在Windows下实现PC机与单片机AT89C51的串行通信

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在Windows下实现PC机与单片机AT89C51的串行通信
摘要:在Windows95下使用串口API函数实现PC机与单片机AT89C51的串口通信,重点介绍机采用事件驱动I/O方式的函数编程及单片机串口中断发送、接收程序的实现。

关键词:Windows95单片机AT89C51RS-232接口RS-485接口串行通信
在以单片机为基础的数据采集和实时控制系统中,通过计算机中的RS-232接口进行计算机与单片间的命令和数据传送,就可以利用计算机对生产现场进行监测和控制。

由于计算机上的RS-232所传距离不超过30m,所以,在远距离的数据传送和控制时,可以用MAX485的接口转换芯片将RS-23换成RS-485协议进行远距离传送。

在发送和接收端都进行协议转换后,RS-485协议对数据传送来说对透明的,所以依然可以使用计算机中的RS-232进行远距离的数据传送和控制。

在最简单的RS-23接传送通信系统中,只要发送和接收双方同时准备好,仅用信号发送端(TXD),信号接收端(RXD)和地(GND)3根线即可进行通信;若以应答方式进行数据通信,可使用请求发送(RTS)、清除发送(CTS 据终端准备(DTR)、数据装置准备(DSR)进行硬件握手。

在Windows95下,可以很方便地使用Win32 API函数来实现这些硬件的握手以及数据的传送。

在89C51单片机系统中,分别从P3.0和P3.1引出线RXD和TXD通过专用的电平转换芯片转换成RS-232接口标准的电平,这样,二者之间就可以通-232接口进行数字信号的传送。

单片机也可以以直接传送或应答握手的方式进行数据通信,但由于方式占用其他的端口,而单片机的端口数量有限,所以,计算机与单片机的通信常采用直接传送的方文将重点介绍。

Windows95下的通信编程
Windows95通信体系提供了1个改进的串行应用程序接口SAPI用来进行交互式串行通信。

其中,和其他通信设备是作为文件进行处理的,串口的打开、关闭、读取和写入所用的函数和操作文件的函
同。

通信会话以调用CreateFile函数开始,CreateFile函数为读访问或写访问打开串口,打开成功后返串口句柄,供读写串口时使用。

CreateFile函数的使用如下:
ateFile(szDevice,fdwAccess,fdwShareMode,lpsa,fdwCreate,fdwAttrsAndFlags,hTemplateFile)
其中,第1个参数szDevice是要打开的串口逻辑名,如COM1或COM2;第2个参数fdwAccess 串口的访问类型,如读、写或两者兼而有之,大部分通信是双向的,因而通常设置为:GENERICREAD NERICWRITE;第3个参数fdwShareMode指定串口的共享属性,串口不能共享,所以它必须为0;个参数lpsa引用安全性属性结构;第5个参数fdwCreate指定如果CreateFile正被已有的文件调用时些什么,既然串口总是存在,此参数就必须被设置为OPENEXISTING。

第6个参数fdwAttrsAndFla 述了该端口的各种属性,对串口而言,唯一有意义的设置是FILEFLAGOVERLAPPED,指定该设置口I/O可以在后台进行;最后1个参数hTemplateFile是指向模板文件的句柄,当端口打开时,该参NULL。

打开串口后,在Windows95下可以对串口进行合适的配置。

Windows95提供了COMMPROP结构MMPROP结构中包含了对串口允许的设置,如波特率、数据位数、停止位的个数以及奇偶校验方法果串口连接到调制解调器,COMMPROP结构中还包含调制解调器支持的设置。

但COMMPROP结出的只是单纯的信息,它不能用来改变串口的设置。

Windows95下串口设置的改变是通过改变它的D 构来实现的,DCB结构中包含了所有串口的设置,其中包括硬件的握手、流控制等。

Windows95提供GetCommState函数来得到当前串口的设置情况,该函数接收1个打开的端口句柄个指向DCB结构的指针,在DCB结构中返回信息,GetCommState函数的补充函数是SetCommState ,SetCommState函数将DCB结构中的内容写向串口设置,这2个函数的调用如下:
BOOLGetCommState(hComm,&dcb)
BOOLSetCommState(hComm,&dcb)
其中,hComm为打开串口的句柄,dcb为1个指向DCB的结构。

Windows95中实现串口的读写函数与文件的读写函数相同,读写函数的使用格式如下:
ReadFile(hComm,inbuff,nBytes,&nBytesRead,&overlapped)
WriteFile(hComm,outbuff,nBytes,&nBytesWrite,&overlapped)
其中,第1个参数是打开串口的句柄,第2个参数是数据所使用的缓冲区,第3个参数是要读取的数,第4个参数是实际读取的字节数,实际读取的字节数可能小于要读取的字节数,最后1个参数指个覆盖似的结构,当CreateFile中dwAttrsAndFlags参数设置为FILEFLAGOVERLAPPED时,此参数指定1个OVERLAPPED结构,使数据的读写操作在后台进行。

读写端口可以通过4种技术来实现:查询、同步I/O、异步I/O(后台I/O)和事件驱动I/O。

查询方式、易于理解,但占用大量CPU时间;同步I/O直到读取所指定字节数或超时时才返回,这样很容易间地阻塞线程;异步I/O可以在后台读写数据,而在前台做其他的事情;事件驱动I/O是由Window 知应用程序某些事件什么时候发生,然后根据所发生的事情来对串口进行操作。

这4种不同的技术,各有利弊和自己适用的领域,所以,在不同的通信系统中,可以根据不同的要用不同的技术。

在监测系统中,由于事件的偶然性和要求传送的实时性,计算机常采用事件驱动I/O 来进行现场监测。

在事件驱动I/O方式下,Windows95报告给应用程序的事件由函数GetCommMask返回,改变返回件时,可以使用SetCommMask函数设置,这2个函数的调用如下:
GetCommMask(hComm,&dwMask)
SetCommMask(hComm,dwMask)
第1个参数是打开串口的句柄,第2个参数是要等待的1个或多个事件的掩码。

在用SetCommM 置了有用的事件后,应用程序调用WaitCommEvent函数来等待事件的发生,直到事件发生,itCommEvent函数返回。

WaitCommEvent函数使用格式如下:
WaitCommEvent(hComm,&dwEvent,&overlapped)
第1个参数是打开串口的句柄,第2个参数是返回的事件,第3个参数是指定同步或者异步操作。

数返回后,可根据返回的事件掩码进行相应的串口操作。

完成通信后,串口应该关闭,否则,它始终处于打开状态,其他应用程序就不能打开或使用它。

关口的函数为:CloseHandle(hComm),其中,hComm为打开的串口句柄。

单片机下的通信编程
单片机89C51的串行端口有4种工作方式,通过编程设计,可以使其工作在任一方式,以满足不合的需要。

其中,方式0主要用于外接移位寄存器,以扩展单片机的I/O电路;方式1主要用于双机或外设电路的通信;方式2、3除有方式1的功能外,还可用作多机通信,以构成多微机系统,方式的区别在于波特率的不同。

单片机的串行通信的波特率可以程控设定,在不同的工作方式下,由时钟振荡频率的分频值或由定T1的定时溢出时间确定。

单片机的串行端口有2个控制寄存器,用来设置工作方式、发送或接收的状态、特征位、数据传送特率以及中断标志TI和RI。

单片机的串行端口有1个数据寄存器SBUF,该寄存器为发送和接收所共有,在一定条件下,向SB 入数据就启动了发送过程,读SBUF就启动了接收过程。

单片机可以采用循环方式或中断方式实现串行数据的传送。

在循环方式下,单片机循环对数据寄存UF进行读写来实现数据的接收和发送;在中断方式下,对方式1、2来说,1帧数据发送或接收完RI自动置1,请求串行中断,若CPU响应中断,则执行串行中断服务程序,并把TI/RI清0以再次中断。

对在方式2、3下的接收,还要视串口控制寄存器SCON的设置才可确定RI是否被置位以及中断是否开放。

实时控制中,由于事件的突发性,常采用中断的方式进行数据传送,中断方式能更大限度地提高资利用率,使CPU在不进行数据通信时做其他的工作。

下面重点介绍单片机在方式1下的中断方式编方式1是10位异步通信方式,其中包括1个起始位,8个数据位和1个停止位。

波特率由定时器溢出率和串口控制寄存器SMOD的状态确定,在CPU的晶振为11.0592MHz时,波特率常采用9600b 对SBUF进行写操作就可启动发送,在发送移位时钟的同步下,从TXD先送出起始位,然后是8据位,最后是停止位,这样,1帧数据发送完,中断标志TI置位。

在允许接收的条件下(REN=1),当RXD出现由1到0的负跳变时,即被当成是串行发送来的1帧的起始位,从而启动1次接收过程。

当8位数据接收完,并检测到高电平停止位后,即把收到的8位装入SBUF,置位RI,1帧数据的接收过程就完成了。

下面是单片机以方式1在直接传送下的中断接收和发送程序。

由于没有使用通信握手,所以通信双应做好通信准备。

在计算机接收、单片机发送时,由计算机先发送字母“R”,通知单片机计算机已准,然后计算机在事件驱动I/O方式下等待接收到字符“Y”;当单片机接收到“R”时,向计算机发送“Y 示单片机也已准备好,这样,一旦计算机接收到“Y”就表示双方都已准备好,二者之间就可以进行数换了。

在计算机发送、单片机接收时,计算机发送1帧数据,单片机响应中断,接收数据。

单片机程具体实现过程如下:
org0000h
ajmpstart
org0023h;串行中断入口
ljmps&r
org0100h
t:mov tmod,#20h;设置定时器T1方式2
movpcon,#00h;使SMOD为0
movtll,#0fdh;波特率为9600b/s
movthl,#0fdh
setbea;开全局中断
clret1;关T1中断
setbes;开串行中断
setbtrl;开T1定时
movscon,#50h;串行方式1,允许接收
sjmp$
r:movc,ri
jcrecive;RI为1,执行接收子程序
sjmpsend;否则,执行发送子程序
ive:mova,sbuf;接收数据
clrri
cjnea,#52h,re;是否接收到“R”
mova,#59h;是,发送“Y”
movsbuf,a
sjmpendtr
mov@rl,a;r1为接收数据存放地址incr1
sjmpendtr
d:mova,@r0;发送数据,r0为存放数据的地址
movsbuf,a
jnbti,$
clrti
incr0
tr:reti;中断返回
结束语
串口通信是一种广泛应用于各个领域的通信方式,由于目前大部分计算机都安装了Windows95操统,所以本文具体实现了在Windows95下利用它的SDK函数来与单片机进行串口通信。

本文所提出现函数在所有当前流行软件如VC++、Delphi等中都可实现。

它不仅可以用于近距离的RS-232通信且,还可以实现中远距离RS-485通信。

在使用该程序的通信系统中,近远距离的通信都取得良好的。

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