Introduction

計(jì)算機(jī)與嵌入式設(shè)備通訊是本書需要重點(diǎn)講解的一個(gè)知識(shí)，本書的例子是指通過計(jì)算機(jī)的串口與單片機(jī)主控系統(tǒng)進(jìn)行通訊；要求能夠通過計(jì)算機(jī)控制單片機(jī)主控系統(tǒng)，單片機(jī)主控系統(tǒng)也能夠?qū)?shù)據(jù)傳遞到計(jì)算機(jī)上。這里計(jì)算機(jī)稱為：上位機(jī)。與計(jì)算機(jī)通訊的單片機(jī)主控系統(tǒng)稱為：下位機(jī)。兩種主機(jī)通過RS232串行線來連接。本章的主要順序?yàn)椋?/p>

首先給出RS232通訊的項(xiàng)目規(guī)范，其中包含需要實(shí)現(xiàn)的具體功能。

第二，使用計(jì)算機(jī)電路設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行電路設(shè)計(jì)；

第三，給出已經(jīng)制版的完整電路PCB與實(shí)際焊接并可用的模塊；

最后通過硬件連接計(jì)算機(jī)與主控板、并進(jìn)行測(cè)試與使用。本章要點(diǎn)本章需要掌握的要點(diǎn)如下：

·RS232串行通訊模塊的電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

·RS232串行通訊模塊的使用本章需要了解的要點(diǎn)如下：

·RS232串行通訊的基本原理

·RS232串行通訊的簡(jiǎn)單項(xiàng)目規(guī)范目錄8.1串口通訊RS-232技術(shù)簡(jiǎn)介8.2簡(jiǎn)單串口通訊系統(tǒng)項(xiàng)目目標(biāo)與項(xiàng)目規(guī)范8.3硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)8.4軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)8.5系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試8.1串口通訊RS-232技術(shù)簡(jiǎn)介RS-232-C是美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)EIA（ElectronicIndustryAssociation）制定的一種串行物理接口標(biāo)準(zhǔn)。RS是英文“推薦標(biāo)準(zhǔn)”的縮寫，232為標(biāo)識(shí)號(hào)，C表示修改次數(shù)。RS-232-C總線標(biāo)準(zhǔn)設(shè)有25條信號(hào)線，包括一個(gè)主通道和一個(gè)輔助通道。在多數(shù)情況下主要使用主通道，對(duì)于一般雙工通信，僅需幾條信號(hào)線就可實(shí)現(xiàn)，如一條發(fā)送線、一條接收線及一條地線，并且目前通常只使用9針接頭的RS232通訊線。RS-232-C標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的數(shù)據(jù)傳輸速率為50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200、38400波特8.2簡(jiǎn)單串口通訊系統(tǒng)項(xiàng)目目標(biāo)與項(xiàng)目規(guī)范8.2.1串口通訊設(shè)計(jì)基本原理計(jì)算機(jī)與單片機(jī)穩(wěn)定的通訊能夠讓計(jì)算機(jī)與單片機(jī)之間進(jìn)行“交流”，也就是說計(jì)算機(jī)可以向單片機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，單片機(jī)也可以向計(jì)算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)，雙方可以實(shí)現(xiàn)雙向通訊。雙向通訊的實(shí)際作用就是可以使用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制單片機(jī)系統(tǒng)，當(dāng)然也可以使用單片機(jī)系統(tǒng)控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)；最終，如果能夠形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò)，則可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制，以及分布式系統(tǒng)等應(yīng)用目標(biāo)8.2簡(jiǎn)單串口通訊系統(tǒng)項(xiàng)目目標(biāo)與項(xiàng)目規(guī)范8.2.1串口通訊設(shè)計(jì)基本原理本章需要完成的串行通訊模塊，可以依照最簡(jiǎn)單、最基本的交叉連接方法進(jìn)行物理線路的連接，希望連接的線最少，能夠保證基本的雙向傳輸?shù)囊蠹纯伞＜矗荷衔粰C(jī)與單片機(jī)系統(tǒng)通過RS232串行通訊線進(jìn)行連接，連接的時(shí)候僅僅使用其必須的三根線，RX、TX、GND。其典型的連接方式如圖在上圖中，計(jì)算機(jī)作為上位機(jī)只需要提供RX、TX、G（GND地線）三根線，并與作為下位機(jī)的單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行連接即可。單片機(jī)也必須有RX、TX、G三根線，以提供連接到上位機(jī)的RS232線。連接的時(shí)候?yàn)榻徊孢B線，也就是上位機(jī)的RX線連接到下位機(jī)的TX線，上位機(jī)的TX線連接到下位機(jī)的RX線，地線與地線直接相連，RS232接口中的其他線均可以無(wú)需連接8.2簡(jiǎn)單串口通訊系統(tǒng)項(xiàng)目目標(biāo)與項(xiàng)目規(guī)范8.2.2串口通訊基本項(xiàng)目規(guī)范[任務(wù)名稱]串口通訊模塊設(shè)計(jì)要求[目標(biāo)簡(jiǎn)述]完成串口通訊模塊的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)以及基本應(yīng)用[具體功能] 1、自行設(shè)計(jì)串口通訊模塊的原理圖與PCB（串口通訊硬件與USB轉(zhuǎn)串口通訊硬件）。 2、依照設(shè)計(jì)的PCB來焊接RS232通訊模塊電路板。 3、依照設(shè)計(jì)的PCB來焊接USB到RS232串口轉(zhuǎn)換通訊模塊電路板8.2簡(jiǎn)單串口通訊系統(tǒng)項(xiàng)目目標(biāo)與項(xiàng)目規(guī)范8.2.2串口通訊基本項(xiàng)目規(guī)范第一步：完成原理圖與PCB第二步：1、能夠完成例子代碼的運(yùn)行(用ISP軟件自動(dòng)生成的串口通訊例子代碼，自己建工程、編譯運(yùn)行看效果)2、使用串口終端發(fā)送指令：0XAA0X0F0XFF0X55打開P0與P2全部LED3、使用串口終端發(fā)送指令：0XAA0X0F0X000X55關(guān)閉P0與P2全部LED第三步：使用串口終端發(fā)送指令：0XAA0X000X000X55關(guān)閉P0口全部LED使用串口終端發(fā)送指令：0XAA0X000X010X55打開P0口P0.0對(duì)應(yīng)的LED燈使用串口終端發(fā)送指令：0XAA0X000X020X55打開P0口P0.1對(duì)應(yīng)的LED燈使用串口終端發(fā)送指令：0XAA0X000X040X55打開P0口P0.2對(duì)應(yīng)的LED燈......

使用串口終端發(fā)送指令：0XAA0X000X800X55打開P0口P0.7對(duì)應(yīng)的LED燈第四步：使用串口終端發(fā)送指令：0XAA0X000X030X55打開P0口P0.0P0.1對(duì)應(yīng)的兩個(gè)LED燈使用串口終端發(fā)送指令：0XAA0X000X950X55打開P0口P0.7、P0.4、P0.2、P0.0對(duì)應(yīng)的幾個(gè)LED燈.....8.2簡(jiǎn)單串口通訊系統(tǒng)項(xiàng)目目標(biāo)與項(xiàng)目規(guī)范8.2.2串口通訊基本項(xiàng)目規(guī)范9、講解用PPT,講解用PPT上交文件名為：

模塊項(xiàng)目講解文件.PPT10、全部文檔資料整理打包,文件名為：

序號(hào)_姓名.rar[注意]序號(hào)_姓名.rar打包文件目錄列表：XXX算法文檔.doc程序流程圖.docXXX.C [注意]源代碼需要達(dá)到如下要求：源代碼中最上面一行加一個(gè)注釋，寫上：序號(hào)_姓名上面的要求（3）源代碼關(guān)鍵位置給出注釋上面的要求（4）函數(shù)的開始處寫上注釋上面的要求（5）XXX硬件測(cè)試文檔.DocXXX軟件測(cè)試文檔.DOC XXX功能說明書.DOC原理圖與PCB文件問題文檔.DOC模塊項(xiàng)目講解文件.PPT[要求]1、必須寫出算法文檔（中文、偽代碼均可）

[注意]1、主程序一個(gè)算法

每個(gè)子程序（函數(shù)）各自一個(gè)算法2、必須畫出程序流程圖

[注意]1、主程序一個(gè)程序流程圖

每個(gè)子程序（函數(shù)）各自一個(gè)程序流程圖

源代碼上交與注釋規(guī)范。硬件測(cè)試文檔,硬件測(cè)試文檔上交文件名為： XXX硬件測(cè)試文檔.Doc5、必須給出軟件代碼測(cè)試的測(cè)試用例表格,軟件代碼測(cè)試文檔上交文件名為： XXX軟件測(cè)試文檔.DOC6、必須給出實(shí)體系統(tǒng)功能的功能說明書,功能說明書上交文件名為： XXX功能說明書.DOC 7、原理圖、PCB文檔。原理圖與PCB文檔依照要求完成即可。8、本項(xiàng)目完成過程中的問題文檔,上交文件名為：?jiǎn)栴}文檔.DOC8.3硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)串口通訊項(xiàng)目基本規(guī)范的要求部分提出了硬件的兩個(gè)要求，分別對(duì)應(yīng)了兩種不同的串行通訊硬件設(shè)計(jì)方案。一種是基本RS232串口通訊模塊，第二種是USB轉(zhuǎn)RS232串口通訊模塊。基本RS232串口通訊模塊是以232芯片為主的硬件設(shè)計(jì)方案，它僅能用于常用的DB9接頭的232通訊接口。在現(xiàn)代計(jì)算機(jī)系統(tǒng)當(dāng)中，尤其是現(xiàn)代的筆記本電腦與最近幾年的臺(tái)式機(jī)主板上均已經(jīng)逐漸淘汰了這種DB9接頭。因此當(dāng)我們希望使用RS232與計(jì)算機(jī)連接的時(shí)候，在計(jì)算機(jī)上沒有對(duì)應(yīng)的接頭與單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行物理連接的時(shí)候問題就出現(xiàn)了。則第二種方案：采用USB轉(zhuǎn)RS232串口通訊的方案就被提了出來，至少在單片機(jī)端是有RS232接頭的，一端用RS232，另外一端采用RS232轉(zhuǎn)串口連接到計(jì)算機(jī)即可8.3硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案二的設(shè)計(jì)思想可以使用簡(jiǎn)圖來描述，并且可以對(duì)比計(jì)算機(jī)與單片機(jī)使用RS232接口直連的區(qū)別：硬件設(shè)計(jì)角度應(yīng)當(dāng)考慮兩種方案。一種方案是傳統(tǒng)的RS232所需要的匹配傳統(tǒng)DB9接頭的RS232串口模塊設(shè)計(jì)方案；另外一種方案就是使用USB轉(zhuǎn)RS232串口模塊的設(shè)計(jì)方案8.3硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)8.3.1原理圖設(shè)計(jì)首先來考察第一種僅僅使用DB9接頭的RS232標(biāo)準(zhǔn)的硬件設(shè)計(jì)方案。操作演示8.3硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)8.3.1原理圖設(shè)計(jì)南京沁恒電子有限公司的CH340芯片完成的USB轉(zhuǎn)RS232模塊的設(shè)計(jì)，其官方網(wǎng)站直接給出了參考原理圖、PCB以及元器件清單。由于源設(shè)計(jì)非常簡(jiǎn)練，我們?yōu)榱嗽O(shè)計(jì)需要僅在原理圖上加入了對(duì)單片機(jī)板供電的電源開關(guān)，以及PCB設(shè)計(jì)上做了簡(jiǎn)單改進(jìn)8.3硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)8.3.2電路板設(shè)計(jì)：基于MAX232芯片正面反面8.3硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)8.3.2電路板設(shè)計(jì)：基于CH340芯片，USB轉(zhuǎn)RS232模塊正面反面8.3硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)8.3.3硬件實(shí)現(xiàn)Max232模塊實(shí)物圖CH340、USB轉(zhuǎn)串口模塊實(shí)物圖8.4軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)這里的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)注的要點(diǎn)只有一個(gè)，那就是成功地進(jìn)行雙向通訊。更加簡(jiǎn)化問題就是電腦發(fā)送一串命令符號(hào)，例如：0XAA0X0F0XFF0X55單片機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行對(duì)應(yīng)的命令，打開P0與P2全部LED這整個(gè)過程是如何做到？這里的軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)關(guān)注的要點(diǎn)只有一個(gè)，那就是成功地進(jìn)行雙向通訊。更加簡(jiǎn)化問題就是電腦發(fā)送一串命令符號(hào)，例如：0XAA0X0F0XFF0X55單片機(jī)系統(tǒng)執(zhí)行對(duì)應(yīng)的命令，打開P0與P2全部LED這整個(gè)過程是如何做到？整個(gè)上位機(jī)到下位機(jī)的簡(jiǎn)易通訊過程： 第一步：連接好硬件。 第二步：在電腦上打開串行通訊軟件，例如STC-ISP軟件。 第三步：使用STC-ISP軟件發(fā)送十六進(jìn)制數(shù)字串：AA0FFF55

第四步：觀察單片機(jī)主板是否有反應(yīng)。正常情況下P0與P2全部LED應(yīng)該開啟。

8.4軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)8.4.1算法設(shè)計(jì)算法：?jiǎn)纹瑱C(jī)端解釋算法輸入：上位機(jī)發(fā)來的命令輸出：無(wú)

L1：等待上位機(jī)發(fā)來命令L2：如果發(fā)來的命令不正確，則轉(zhuǎn)到L1L3：根據(jù)命令的不同情況做 L3.1：0XAA0X0F0XFF0X55命令：打開P0與P2全部LEDL3.2：0XAA0X0F0X000X55命令：關(guān)閉P0與P2全部LEDL3.3：0XAA0X000X000X55命令：關(guān)閉P0口全部LEDL3.4：0XAA0X000X010X55命令：打開P0口P0.0對(duì)應(yīng)的LED燈L3.5：0XAA0X000X020X55命令：打開P0口P0.1對(duì)應(yīng)的LED燈L3.6：0XAA0X000X040X55命令：打開P0口P0.2對(duì)應(yīng)的LED燈......L3.n：0XAA0X000X800X55命令：打開P0口P0.7對(duì)應(yīng)的LED燈......L3.m：0XAA0X000X030X55命令：打開P0口P0.0P0.1對(duì)應(yīng)的兩個(gè)LED燈L3.p:0XAA0X000X950X55命令：打開P0口P0.7、P0.4、P0.2、P0.0對(duì)應(yīng)的幾個(gè)LED燈.....

8.4軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)8.4.1算法設(shè)計(jì)算法的改進(jìn)算法：?jiǎn)纹瑱C(jī)端解釋算法輸入：上位機(jī)發(fā)來的命令輸出：無(wú)L1：等待上位機(jī)發(fā)來命令L2：如果發(fā)來的命令不正確，則轉(zhuǎn)到L1L3：根據(jù)命令的不同情況做 L3.1：同時(shí)操作P0與P2全部LED L3.2：操作P0口的LED

8.4軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)8.4.1算法設(shè)計(jì)接收上位機(jī)字符串的關(guān)鍵算法算法：?jiǎn)纹瑱C(jī)使用中斷接收上位機(jī)一串符號(hào)的算法輸入：上位機(jī)發(fā)來的一個(gè)字節(jié)輸出：合法的字符串 [注]合法的字符串是指0XAA