摘要:本文主要論述PC機(jī)與單片機(jī)之間實現(xiàn)異步串行通訊需要解決的問題以及如何利用C#提供的串行通訊SerialPort類來實現(xiàn)PC機(jī)與51單片機(jī)的通訊。

關(guān)鍵詞: SerialPort；串行通訊；波特率

1 引言

PC機(jī)具有強(qiáng)大的監(jiān)控和管理功能，而單片機(jī)則具有快速及靈活的控制特點，通過PC機(jī)的RS-232串行接口與外部設(shè)備進(jìn)行通訊，是許多測控系統(tǒng)中常用的一種通信解決方案。

在Microsoft.Net技術(shù)廣泛應(yīng)用的今天人們采用了許多方法在Visual Studio.Net中來編寫串口通訊程序:第一種方法是通過采用Visual Studio 6.0中原來的MSComm控件，這是最簡單、最方便的方法，但需要注冊;第二種方法是自己用API寫串口通信;第三種方法是采用微軟推出的最新版本Visual Studio 2005開發(fā)工具，NET Framework 2.0類庫中包含的SerialPort類，方便地實現(xiàn)了所需要串口通訊的多種功能。本文著重討論了Visual Studio 2005開發(fā)工具中SerialPort類的設(shè)計方法。

2 SerialPort類常用屬性、方法和事件

2.1 命名空間

System.IO.Ports命名空間包含了控制串口重要的SerialPort類，該類提供了同步I/O 和事件驅(qū)動的I/O、對管腳和中斷狀態(tài)的訪問以及對串行驅(qū)動程序?qū)傩缘脑L問。

2.2 串口的通訊參數(shù)

①通訊端口號：

[PortName]屬性獲取或設(shè)置通信端口，包括但不限于所有可用的COM端口，該屬性返回類型為String。

②通訊格式：

SerialPort類分別用[BaudRate]、[Parity]、[DataBits]、[StopBits]屬性設(shè)置通訊格式中的波特率、校驗位、數(shù)據(jù)位和停止位。

2.3 串口的打開和關(guān)閉

SerialPort類中打開關(guān)閉串口相應(yīng)的是調(diào)用類的Open()和Close()方法。

2.4 數(shù)據(jù)的發(fā)送和讀取

SerialPort類調(diào)用重載的Write和WriteLine方法發(fā)送數(shù)據(jù)，其中WriteLine可發(fā)送字符串并在字符串末尾加入換行符。讀取串口緩沖區(qū)的方法有許多，其中除了ReadExisting和ReadTo，其余的方法都是同步調(diào)用，線程被阻塞直到緩沖區(qū)有相應(yīng)的數(shù)據(jù)或大于ReadTimeOut屬性設(shè)定的時間值后，引發(fā)ReadExisting異常。

2.5 DataReceived事件

DataReceived事件在接收到了[ReceivedBytesThreshold]設(shè)置的字符個數(shù)或接收到了文件結(jié)束字符并將其放入了輸入緩沖區(qū)時被觸發(fā)。

3 PC機(jī)與8051實現(xiàn)串行通訊需要解決的問題

3.1 TTL電平與RS232電平的轉(zhuǎn)換

89C51單片機(jī)采用的是TTL電平且采用正邏輯[1]，而PC機(jī)采用RS232與外部設(shè)備進(jìn)行通訊，RS232采用負(fù)邏輯，因此MCS51單片機(jī)串行口與PC機(jī)的RS232接口相連進(jìn)行通訊時必須進(jìn)行電平的轉(zhuǎn)換。通常采用MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片。

3.2 單片機(jī)與PC機(jī)通訊時波特率的設(shè)定

PC機(jī)與51單片機(jī)雙方進(jìn)行通訊時必須采用相同的波特率，PC機(jī)的波特率默認(rèn)為9600b/s， 51系列單片機(jī)有兩個定時/計數(shù)器，四種工作方式，一般用定時器工作于方式2（可重新裝載的8位定時器/計數(shù)器）作為定時波特率發(fā)生器。因此單片機(jī)與PC機(jī)進(jìn)行異步通訊時的波特率可由公式3.1得出:

其中SMOD是單片機(jī)電源控制寄存器(PCON)中的位7，開機(jī)(RESET)時，SMOD的設(shè)定值為0，亦可用指令“ANL PCON，#7FH”清除為0。fosc為單片機(jī)的晶振頻率。根據(jù)需要的波特率即可得計數(shù)初值TH1。

4 單片機(jī)與PC機(jī)通訊時通訊協(xié)議的約定及部分初始化程序

在單片機(jī)與PC機(jī)的通訊中，單片機(jī)一般作為下位機(jī)負(fù)責(zé)從控制對象采集數(shù)據(jù)（如壓力、流量等），上位機(jī)則進(jìn)行現(xiàn)場可視化檢測。傳輸數(shù)據(jù)采用二進(jìn)制數(shù)據(jù)，上位機(jī)與下位機(jī)之間采用主從式通訊。以下給出單片機(jī)和VC# 環(huán)境下部分的通訊程序。

4.1 串口通訊協(xié)議約定

波特率為9600b/s，無奇偶校驗位，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)位為8位，停止位為1位，用串行口工作于方式1。單片機(jī)的晶振頻率fosc＝11.059MHz，定時器T1工作于方式2作為波特率發(fā)生器，根據(jù)計數(shù)初值的計算公式(3.1)可得計數(shù)初值TH1為0FDH 。

4.2 單片機(jī)的串行通訊程序

單片機(jī)串行通訊程序，給出了初始化程序:

ORG0000H

AJMP START;轉(zhuǎn)到初始化程序

ORG0023H

AJMP PGUART ;轉(zhuǎn)到串行中斷服務(wù)子程序

START: MOVSP，#60H ;堆棧指針初始化

MOVP0，#0FFH ;端口初始化

MOVP1，#0FFH

MOVP2，#0FFH

MOVP3，#0FFH

MOVTMOD，#20H;定時器T1工作于模式2，自動重裝載

MOVTH1，#0FDH;TH1、TL1初值為\"0FDH\"，9600bps

MOVTL1，#0FDH

MOVSCON，#50H;串行口工作于方式1，允許接收

SETB TR1 ;啟動定時器T1

SETB ES ;允許串行口中斷

SETB EA ;開總中斷

MAIN:...... ;主程序處理其他任務(wù)，等待串口中斷

AJMP MAIN

PAUSE:...... ;串口中斷服務(wù)子程序，接收處理數(shù)據(jù)

RETI

END

4.3 上位機(jī)的串行通訊程序

例：發(fā)送及接收數(shù)據(jù)的程序：

private void button1_Click(object sender， EventArgs e)

{

string a;

SerialPort Ser1 = new SerialPort(\"com1\"， 9600， Parity.None， 8， StopBits.One);

Try

{

Ser1.Open();

}

catch (InvalidOperationException ex)

{

MessageBox.Show(ex.ToString());

}

if (textBox1.Text == \"\")

{

MessageBox.Show(\"Err\");

Ser1.Close();

}

else

{

a=textBox1.Text;

try

{

//p.WriteLine(a);

p.Write(a);

}

catch(InvalidOperationException ex)

{

MessageBox.Show(ex.ToString());

}

textBox2.Text = Ser1.ReadByte().ToString();

Ser1.Close();

}

}

5 結(jié)束語

單片機(jī)與上位機(jī)的通訊在工業(yè)現(xiàn)場中應(yīng)用的比較廣泛，本文對C#提供的串行通訊SerialPort類來實現(xiàn)PC機(jī)與51單片機(jī)的通訊進(jìn)行了探討。實踐證明，這種方案是可行的，能保證雙方通訊正常。

參考文獻(xiàn)

[1]蔡朝洋.單片機(jī)控制實習(xí)與專題制作.北京航空航天大學(xué)出版社.

[2]張洪潤，易濤.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)教程.清華大學(xué)出版社.