單片機在波特率變換器中的應用
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在一些復雜的系統(tǒng)中，系統(tǒng)與分系統(tǒng)、分系統(tǒng)與設備等之間存在數(shù)據(jù)的傳遞問題，往往采用通信的方式來解決。由于分系統(tǒng)、沒備等通信波特率的不同，特別是一些特殊波特率設備的存在，使得系統(tǒng)中設備間的相互通信不易實現(xiàn)。例如，在一個系統(tǒng)中，上位機接收某一設備的數(shù)據(jù)，如圖1所示，設備l和設備2采用的是172．8
kbps的波特率，而上位機用vb編程，其通信波特率為115．2 kbps、128 kbps或256 kbps，等，這樣設備之間就不能相互通信，給設計帶來困難。為了解決上述問題，采用雙單片機電路，設計了波特率變換器，將接收波特率為172．8
kbps的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成波特率為115．2 kbps的輸出，從而使不同波特率設備之間的通信成為可能。
1 波特率變換電路
波特率變換電路如圖2所示。電路采用2片單片機89c5l作為電路的核心，利用單片機的uart串行口與相關設備通信。單片機u1_l．(接波特率低的設備)與波特率為115．2 kbps的設備通信，單片機u2_h(接波特率高的設備)與波特率為172．8 kbps的設備通信。ul_i，與u2_h的通信采用并行口方式，以加快ul_i。與u2_h之間數(shù)據(jù)傳遞的速率。u1_l與u2_h的通信可以采用中斷查詢的方式，也可以采用握手查詢的方式進行數(shù)據(jù)傳遞。
電路采用2片75176接口驅(qū)動芯片組成一個rs-422通信接口。u3和u4組成的通信接口與115．2 kbps的設備相連，u5和u6組成的通信接口與172．8
kbps的設備相連，通信接口采用中斷技術。波特率變換器工作原理如下：u1_i。從串行口收到設備的數(shù)據(jù)后，從pl口輸出數(shù)據(jù)，并通知u2_h取數(shù)，u2_h取到數(shù)據(jù)后向設備發(fā)出數(shù)據(jù)，同時通知ul_i．已取走數(shù)據(jù)，為u1一l下一次輸出數(shù)據(jù)做準備。當u2_h從串行口收到設備的數(shù)據(jù)后，查詢u1_i，是否允許接收數(shù)據(jù)，如允許接收數(shù)據(jù)，u2_h從p1口輸出數(shù)據(jù)，并通知ul_l取數(shù)，ul_l取到數(shù)據(jù)后向設備發(fā)出數(shù)據(jù)，同時通知u2_h已取走數(shù)據(jù)，為u2_h下一次輸出數(shù)據(jù)做準備；如ul_l不允許接收數(shù)據(jù)，則u2_h暫緩送數(shù)。
2 波特率變換器的應用
波特率變換器在應用中，根據(jù)使用情況可以分為單向傳送和雙向傳送。兩單片機之間的數(shù)據(jù)傳遞可以采用中斷方式．也可以采用查詢方式。如采用查詢方式，編程時利用p2口的幾位作為查詢信號，實現(xiàn)單向或雙向傳送。
2．1 單向傳送
單向傳送就是通信口的數(shù)據(jù)流只向一個方向，即從ul_l接收到的數(shù)據(jù)，從u2_h發(fā)送出去，或從u2_h接收到的數(shù)據(jù)，從ul_l發(fā)送出去。用這種方式進行軟件編程比較簡單。現(xiàn)以u1_l只接收外部設備數(shù)據(jù)，u2_h只向外部設備發(fā)送數(shù)據(jù)，采用查詢方式為例，兩單片機之間數(shù)據(jù)傳送的流程圖如圖3所示。其中ul_l的p2．2作為向u2_h傳送新數(shù)據(jù)的查詢信號(u2_h的p2．5)，p2．2=“0”表示有新的數(shù)據(jù)，p2．2=“1”表示沒有新的數(shù)據(jù)；u2_h的p2．2作為接收u1_l數(shù)據(jù)的查詢信號(u1_l的p2．5)，p2．2=“o”表示可以接收新的數(shù)據(jù)，p2．2=“1”表示不能接收新的數(shù)據(jù)。如果采用中斷方式，兩單片機的查詢信號更簡單，只要ul_l查詢u2_h是否可以接收數(shù)據(jù)的信號就可以，u2_h無需查詢u1_l的查詢信號。
2.2 雙向傳送
雙向傳送就是通信口可以同時接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)流是雙向的，ul_l和u2_h既接收數(shù)據(jù)也發(fā)送數(shù)據(jù)。這種方式軟件編程比較復雜，特別是雙向傳送數(shù)據(jù)采用查詢方式時。單片機之間的查詢信號就更加復雜了。現(xiàn)以雙向查詢方式為例，兩單片機之間數(shù)據(jù)傳送的流程圖如圖4所示，u2_h的流程與u1_l一樣。其中u1_l向u2_h傳送數(shù)據(jù)時的查詢信號與單向傳送的定義一樣，u2_h的p2．3作為向u1_l傳送新數(shù)據(jù)的查詢信號(u1_l的p2．4)，p2．3=“0”表示有新的數(shù)據(jù)，p2．3=“l(fā)”表示沒有新的數(shù)據(jù)；ul_l的p2．3作為接收u2_h數(shù)據(jù)的查詢信號(u2_h的p2．4)，p2．3=“o”表示可以接收新的數(shù)據(jù)，p2．3=“1”表示不能接收新的數(shù)據(jù)。如果采用中斷方式，查詢信號可以減少，編程可以簡化。
2.3 應用時的注意事項
兩個單片機之間的握手方式如果采用中斷，由于u2_h向外部發(fā)送數(shù)據(jù)比u1_l接收外部數(shù)據(jù)快，ul_l向u2_h傳送數(shù)據(jù)時，無需考慮u2_h的狀態(tài)，而u2_h向u1_l傳送數(shù)據(jù)時，由于u2_h接收外部數(shù)據(jù)比u1_l向外部發(fā)送數(shù)據(jù)快，u2_h必須查詢ul_l的狀態(tài)，即u1_l是否處于接收u2_h數(shù)據(jù)的狀態(tài)，否則，u2_h就不能向ul_l傳送數(shù)據(jù)。
若作為rs_485通信接口使用，只需對圖2中的電路稍做改動，增加對75176芯片的讀寫控制，同時兩個單片機中與主通信設備相連的單片機作為主機，通過p2口的一位來協(xié)調(diào)兩個單片機是接收數(shù)據(jù)還是發(fā)送數(shù)據(jù)。
值得注意的是，該波特率變換器在不同的應用中會受到一定的限制，在使用時要注意下面幾點：①波特率很高時，要考慮單片機串行口能否實現(xiàn)；②從波特率高的向波特率低的變換時，要考慮波特率低的單片機能否實現(xiàn)不丟數(shù)據(jù)的發(fā)送；③當雙向變換時，既要考慮上述情況，還有考慮程序的大小，以及執(zhí)行時間對雙向傳送數(shù)據(jù)的影響，計算兩個單片機能否實現(xiàn)不丟數(shù)據(jù)的變換，在時間上要留有余量；④在查詢時，要注意握手信號的關系，不要對同一數(shù)據(jù)產(chǎn)生重復讀取，以至于數(shù)據(jù)重復；⑤波特率不同時，單片機可以選用不同的晶振頻率。
2.4 實例及源程序
在實際使用中若碰到如圖1所示的情況，需要波特率變換器將坡特率為172.8kbps的通信數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成波特率為115.2kbps，再向上位機傳送。實際使用的電路如圖2所示。在該實例中，為了防止局部時刻接收數(shù)據(jù)比發(fā)送快而丟失數(shù)據(jù)，再u2_h單片機的程序中，加入了8個數(shù)據(jù)區(qū)作為接收數(shù)據(jù)存放緩沖區(qū)。
3 結(jié)論
通過長時間的通信實驗和實際應用，設計的波特率變換器方案可行，通信可靠，沒有出現(xiàn)數(shù)據(jù)丟失的情況。在一些系統(tǒng)中，由于通信波特率特殊，在設備之間通信存在波特率不匹配時，通過波特率變換器，可以實現(xiàn)不同波特率設備之間的通信。通過更改單片機的晶頻振率，可以滿足各種波特率（在單片機允許的范圍內(nèi)）的轉(zhuǎn)換。
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