和U4組成的通信接口與115.2 kbps的設(shè)備相連,U5和U6組成的通信接口與172.8 kbps的設(shè)備相連,通信接口采用中斷技術(shù)。波特率變換器工作原理如下:U1_I。從串行口收到設(shè)備的數(shù)據(jù)后,從Pl口輸出數(shù)據(jù),并通知U2_H取數(shù), U2_H取到數(shù)據(jù)后向設(shè)備發(fā)出數(shù)據(jù),同時(shí)通知Ul_I.已取走數(shù)據(jù),為U1一L下一次輸出數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備。當(dāng)U2_H從串行口收到設(shè)備的數(shù)據(jù)后,查詢 U1_I,是否允許接收數(shù)據(jù),如允許接收數(shù)據(jù),U2_H從P1口輸出數(shù)據(jù),并通知Ul_L取數(shù),Ul_L取到數(shù)據(jù)后向設(shè)備發(fā)出數(shù)據(jù),同時(shí)通知U2_H已取走數(shù)據(jù),為U2_H下一次輸出數(shù)據(jù)做準(zhǔn)備;如Ul_L不允許接收數(shù)據(jù),則U2_H暫緩送數(shù)。
2 波特率變換器的應(yīng)用
波特率變換器在應(yīng)用中,根據(jù)使用情況可以分為單向傳送和雙向傳送。兩單片機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳遞可以采用中斷方式.也可以采用查詢方式。如采用查詢方式,編程時(shí)利用P2口的幾位作為查詢信號(hào),實(shí)現(xiàn)單向或雙向傳送。
2.1 單向傳送
單向傳送就是通信口的數(shù)據(jù)流只向一個(gè)方向,即從Ul_L接收到的數(shù)據(jù),從U2_H發(fā)送出去,或從U2_H接收到的數(shù)據(jù),從Ul_L發(fā)送出去。用這種方式進(jìn)行軟件編程比較簡(jiǎn)單?,F(xiàn)以U1_L只接收外部設(shè)備數(shù)據(jù),U2_H只向外部設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù),采用查詢方式為例,兩單片機(jī)之間數(shù)據(jù)傳送的流程圖如圖3所示。其中 Ul_L的P2.2作為向U2_H傳送新數(shù)據(jù)的查詢信號(hào)(U2_H的P2.5),P2.2=“0”表示有新的數(shù)據(jù),P2.2=“1”表示沒(méi)有新的數(shù)據(jù); U2_H的P2.2作為接收U1_L數(shù)據(jù)的查詢信號(hào)(U1_L的P2.5),P2.2=“O”表示可以接收新的數(shù)據(jù),P2.2=“1”表示不能接收新的數(shù)據(jù)。如果采用中斷方式,兩單片機(jī)的查詢信號(hào)更簡(jiǎn)單,只要Ul_L查詢U2_H是否可以接收數(shù)據(jù)的信號(hào)就可以,U2_H無(wú)需查詢U1_L的查詢信號(hào)。
2.2 雙向傳送
雙向傳送就是通信口可以同時(shí)接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)流是雙向的,Ul_L和U2_H既接收數(shù)據(jù)也發(fā)送數(shù)據(jù)。這種方式軟件編程比較復(fù)雜,特別是雙向傳送數(shù)據(jù)采用查詢方式時(shí)。單片機(jī)之間的查詢信號(hào)就更加復(fù)雜了?,F(xiàn)以雙向查詢方式為例,兩單片機(jī)之間數(shù)據(jù)傳送的流程圖如圖4所示,U2_H的流程與U1_L一樣。其中U1_L向U2_H傳送數(shù)據(jù)時(shí)的查詢信號(hào)與單向傳送的定義一樣,U2_H的P2.3作為向U1_L傳送新數(shù)據(jù)的查詢信號(hào)(U1_L的P2.4), P2.3=“0”表示有新的數(shù)據(jù),P2.3=“l”表示沒(méi)有新的數(shù)據(jù);Ul_L的P2.3作為接收U2_H數(shù)據(jù)的查詢信號(hào)(U2_H的P2.4),P2. 3=“O”表示可以接收新的數(shù)據(jù),P2.3=“1”表示不能接收新的數(shù)據(jù)。如果采用中斷方式,查詢信號(hào)可以減少,編程可以簡(jiǎn)化。
2.3 應(yīng)用時(shí)的注意事項(xiàng)
兩個(gè)單片機(jī)之間的握手方式如果采用中斷,由于U2_H向外部發(fā)送數(shù)據(jù)比U1_L接收外部數(shù)據(jù)快,Ul_L向U2_H傳送數(shù)據(jù)時(shí),無(wú)需考慮U2_H的狀態(tài),而U2_H向U1_L傳送數(shù)據(jù)時(shí),由于U2_H接收外部數(shù)據(jù)比U1_L向外部發(fā)送數(shù)據(jù)快,U2_H必須查詢Ul_L的狀態(tài),即U1_L是否處于接收 U2_H數(shù)據(jù)的狀態(tài),否則,U2_H就不能向Ul_L傳送數(shù)據(jù)。
若作為RS_485通信接口使用,只需對(duì)圖2中的電路稍做改動(dòng),增加對(duì)75176芯片的讀寫控制,同時(shí)兩個(gè)單片機(jī)中與主通信設(shè)備相連的單片機(jī)作為主機(jī),通過(guò)P2口的一位來(lái)協(xié)調(diào)兩個(gè)單片機(jī)是接收數(shù)據(jù)還是發(fā)送數(shù)據(jù)。
值得注意的是,該波特率變換器在不同的應(yīng)用中會(huì)受到一定的限制,在使用時(shí)要注意下面幾點(diǎn):①波特率很高時(shí),要考慮單片機(jī)串行口能否實(shí)現(xiàn);②從波特率高的向波特率低的變換時(shí),要考慮波特率低的單片機(jī)能否實(shí)現(xiàn)不丟數(shù)據(jù)的發(fā)送;③當(dāng)雙向變換時(shí),既要考慮上述情況,還有考慮程序的大小,以及執(zhí)行時(shí)間對(duì)雙向傳送數(shù)據(jù)的影響,計(jì)算兩個(gè)單片機(jī)能否實(shí)現(xiàn)不丟數(shù)據(jù)的變換,在時(shí)間上要留有余量;④在查詢時(shí),要注意握手信號(hào)的關(guān)系,不要對(duì)同一數(shù)據(jù)產(chǎn)生重復(fù)讀取,以至于數(shù)據(jù)重復(fù); ⑤波特率不同時(shí),單片機(jī)可以選用不同的晶振頻率。
2.4 實(shí)例及源程序
在實(shí)際使用中若碰到如圖1所示的情況,需要波特率變換器將坡特率為172.8kbps的通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成波特率為115.2kbps,再向上位機(jī)傳送。實(shí)際使用的電路如圖2所示。在該實(shí)例中,為了防止局部時(shí)刻接收數(shù)據(jù)比發(fā)送快而丟失數(shù)據(jù),再U2_H單片機(jī)的程序中,加入了8個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)作為接收數(shù)據(jù)存放緩沖區(qū)。
3 結(jié)論
通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的通信實(shí)驗(yàn)和實(shí)際應(yīng)用,設(shè)計(jì)的波特率變換器方案可行,通信可靠,沒(méi)有出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的情況。在一些系統(tǒng)中,由于通信波特率特殊,在設(shè)備之間通信存在波特率不匹配時(shí),通過(guò)波特率變換器,可以實(shí)現(xiàn)不同波特率設(shè)備之間的通信。通過(guò)更改單片機(jī)的晶頻振率,可以滿足各種波特率(在單片機(jī)允許的范圍內(nèi))的轉(zhuǎn)換。