|
在各種單片機應用系統的設計中，常常遇到單片機與PC的通信問題，在速度要求不高、傳送距離不遠的場合一般采用RS 232標準串行接口實現，在傳送距離較遠的場合，也有學者研究通過網絡實現PC間的通信。但是，要同時滿足高速度和遠距離PC與單片機通信這是一個迫切需要解決的問題。隨著信息技術的發展，計算機和網絡越來越普及，對單片機的遠程控制與測量的要求也越來越多。本文在結合現有研究的基礎上，對相關的設計進行一定的改進和創新，設計一個遠程通信系統，他由3部分構成：遠端PC、本地端PC和單片機系統。通過VB可視化編程，遠端PC利用局域網向本地端PC發出命令，本地端PC接到命令后，自動與單片機通過打印機接口以EPP1.9協議進行通信(串行接口作為備用通信口)，并將接到的單片機數據實時傳送給遠端PC，以實現高速遠程情況下PC與單片機通信的要求。 1 系統結構與設計 系統構成如圖1所示，遠端PC通過局域網和本地PC通信，在通信中使用Winsock控件和TCP／1P協議；本地端PC通過并行通信接口或串行通信接口與單片機通信，在并口通信中使用WINIO并口通信驅動程序、EPP協議和LPT打印機接口，在串口通信中使用MsComm控件、RS 232C協議和COM口。在此結構中，本地PC端起到中繼的作用，當本地端PC接收到從遠端PC傳送過來的命令，在選擇通信方式后，與單片機通信，使單片機向遠端PC傳送數據。 2 遠端PC與本地端PC通信設計 TCP／IP是目前在網絡通信中廣泛采用的一組完整的網絡協議，該協議的核心是TCP，IP和UDP協議。TCP／IP網絡環境下應用程序通過網絡系統編程界面套接字(Socket)實現與內核的交互。利用Socket通信編程接口編寫程序，其目的是在TCP／IP所組建網絡的不同機器之間利用客戶／服務器模式建立通信連接，開發人員只要提供一些基本的連接信息，其余由操作系統內核完成。WinSock(Windows Socket)是Windows操作系統下的通用的TCP／IP應用程序的網絡編程接口，通過調用WinSock的接口函數來調用TCP／IP的各種功能。在VB 6.0中，WinSock控件對Windows Sockets API進行封裝，使用程序員可以不必了解TCP／IP或調用底層WinSock API的具體細節，只要設置好相應屬性，在觸發的事件過程中作好相應處理，就能編寫出網絡應用程序。 遠端PC與本地端PC通信通過VB 6.0調用WinSock控件實現，圖2(a)，(b)分別為其控制界面。需說明以下幾點：遠端PC選擇好要連接的本地端PC的IP地址和網絡傳送端口后，再發起聯機申請；本地端PC網絡傳送端口必須和遠端PC傳送端口一致，串行端口選擇是COM1／COM2，并行端口輸入并口地址(378H)；遠端PC在命令輸入區輸入命令后，發送命令按鈕才有效；回傳數據區存放單片機傳送回來的實時數據并可保存成文本文件，信息區存放網絡工作狀態、遠端PC的命令，及單片機數據傳送情況。其工作過程如圖2(c)所示。 3 本地端PC與單片機通信設計 3.1 本地端PC與單片機并口通信設計 3.1.1 并行通信接口及協議 在速率要求較高的場合，可以利用PC機上的打印機接口(CENTRONICS標準，DB-25芯針座，TTL電平)實現。并口通信有SPP、EPP和ECP三種工作模式。本文采用EPP協議。 (1)EPP協議 增強型并行接口協議EPP(Enhanced Parallel Port)，為PC和外設之間定義了并行雙向通信的標準，該協議通過硬件自動握手，能達到500 kB／S～2 MB／s的通信速率，適合大量數據傳輸的外設進行告訴通信。EPP分為EPP1.7和EPP1.9，二者之間的區別是：EPP1.9需要判斷超時(避免出現“死循環”)以及nwait信號是否有效，而EPP1.7不需要判斷，傳輸速度更快。EPP協議支持4種操作，包括數據寫出、地址寫出、數據讀取和地址讀取。 (2) EPP協議的寄存器地址及一些主要的引腳定義，如表1，表2所示。 3.1.2 WINIO并口通信驅動程序 在VB中無法直接使用輸入／輸出指令來完成對端口的訪問，尤其是Windows 2000／XP系統對端口的保護更加嚴格。要對端口進行訪問，一般有2種方法：第一種是通過C／C++等編程軟件開發一些動態鏈接庫(DLL)或ActiveX控件用于在VB中調用來完成對底層硬件的控制；第二種更為簡便的方法是到互聯網上去尋找一些免費的DLL或ActiveX控件，本系統使用的是網絡上免費的動態鏈接庫文件WINIO.DLL(適用于Windows 2000／XP)，主要實現了對底層并行端口使用的方法。WINIO是一個綠色環保軟件，他不需要向注冊表中添加任何信息，只要把WINIO.VXD，WINIO.SYS，WINIO.DLL放在應用程序所在的文件夾下就可以。在使用的時候，直接將WINIO.BAS引用到工程中，就可以實現對端口的控制和訪問。 3.1.3 并口通信設計 如圖3所示，打印機口通過單片機的P1口傳送數據，nWait和nDstorbe通過P2.0和P2.1與單片機連接。并行接口與單片機相連一般有兩種方式：一種是直接連接，另一種是使用雙向驅動器或鎖存器的總線方式。本系統采用第一種方式，能最大限度發揮EPP速度快的優勢，但單片機易受到不穩定信號的干擾。EPP模式為雙向傳輸協議，為了簡化設計，只進行采用單片機向PC傳送數據的單向讀傳送，并口采用EPP1.9模式，支持超時和nwait判斷。 本地端PC通過并口與單片機通信的VB源程序如下： 3.2 本地端PC與單片機串口通信設計 MsComm控件是Microsoft公司提供的簡化Windows下串行通信編程的ActiveX控件，他為應用程序提供通過串行接口收發數據的簡便方法。該控件具有完善的串口數據的發送和接收功能。通過此控件，PC機可以利用串行口與其他設備實現輕松連接，簡單高效地實現設備之間的通訊。 PC串行接口COM1／COM2信號符合RS 232C電氣標準，而單片機串行接口采用TTL邏輯電平，實現二者之間的異步串行通信需要電平轉換芯片。單片機串行接口有一個全雙工串行接口，經過MAX 232芯片可方便地轉換成RS 232電氣標準。 本系統以串行通信為備用通信方式，本地端PC通過串口與單片機通信的VB源程序如下： 3.3 單片機程序設計 單片機部分可進行并口和串口2種方式的通信，用匯編語言編寫通信子程序。在這里分別給出2種方式的程序流程圖。如圖4(a)，(b)所示。 本系統有如下特色：本地端PC起到中繼作用；這里使用局域網(如果要使用Internet，必須為本地端PC提供固定的IP地址)，當網絡連接中斷時，可自動重新連接；本地端PC采用并口和串口2種方式與單片機通信。并口采用EPP1.9模式，單片機也可判斷超時；遠端PC可實時讀取單片機中的數據。 本文利用了VB面向對象和可視化編程的特點，將網絡、并口、串口通信方式相結合實現了遠程PC與單片機系統的通信，并在大功率開關電源控制系統上測試，可完全正常運轉。本系統給出的方法，對其他PC通信場合亦有一定參考價值。 |
