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用PComm開(kāi)發(fā)PC機與單片機的通信程序
摘要：介紹了分布式控制系統中上位PC機與下位單片機異步串行通信的通信協(xié)議；同時(shí)介紹了在VC 6.0環(huán)境下用PComm編寫(xiě)的PC機通信程序來(lái)實(shí)現上位機和下位機異步串行通信的方法，給出了PComm編程實(shí)例和下位機程序模塊流程圖。在由一臺ＰＣ機（上位機）和多臺單片機（下位機）構成的分布式控制系統中，單片機主要負責實(shí)時(shí)數據采集，并將初步處理后的數據通過(guò)串行口傳送給ＰＣ機?以便由ＰＣ機串行口的命令對單片機進(jìn)行控制，同時(shí)通過(guò)打印機或顯示器向用戶(hù)隨時(shí)提供各種統計報表和整個(gè)控制過(guò)程的具體數據。在這樣的分布式控制系統中，單片機與微機之間的多路通信是整個(gè)系統的關(guān)鍵，本文將介紹在提高通信的準確性、可靠性和效率的前提下，用ＰＣｏｍｍ開(kāi)發(fā)ＰＣ機與單片機的通信程序的解決方案。
１ 通信協(xié)議
為了保證可靠的通信，必須有一套完善的通信協(xié)議。分布式控制系統中的每臺單片機均有唯一的番號。通信開(kāi)始時(shí)，先由ＰＣ機呼叫被叫單片機的番號，單片機在接收到微機的呼叫后，首先判斷是不是自己的番號，如果是，則發(fā)送呼叫應答信號，否則不予理睬。微機在接收到呼叫應答信號之后，將向單片機發(fā)出通信命令字符串。以下是上位ＰＣ機協(xié)議的格式：
單片機號單片機號命令碼命令碼停止標志其中，單片機號代表現場(chǎng)第幾臺單片機，占用１個(gè)字節，發(fā)送兩次的目的是為了防止干擾；命令碼則代表上位機向下位機發(fā)布的工作命令，它也占用１個(gè)字節，發(fā)送兩次的目的也是為了防止干擾。而停止標志則表明一次命令發(fā)送完畢。使用時(shí)可依據該標志判斷上位機的命令是否發(fā)送完畢。
下位機協(xié)議格式如下：
數據塊校驗位該格式中，數據塊為下位機上傳到上位ＰＣ機的數據。校驗位則用于ＰＣ機對收到的數據進(jìn)行奇偶校驗（占１個(gè)字節）。校驗正確后，可將數據寫(xiě)入內存，否則發(fā)出數據傳輸錯誤信息，以要求單片機重新傳輸數據。
另外，作為一個(gè)完整的通信協(xié)議，只有上述約定還不夠，還必須在發(fā)送和接收數據的時(shí)間間隔上加以限制。否則，很可能由于某些原因而造成無(wú)限制的等待對方應答，使整個(gè)系統處于工作不正常狀態(tài)，或者延誤其它動(dòng)作的處理。具體時(shí)間限制可根據通信內容、ＣＰＵ處理速度，再加上適當的余量來(lái)確定。
２ 單片機通信程序設計
設計單片機通信程序時(shí)，必須充分發(fā)揮單片機的效率。由于單片機多應用于實(shí)時(shí)性較強的控制場(chǎng)合，因此，應將及時(shí)響應和控制對象的動(dòng)作放在優(yōu)先考慮的位置，以盡量減少通信等輔助性操作所占用的ＣＰＵ時(shí)間�；谏鲜隹紤]，筆者在設計單片機通信程序時(shí)，將通信程序分為接收中斷處理程序、發(fā)送中斷處理程序和通信處理程序３部分，并將這３部分程序巧妙地進(jìn)行組合，從而構成整個(gè)單片機的通信程序。
２．１ 接收中斷處理程序
接收中斷處理程序主要負責接收微機發(fā)送到單片機接收緩沖區（不對數據進(jìn)行處理，以減少中斷占用的時(shí)間）的數據，當接收到規定的字符數或在一定等待時(shí)間內無(wú)后續數據之后，置接收完畢標志，以表明接收緩沖區中有待處理的數據并請求通信處理程序對其進(jìn)行處理。其流程圖如圖１所示。
２．２ 發(fā)送中斷處理程序
發(fā)送中斷處理程序主要負責向微機發(fā)送數據，發(fā)送中斷一般處于禁止狀態(tài)，只有在通信處理程序將需要發(fā)送的數據寫(xiě)入單片機的發(fā)送緩沖區，并將發(fā)送中斷置為允許方式后，發(fā)送中斷才開(kāi)始工作，并將緩沖區數據逐一發(fā)送給微機。當發(fā)送完指定長(cháng)度的數據后（發(fā)送緩沖區為空），發(fā)送中斷處理程序將發(fā)送中斷置為禁止（關(guān)閉）狀態(tài)，直到通信處理程序將其再一次開(kāi)放。其流程如圖２所示。
２．３ 通信處理程序
考慮到盡量減少通信中斷程序所占用的ＣＰＵ時(shí)間，通信處理程序被放在普通主循環(huán)中調用。只有在接收到上位機送來(lái)的一串數據，且接收完畢標志為“ＯＮ”時(shí)，才能真正進(jìn)行處理，否則不進(jìn)行處理。這樣就可利用送信后等待微機回答的時(shí)間進(jìn)行別的處理，從而消除了空等待時(shí)間，提高了ＣＰＵ的利用率。通信處理程序可根據通信處理狀態(tài)的不同來(lái)分別執行不同的路徑。在進(jìn)入相應路徑后，首先對接收緩沖區的內容進(jìn)行正確性檢查，檢查正確后再根據通信要求或協(xié)議規定對緩沖區的內容進(jìn)行處理（包括內存的寫(xiě)入和讀出），同時(shí)重新組織數據到發(fā)送緩沖區以向微機發(fā)送數據，最后退出通信處理程序以執行其它的程序。待接收中斷程序重新接收到數據并將接收完標志置為“ＯＮ”后，可重新進(jìn)入通信處理程序進(jìn)行處理。
３�。校脵C通信程序設計
在ＶＣ＋＋６．０環(huán)境下，利用ＰＣ機串口進(jìn)行通信的常用方法有兩種?第一是調用Ｗｉｎｄｏｗｓ ＡＰＩ?Ａｐｐｌｉ－ ｃａｔｉｏｎ Ｐｒｏｇｒａｍ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ?函數；第二是使用ＡｃｔｉｖｅＸ的ＭＳＣｏｍｍ控件。第一種方法需聲明及調用許多ＡＰＩ函數，十分煩瑣。而第二種方法是將ＡＰＩ函數封裝起來(lái)，這種方法雖較為簡(jiǎn)便，但不能滿(mǎn)足復雜情況下的通信要求。本文將介紹另外一種用ＰＣｏｍｍ處理ＰＣ機的串口通信方法。
ＰＣｏｍｍ是一種用于處理多進(jìn)程／多線(xiàn)程的串口通信軟件開(kāi)發(fā)工具，它提供了許多基于ＡＰＩ函數的命令集來(lái)處理串口通信，可以在Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋、Ｖｉｓｕａｌ Ｂａｓｉｃ、Ｄｅｌｐｈｉ ５．０等多種開(kāi)發(fā)工具下使用，且具有傳輸速度快、使用靈活方便等特點(diǎn)，能夠滿(mǎn)足復雜情況下的串口通信要求。
３．１ Ｐｃｏｍｍ的主要命令碼
ＰＣｏｍｍ的主要命令碼有以下幾種：
● ｓｉｏ ｏｐｅｎ(ｐｏｒｔ)；
用于設置并打開(kāi)串口，其中ｐｏｒｔ的１、２、３、４分別代表ＣＯＭ１、ＣＯＭ２、ＣＯＭ３、ＣＯＭ４。當返回值為０時(shí)，表示串口已經(jīng)打開(kāi)，否則為串口打開(kāi)出錯。
● ｓｉｏ ｃｌｏｓｅ(ｐｏｒｔ)；
關(guān)閉串口，當返回值為０時(shí),表示串口已經(jīng)關(guān)閉，否則為串口關(guān)閉出錯。
● ｓｉｏ ｉｏｃｔｌ(ｐｏｒｔ?ｂａｕｄ?ｍｏｄｅ)；
用于設置串口波特率、校驗位、數據位、停止位等參數。
● ｓｉｏ ｇｅｔｃｈ()；
從串口輸入緩沖區讀出一個(gè)字符，返回值為０表示已收到數據。
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