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在工程中，常采用Modem通過模擬線路進(jìn)行數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸。我們用工業(yè)級PIC16F87系列單片機控制Modem完成串行異步/同步通信，在較低速率的線路上實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的實時傳輸，收到了很好的效果。 本文就系統(tǒng)中PIC單片機控制Modem的串行通信技術(shù)，在硬件、軟件兩方面進(jìn)行了分析。 1 PIC單片機及其同步/異步串行接口USART模塊功能簡介 PIC16F877A單片機內(nèi)部有8K*14的FLASH程序存儲器和512字的RAM數(shù)據(jù)存儲器：不僅采用哈佛體系結(jié)構(gòu)，而且還采用哈佛總線結(jié)構(gòu)，流水線操作，PIC16F877A大大提高了指令執(zhí)行速度，PIC單片機的系統(tǒng)時鐘可以工作在DC-20MHz的頻率范圍之內(nèi)。優(yōu)化的CPU結(jié)構(gòu)，加上精簡指令集(RISC)技術(shù)，更加快了指令執(zhí)行速度，這為復(fù)雜控制算法的實現(xiàn)提供了良好的條件。 本系統(tǒng)采用的是PIC16F87系列單片機，其內(nèi)部集成了同步/異步串行接口USART模塊，適合同單片機外部擴展獨立的外設(shè)部件進(jìn)行串行通信。并且可以定義三種工作方式：全雙工異步、半雙工同步主控和半雙工同步從動方式。 2 PIC單片機控制Modem 實現(xiàn)異步串行通信 利用PIC單片機，可實現(xiàn)對Modem的控制，從而進(jìn)行異步通信。USART模塊在單片機的RX引腳上接收，在TX引腳上發(fā)送，串行信息的編碼方式采用1位起始位、8位數(shù)據(jù)位和1位停止位。片內(nèi)提供了一個專用的8位波特率發(fā)生器BRG，利用來自時基振蕩器的系統(tǒng)時鐘信號，產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)的波特率時鐘。USART 模塊的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)順序是地位在前。即首先發(fā)送最低位(LSB)。USART模塊的接收器和發(fā)送器在功能上是相互獨立的，但是它們所用的數(shù)據(jù)格式與波特率是相同的。 2.1 異步串行通信硬件連接 PIC控制Modem串行通信的原理圖如圖1。 PIC將要發(fā)送的數(shù)據(jù)通過串口送給本端Modem，將數(shù)字信號調(diào)制成可在模擬線路上傳輸?shù)哪M信號，并通過模擬線路傳給遠(yuǎn)方的Modem。遠(yuǎn)方的Modem將收到的模擬信號還原為數(shù)字信號送給與其相連的PIC，PIC通過異步串口發(fā)送AT(請求)命令來實現(xiàn)對Modem控制進(jìn)行串行通信，與Modem接口按RS-232標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計。PIC的輸入輸出電平為TTL電平，我們通過電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232，實現(xiàn)與RS-232接口的匹配。系統(tǒng)中對Modem的初始化、呼叫(應(yīng)答)、傳輸數(shù)據(jù)及掛機等都由PIC發(fā)送的AT命令通過存于Modem的Flash ROM中的程序控制完成。 2.2 異步串行通信軟件設(shè)計 2.2.1 PIC單片機與USART模塊相關(guān)的寄存器 PIC單片機USART模塊的兩條外接引腳是與輸入/輸出端口RC模塊公用的RC7/RX/DT和RC6/TX/CK兩條口線，與USART模塊有關(guān)的寄存器共有9個。 在此.就PIC工作于USART模式時，所涉及的一些位進(jìn)行介紹，詳見表1。 中斷控制寄存器INTCON，第一外圍設(shè)備中斷標(biāo)志寄存器PIR1。第一外圍設(shè)備中斷屏蔽寄存器PIE1，端口C方向寄存器TRISC，發(fā)送狀態(tài)和控制寄存器TXSTA，接收狀態(tài)和控制寄存器RCSTA，發(fā)送寄存器TXREG，接收寄存器RCREG，波特率寄存器SPBRG。 2.2.2 USART模塊波特率設(shè)置 USART模塊帶一個8位的波特率發(fā)生器(BRG)，BRG支持USART的同步方式和異步方式。用波特率寄存器SPBRG控制一個獨立的8位定時器周期。波特率發(fā)生器可以根據(jù)BRGH位(發(fā)送狀態(tài)和控制寄存器TXSTA的位2)的設(shè)置，產(chǎn)生兩種不同的移位速度，分別是對于系統(tǒng)時鐘16分頻和64分頻得到的波特率時鐘。用波特率寄存器SPBRG控制一個獨立的8位定時器周期。在異步方式下，BRGH位也被用來控制波特率；在同步方式下。不用BRGH位。表2給出了在主控方式下，不同USART工作方式的波特率計算公式(x為寫入SPBRG寄存器的值)。 2.2.3 通信程序設(shè)計 要實現(xiàn)系統(tǒng)的正常數(shù)據(jù)傳輸，正確設(shè)置PIC異步串口USART至關(guān)重要。在此，以異步接收方式為例，編寫程序應(yīng)遵循以下幾個步驟： (1)選擇合適的波特率，然后根據(jù)表2計算出SPBRG寄存器的值(x)，并將其寫入SPBRG寄存器； (2)設(shè)置SYNC=0，SPEN=1，使USART工作于異步方式； (3)如需中斷功能，將中斷控制寄存器的中斷屏蔽GIE和PEIE置1，同時置第一外圍設(shè)備中斷屏蔽寄存器的RCIE=1； (4)如需接收9位數(shù)據(jù)，置接收狀態(tài)和控制寄存器的RX9=1； (5)置接收狀態(tài)和控制寄存器的CREN=1，激活接收器； (6)當(dāng)一個字節(jié)接收完后，產(chǎn)生中斷請求，如果RCIE=1，便產(chǎn)生中斷； (7)讀RCSTA寄存器以便獲得第9位數(shù)據(jù)(如果選擇了接收9位數(shù)據(jù))，并且判斷是否在接收過程中發(fā)生了錯誤； (8)讀RCREG寄存器中已經(jīng)收到的8位數(shù)據(jù)； (9)如果發(fā)生了接收錯誤，通過置CREN=0以清除錯誤標(biāo)志。 下面給出了串口的初始化程序： bsf STATUS,RP0 ;選擇存儲體1 bcf STATUS,RP1 bsf TRISC,7 ;設(shè)置RC7腳為輸入狀態(tài) bcf TRISC,6 ;設(shè)置RC6腳為輸出狀態(tài) movlw 25H ;設(shè)置波特率 movwf SPBRG movlw 20H ;設(shè)定8位發(fā)送/接收 movwf TXSTA ;設(shè)定異步方式。低速方式 bsf PIE1,TXI ;使能發(fā)送器中斷 bsf PIE1,RCIE ;使能接收器中斷 bcf STATUS,RP0 ;選擇存儲體0 movlw 0x90 ;設(shè)定8位接收，使能接收器 movwf RCSTA ;使能串口 異步串行通信主程序框圖如圖2，中斷服務(wù)子程序框圖如圖3。 2.3 Modem設(shè)置 在Modem安裝好開通之前，須預(yù)先設(shè)置好Modem的初始狀態(tài)。PIC上電后，需對Modem進(jìn)行復(fù)位操作，發(fā)送命令設(shè)置Modem結(jié)果碼形式。 Modem初始化服務(wù)程序執(zhí)行Modem初始化命令和呼叫(應(yīng)答)等。Modem的呼叫、應(yīng)答采用自動方式。在進(jìn)行通信之前，呼叫PIC發(fā)出ATD (專線方式)命令，Modem監(jiān)測線路上的載波。如果檢測到載波，則返回連接成功結(jié)果碼；否則返回?zé)o載波結(jié)果碼。兩端Modem正確可靠地建立起數(shù)據(jù)鏈路后。就可以進(jìn)行數(shù)據(jù)通信了。通信完成以后，雙方Modem若要拆線掛機.則Modem由數(shù)據(jù)狀態(tài)轉(zhuǎn)為命令狀態(tài)，PIC發(fā)出ATH(掛機命令)實現(xiàn)掛機。掛機后要對Modem的自動應(yīng)答和中斷等狀態(tài)進(jìn)行重新設(shè)置。 3 PIC控制Modem 同步串行通信 用PIC的同步串口USART控制Modem實現(xiàn)同步數(shù)據(jù)通信，保證了數(shù)據(jù)的高效率和實時傳輸。PIC的USART模塊工作于同步方式時，RC7引腳被用做數(shù)據(jù)雙向傳輸通道DT，RC6引腳被用做時鐘發(fā)送/接收專線CK。線路上的數(shù)據(jù)格式可以是8位或者9位，由于利用時鐘專線進(jìn)行雙方同步，就不需要起始位和停止位了。同步數(shù)據(jù)是在一條線路上雙向傳輸?shù)模鴷r鐘卻是在一條線路上固定從主機向從機單向發(fā)送的。 同步串口的初始化與異步串口通信類似，程序設(shè)計可參照2.2，對Modem進(jìn)行相應(yīng)的初始化，使其工作于同步模式。 4 結(jié)論 本系統(tǒng)用PIC單片機控制Modem的同步/異步串行通信，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，可方便提供多種速率，硬件構(gòu)成簡單，軟件設(shè)計容易。在點對點的遠(yuǎn)程數(shù)字終端維護(hù)中，傳輸數(shù)據(jù)、話音及傳真收到了很好的效果。 |
