基于嵌入式WinCE與MSP430單片機(jī)多串口通信設(shè)計(jì)
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3．3 MSP430F149單片機(jī)UART模塊特點(diǎn)
MSP430單片機(jī)的UART模塊具有比普通51單片機(jī)更完善的特性，如可選擇奇偶校驗(yàn)方式、波特率小數(shù)部分可編程、提供差錯(cuò)控制及錯(cuò)誤狀態(tài)位、串口中斷喚醒CPU等。將這些特點(diǎn)應(yīng)用于串口通信中可以增強(qiáng)通信的可靠性，比如：UART硬件模塊可以被設(shè)置為若奇偶校驗(yàn)出錯(cuò)則不接收當(dāng)前數(shù)據(jù)，通過設(shè)定波特率調(diào)制值可使波特率更準(zhǔn)確，通過休眠模式的應(yīng)用可提高CPU工作的效率并降低系統(tǒng)的功耗。對于多機(jī)通信，MSP-430單片機(jī)內(nèi)置了空閑式(idle-line)和地址位式(address-bit)兩種多機(jī)通信模式，為提供可靠高效的多機(jī)通信提供了保證。兩種模式主要在如何確定地址幀方面存在差別：1)空閑模式：兩個(gè)數(shù)據(jù)塊之間的傳輸空閑時(shí)間大于或等于10 bit，也即用傳輸線上大于或等于10 bit空閑之后的第一個(gè)數(shù)據(jù)表示地址。2)地址位模式：通過字節(jié)幀中的地址位(1或0)指示該幀是地址幀還是數(shù)據(jù)幀。一由于空閑模式要求兩個(gè)數(shù)據(jù)塊之間一定要有大于或等于10 bit的時(shí)間間隔，所以在連續(xù)傳輸?shù)膱龊蟼鬏斔俾蕰?huì)比地址位模式慢，但是編程簡單。
4 串口通信協(xié)議設(shè)計(jì)
在WinCE嵌入式和多臺(tái)MSP430單片機(jī)的通訊中，確定一個(gè)明確而合理的通訊協(xié)議是關(guān)鍵，包括對數(shù)據(jù)格式、通訊方式、傳送速度、傳送步驟、檢糾錯(cuò)方式以及控制字符定義等問題做出統(tǒng)一規(guī)定。為了區(qū)別不同的分機(jī)，必須為每個(gè)分機(jī)分配一個(gè)唯一的地址，此地址唯一區(qū)別各單片機(jī)。數(shù)據(jù)格式采用數(shù)據(jù)包的形式，一次傳輸一組數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)包格式如表1所示。本文引用地址：http://butianyuan.cn/article/172596.htm
數(shù)據(jù)格式中的地址位表示與PC機(jī)通訊的單片機(jī)地址。操作命令則表示此次通訊要完成的操作。在單片機(jī)發(fā)送上位機(jī)接收的時(shí)候，此時(shí)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)長度、數(shù)據(jù)內(nèi)容、和檢驗(yàn)3個(gè)域便填充實(shí)際發(fā)送數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)、數(shù)據(jù)及和校驗(yàn)；操作命令域在PC機(jī)發(fā)送單片機(jī)接收的時(shí)候也有相似的協(xié)議規(guī)定。
5 TCP／IP數(shù)據(jù)通信
TCP／IP數(shù)據(jù)通信模塊用于完成WinCE嵌入式與PC機(jī)服務(wù)器之間的通信，其主要功能包括，接收下位機(jī)發(fā)來的信息、發(fā)送控制命令，控制程序的運(yùn)行狀態(tài)，為多機(jī)串口通信提供方便。數(shù)據(jù)通信模塊采用基于WinCE的TCP／IP協(xié)議，能夠保證在傳輸過程中數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性；嵌入式系統(tǒng)硬件抗干擾能力強(qiáng)，能夠保證系統(tǒng)長期穩(wěn)定運(yùn)行。客戶進(jìn)程建立連接及通信的程序流程如圖4所示。
在基于Wince的TCP／IP協(xié)議中，其通信實(shí)現(xiàn)流程為：TCP服務(wù)器首先調(diào)用socket()函數(shù)建立流式套接字，然后調(diào)用bind()綁定本地地址，調(diào)用listen()函數(shù)進(jìn)行客戶終端連接，一旦與客戶終端連接后，服務(wù)器就調(diào)用accept()函數(shù)接收終端的連接請求，并建立連接，同時(shí)服務(wù)器端啟動(dòng)一個(gè)新線程，建立單獨(dú)的套接字實(shí)例與客戶終端進(jìn)行通訊。
TCP客戶端通信實(shí)現(xiàn)流程為：調(diào)用socket()函數(shù)建立流式套接字，然后調(diào)用connect()函數(shù)，請求與WinCE服務(wù)器建立TCP連接，成功建立連接后，同服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
服務(wù)進(jìn)程和客戶進(jìn)程通過調(diào)用send()和recv()來交換數(shù)據(jù)，服務(wù)器可向客戶端傳送所收集的數(shù)據(jù)?？蛻舳藙t向服務(wù)器反饋控制信息和參數(shù)調(diào)整信息：服務(wù)進(jìn)程或客戶進(jìn)程可通過調(diào)用close()來撤消套接字并中斷連接。
6 結(jié)論
串口通訊方式在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用，通過WinCE嵌入式與多臺(tái)MSP430單片機(jī)串口通信研究開發(fā)，運(yùn)用嵌入式、單片機(jī)及網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多機(jī)串口通信。本文設(shè)計(jì)的通訊協(xié)議經(jīng)實(shí)踐證明穩(wěn)定可靠，保證了單片機(jī)與PC之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確率。本文所采用的技術(shù)在遠(yuǎn)程控制，工業(yè)控制等領(lǐng)域具有重要的實(shí)用價(jià)值和廣泛的應(yīng)用前景。
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