基于VB6.0 的MSP430 單片機(jī)與PC 機(jī)串口通信設(shè)計(jì)

1 引言

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)應(yīng)用在其發(fā)展過程中逐步形成兩大分支，一是通用計(jì)算機(jī)，PC 機(jī)為代表，著眼于高速數(shù)值運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理，但實(shí)時(shí)測控能力較弱。二是嵌入式微機(jī)，以單片機(jī)為代表，著重發(fā)展測控技術(shù)，但其數(shù)值運(yùn)算和數(shù)據(jù)處理能力較弱。目前，在工業(yè)控制以及數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理的大型系統(tǒng)中，由于PC 機(jī)軟件資源豐富，人機(jī)交互方便等優(yōu)點(diǎn)。以PC 機(jī)作為上位機(jī)，以單片機(jī)組成的控制單元作為下位機(jī)，較好地實(shí)現(xiàn)測控及顯示，又能較快地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和處理。逐漸成為現(xiàn)代工業(yè)控制領(lǐng)域的一個(gè)優(yōu)化方案。

故提出了基于VB6.0 的PC 機(jī)與MSP430 單片機(jī)串行通信的實(shí)現(xiàn)方法。以RS485 接口為基礎(chǔ)，以PC 機(jī)為上位機(jī)，以MSP430 系列單片機(jī)為下位機(jī)。通過VB6.0 實(shí)現(xiàn)了對各個(gè)下位機(jī)控制參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，解決了長期以來單片機(jī)與PC機(jī)互連中編程難度大，運(yùn)行效率低的瓶頸。

2 MSComm 控件與MSP430 單片機(jī)

2.1 MSComm 控件

計(jì)算機(jī)編程語言中，Visual Basic 6.0 是Microsoft 公司推出的面向?qū)ο蟮目梢暬_發(fā)編程工具，具有豐富的數(shù)據(jù)類型和結(jié)構(gòu)化程序結(jié)構(gòu)，開發(fā)效率高，界面制作美觀方便等優(yōu)點(diǎn)，且應(yīng)用日益廣泛，故Visual Basic 6.0 語言做到了真正的面向?qū)ο缶幊獭Ｆ渲?，MSComm 控件全稱為Microsoft CommunicationControl, 是微軟公司提供的ActiveX 控件， 目的是為了簡化Windows 下串行通信編程。通過對此控件的屬性和事件進(jìn)行編程， 從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。

MSComm 控件通過串行端口傳輸和接收數(shù)據(jù)， 為應(yīng)用程序提供串行通信功能。MSComm 控件提供下列兩種處理通信的方式： 事件驅(qū)動(dòng)方式和查詢方式。

(1) 事件驅(qū)動(dòng)方式

事件驅(qū)動(dòng)通信是處理串行端口交互作用的一種非常有效的方法。在許多情況下， 在事件發(fā)生時(shí)需要得到通知， 例如， 在串口接收緩沖區(qū)中有字符， Carrier Detect 或Request To Send 線上的一個(gè)字符到達(dá)或一個(gè)變化發(fā)生時(shí)。在這種情況下可以利用MSComm 控件的OnComm 事件捕獲并處理這些通信事件。

OnComm 事件還可以檢查和處理通信錯(cuò)誤， 以及所有通信事件和通信錯(cuò)誤的列表。

(2) 查詢方式

查詢方式實(shí)質(zhì)上還是事件驅(qū)動(dòng)， 但在有些情況下， 這種方式顯得更為便捷。在程序的每個(gè)關(guān)鍵功能之后， 可以通過檢查CommEvent 屬性的值來查詢事件和錯(cuò)誤。如果應(yīng)用程序較小，并且是自保持的， 這種方法可能是更可取的。通過比較故采用的是事件驅(qū)動(dòng)方式。

2.2 MSComm 控件屬性

CommPort 屬性：用于設(shè)置或返回串口號連接的串行端口號，Windows 將會(huì)利用該串口和外界通信。默認(rèn)值為1,即對COM1 進(jìn)行操作，最大值為16.

Settings 屬性：以字符串的形式設(shè)置或返回串口通信參數(shù)。包括串口通信的比特率，奇偶校驗(yàn)，數(shù)據(jù)位長度、停止位等。其默認(rèn)值是“9600,N,8,1”,表示串口比特率是9600bit/s,不作奇偶校驗(yàn)，8 位數(shù)據(jù)位，1 個(gè)停止位。

PortOpen 屬性：設(shè)置或返回串口狀態(tài)。值為True 時(shí)打開串口，值為False 時(shí)關(guān)閉串口。

InPut 屬性：從接收緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù)并清空該緩沖區(qū)，該屬性設(shè)計(jì)時(shí)無效，運(yùn)行時(shí)只讀。寄存器的特性是先進(jìn)先出。

OutPut 屬性：向發(fā)送緩沖區(qū)發(fā)送數(shù)據(jù)，該屬性設(shè)計(jì)時(shí)無效，運(yùn)行時(shí)只讀。

InBufferSize 屬性：設(shè)置或返回接收緩沖區(qū)的大小，缺省值為1024 字節(jié)。

Inputlen 屬性：設(shè)置或返回一次從接收緩沖區(qū)中讀取字節(jié)數(shù)。

Input Mode 屬性：設(shè)置或返回接收數(shù)據(jù)的類型。若值為0時(shí)則表示以文本形式讀取;若值為1 時(shí)則表示以二進(jìn)制形式讀取。通常PLC 和PC 構(gòu)成的通信系統(tǒng)都采用二進(jìn)制接收方式。

InBuffer Count 屬性：設(shè)置或返回接收緩沖區(qū)中等待計(jì)算機(jī)接收的字符數(shù)。當(dāng)將其值設(shè)為0 時(shí)，則輸入寄存器將被清空。

OutBufferSize 屬性：設(shè)置或返回發(fā)送緩沖區(qū)的大小，缺省值為512 字節(jié)。

OutBufferCount 屬性：設(shè)置或返回發(fā)送緩沖區(qū)中等待計(jì)算機(jī)發(fā)送的字符數(shù)。當(dāng)將其值設(shè)為0 時(shí)，則輸出寄存器將被清空。

Rthreshold 屬性：該屬性為一閥值。當(dāng)接收緩沖區(qū)中字符數(shù)達(dá)到該值時(shí)， MSComm 控件設(shè)置Commevent 屬性為ComEvReceive,并產(chǎn)生OnComm 事件。用戶可在OnComm 事件處理程序中進(jìn)行相應(yīng)處理。若Rthreshold 屬性設(shè)置為0,則不產(chǎn)生OnComm 事件。

SThreshold 屬性：在發(fā)生OnComm 事件之前傳輸緩沖區(qū)中的最小字符數(shù)。MSComm1.SThreshold = 0 數(shù)據(jù)傳輸事件不產(chǎn)生OnComm 事件;若設(shè)MSComm1.RThreshold = 1 則表示傳輸 緩沖區(qū)全空時(shí)， MSComm 控件產(chǎn)生OnComm 事件。

Handshaking 屬性：設(shè)置或返回硬件握手協(xié)議， 0 表示沒有握手協(xié)議， 不考慮流量控制;1 表示在數(shù)據(jù)流中嵌入控制符來進(jìn)行流量控制; 2 表示由信號線RTS 自動(dòng)進(jìn)行流量控制; 3 表示1、2 兩者皆可。

通信初始化程序如下：

If MSComm1.PortOpen > True Then

MSComm1.PortOpen=True

End If

MSComm1.CommPort = 1

MSComm1.Settings=“ 9600,N,8,1”

MSComm1.InputLen=0

MSComm1.InBufferCount=0

MSComm1.InputMode=comInputMode Binary

MSComm1. RThreshold =1

MSComm1.Handshaking=comNone

2.3 MSP430 單片機(jī)

就目前來看，高性能16 位單片機(jī)主要有凌陽系列、飛思卡爾系列、美國德州儀器(TI) 公司的MSP430 系列等類型的單片機(jī)。本文推薦選用美國德州儀器(TI) 公司的MSP430 系列單片機(jī)，MSP430 系列單片機(jī)是美國德州儀器(TI) 1966 年開始推向市場的一種16 位超低功耗的混合信號處理器(Mixed signal Processor) 稱之為混合信號處理器，主要是由于其針對實(shí)際應(yīng)用需求，把許多模擬電路、數(shù)字電路和微處理器集成在一個(gè)芯片上，以提供“單片”解決方案。隨著Flash技術(shù)的迅速發(fā)展，在2001 年7 月到2002 年又推出了帶LCD控制器的Flash 單片機(jī)F41X、F43X、F44X 系列。本系統(tǒng)所選的MSP43OF449 是一個(gè)16 位的、具有精簡指令集的、超低功耗的混合型單片機(jī)，自問世以來，由于它具有極低的功耗，豐富的片內(nèi)外設(shè)和方便靈活的開發(fā)手段，得到廣泛的應(yīng)用。

(1) 低電壓超低功耗工作電壓為1.8~3.6V,1MHz 的時(shí)鐘條件下運(yùn)行，耗電電流因不同的工作模式而不同。活動(dòng)模式為280uA,待機(jī)模式為1.1uA,掉電模式為0.1uA.具有16 個(gè)中斷源，并且可以任意嵌套，使用靈活方便。用中斷請求將CPU 喚醒只要6us,可編制出實(shí)時(shí)性特別高的源代碼;5 種節(jié)電模式;可將CPU 置于省電模式，用中斷模式喚醒程序。

(2) 強(qiáng)大的處理能力16 位精簡指令結(jié)構(gòu)，15Ons 指令周期，具有豐富的尋址方式，簡潔的27 條內(nèi)核指令以及大量的模擬指令;大量的寄存器以及片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器都可參加多種運(yùn)算;還有高效的查表處理方法。

(3) 豐富的片內(nèi)外設(shè)將大量的外圍模塊集成到片內(nèi)，稱之為片內(nèi)外設(shè)。不同型號器件的片內(nèi)外設(shè)不同，但其相同模塊的工作原理基本相同，主要的片內(nèi)外設(shè)有：時(shí)鐘模塊、I/O 端口、定時(shí)器、通信模塊、液晶驅(qū)動(dòng)模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、硬件乘法器、模擬比較器和Flash 存儲(chǔ)器等。MSP430 單片機(jī)的時(shí)鐘由高速晶體、低速晶體、數(shù)字控制振蕩器DCO、鎖頻環(huán)FLL 以及鎖頻環(huán)增強(qiáng)版本FLL+等構(gòu)成。

2.4 串口通信模塊

通用串行同步異步通信接口USART (Unversal SynchronousAsynchronous Receive/Transmit ) 是一個(gè)串行通道，它允許7或8 位串行位流經(jīng)預(yù)先編程的速率或外部時(shí)鐘確定的速率移入、移出MSP430.

USART 可進(jìn)行配置，以便同時(shí)支持同步( SPI) 與異步(UART) 操作，并且可從幾個(gè)內(nèi)部及外部時(shí)鐘源(與CPU 時(shí)鐘無關(guān)) 中進(jìn)行選擇，所用的是異步(UART) 操作。在UART 模式下，速率也可達(dá)到2Mbps.在UART 模式下，實(shí)現(xiàn)可靠通信至少要求每位3 或4 個(gè)時(shí)鐘。例如， 8MHz 時(shí)鐘除以4 可以支持高達(dá)2Mbps 的速率。波特率發(fā)生器是用波特率選擇寄存器和調(diào)整控制寄存器來產(chǎn)生串行數(shù)據(jù)位定時(shí)。

波特率的計(jì)算：波特率=BRCLK/(UBR+ ( M7+M6+M5+M4+M3+M2+M1+M0)) ;其中BRCLK 為晶振頻率，UBR 為分頻因子的整數(shù)，即晶振頻率除以波特率的整數(shù)部分，而M7,M6,M5,M4,M3,M2,M1,M0 分別為調(diào)整位，是分別寫在UMCTL 中的，如果置位，則對應(yīng)的時(shí)序時(shí)間只能波特率分頻器的輸入時(shí)鐘擴(kuò)展一個(gè)時(shí)鐘周期，每接受或發(fā)送一位，在調(diào)整控制寄存器的下一位被用來決定當(dāng)前位的定時(shí)時(shí)間。