RS485/RS232轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)的串行通信
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2.2PC機(jī)側(cè)RS485/RS232轉(zhuǎn)換器
的設(shè)計(jì)
RC機(jī)側(cè)RS485/RS232轉(zhuǎn)換器的電路如圖4所示。
該電路首先通過(guò)MAX490芯片將單片機(jī)側(cè)經(jīng)遠(yuǎn)距離傳輸?shù)碾娏鳝h(huán)信號(hào)轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS標(biāo)準(zhǔn)的電平信號(hào)，然后通過(guò)光隔6N137隔離，得到兩個(gè)同樣是與TTL/CMOS電平相兼容的電平信號(hào)；最后，經(jīng)RS232芯片轉(zhuǎn)換成 RS232電平：其中RS232電平的邏輯“0”的電平范圍為－5V～－15V，邏輯“1”的電平范圍為＋5V～＋15V。這里RS232電平轉(zhuǎn)換芯片選用MAXIM公司的MAX232A[4]，該芯片采用單電源(＋5V）供電，RS232電平由內(nèi)部電荷泵產(chǎn)生，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖5所示。
在RS485/RS232轉(zhuǎn)換器
的設(shè)計(jì)過(guò)程中需要特別注意的是電源的設(shè)計(jì)。單片機(jī)側(cè)和PC機(jī)側(cè)的RS485芯片理論上可共用一個(gè)電源。實(shí)際上，如果穩(wěn)壓電路安裝在單片機(jī)側(cè)，同時(shí)又將此電源直接拉至PC側(cè)的RS485/RS232轉(zhuǎn)換器中，由于電源線(xiàn)可能長(zhǎng)達(dá)上百米，電源線(xiàn)的線(xiàn)徑又不可能選得很粗。如此遠(yuǎn)距離的傳輸將會(huì)導(dǎo)致電源電壓在PC機(jī)側(cè)有一個(gè)很大的落差，這樣，有可能造成PC機(jī)側(cè)的MAX490或光隔IC702工作不正常。一個(gè)比較好的解決辦法是首先直接將單片機(jī)側(cè)變壓器輸出的交流信號(hào)經(jīng)長(zhǎng)距離傳輸至RS485/RS232轉(zhuǎn)換器，然后經(jīng)整流和穩(wěn)壓，作為PC機(jī)側(cè)MAX490和光隔 IC702的供電電源。此外，RS232和光隔左側(cè)的供電電源PCVCC可以利用PC機(jī)內(nèi)部開(kāi)關(guān)電源的＋5V輸出，或者由外部穩(wěn)壓電源提供。3、通信軟件的設(shè)計(jì)
利用上述硬件通信電路，可以實(shí)現(xiàn)符合RS485協(xié)議的串行通信，同時(shí)又對(duì)軟件的編寫(xiě)沒(méi)有任何額外要求，因?yàn)楸倦娐犯淖兞藗鬏斖ǖ赖男盘?hào)傳輸方式。單片機(jī)側(cè)的通信可以采用查詢(xún)方式或串行中斷方式。在電參數(shù)測(cè)試儀中，為了保證上位機(jī)和下位機(jī)之間時(shí)序的嚴(yán)格一致，我們采用了查詢(xún)方式，這部分程序的編寫(xiě)較簡(jiǎn)單，具體可參閱文獻(xiàn)[1][3]。PC機(jī)側(cè)WINDOWS環(huán)境下的通信程序，可直接利用VC＋＋提供的相應(yīng)于串口的API函數(shù)完成RS232 通信編程，具體可參閱文獻(xiàn)[2][3]。
由于數(shù)據(jù)傳輸是在強(qiáng)干擾的環(huán)境中進(jìn)行的，而且傳輸距離又較遠(yuǎn)，為了保證數(shù)據(jù)能高速、準(zhǔn)確傳輸，軟件編程時(shí)可以考慮對(duì)大批量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分組傳送，同時(shí)對(duì)每組數(shù)據(jù)進(jìn)行和校驗(yàn)，檢查其傳輸?shù)臏?zhǔn)確性。在實(shí)際使用中，設(shè)定每組數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)頭為單字節(jié)0AAH，中間為256個(gè)字節(jié)的采樣數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)最后一個(gè)字節(jié)為和校驗(yàn)結(jié)果。PC機(jī)每接收到一組數(shù)據(jù)，均要進(jìn)行再次和校驗(yàn)，，然后將PC機(jī)的校驗(yàn)結(jié)果和單片機(jī)的校驗(yàn)結(jié)果（該組數(shù)據(jù)的最后一個(gè)字節(jié)）相比較，若兩者不等則校驗(yàn)失敗，PC機(jī)給單片機(jī)發(fā)重傳命令，要求單片機(jī)重傳本組數(shù)據(jù)；若兩者相等則校驗(yàn)正常，PC機(jī)給單片機(jī)發(fā)確認(rèn)認(rèn)號(hào)，并準(zhǔn)備接收下一組采樣數(shù)據(jù)，單片機(jī)則開(kāi)始新一輪采樣。
4、實(shí)際應(yīng)用
在電參數(shù)測(cè)試儀的工作過(guò)程中，大約每隔一分鐘單片機(jī)和上位PC機(jī)之間就要經(jīng)過(guò)多次命令和數(shù)據(jù)的雙向傳遞，其數(shù)據(jù)量較大，每次約有7k字節(jié)左右。本系統(tǒng)單片機(jī)選用ATMEL公司的AT89C52，晶振頻率為110592MHz，串行通信方式為模式1，通信速率為57.6kBPS。上位機(jī)的通信和數(shù)據(jù)處理程序采用VC＋＋6.0編寫(xiě)。單片機(jī)和PC機(jī)之間的距離約100米左右，傳輸線(xiàn)由普通的多芯電源線(xiàn)替代，且經(jīng)過(guò)有電焊機(jī)、電動(dòng)機(jī)、高壓靜電發(fā)生器等頻繁起動(dòng)的場(chǎng)合。采用上述硬件通信電路，同時(shí)考慮編程時(shí)的軟件糾錯(cuò)，該儀器經(jīng)過(guò)多次24小時(shí)的不間斷運(yùn)行，都沒(méi)有發(fā)生過(guò)死機(jī)現(xiàn)象，工作一切正常。調(diào)試時(shí)，通過(guò)觀察上位PC機(jī)中設(shè)置的數(shù)據(jù)重傳計(jì)數(shù)器，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)重傳次數(shù)極少。
實(shí)踐證明本文設(shè)計(jì)符合RS485協(xié)議的串行通信電路，可以滿(mǎn)足高速率、高可靠、遠(yuǎn)距離的串行通信，同時(shí)價(jià)格又比較便宜，不失為一種較為理想的串行通信方案。
評(píng)論