利用RS-485通讯协议实现PC机与单片机的多点通讯

时间:2007-04-18
摘 要 介绍一种RS485接口芯片MAX485,利用此芯片可以很方便地实现PC机与单片机之间的串行通讯,同时给出PC机与单片机实现多点通讯的实例。
关键词 RS485串行通讯多点通讯
    随着数据采集系统的广泛应用,通常由单片机构成的应用系统,如仪器仪表、智能设备等,都需要与PC机之间交换数据,实现与PC机之间的通讯功能,以充分发挥PC和单片机之间的功能互补,资源共享的优势。以往常用的RS232协议在很大程度上已不能满足设计的要求,如传输速率慢,传输距离短,传输信号易受外界的干扰等缺点。本文介绍一种性能优越的RS485接口芯片,以及如何利用此芯片实现单片机与PC机之间的远程通讯,并讨论将其功能进行扩充,实现PC机管理单片机阵列的功能。 
1 RS-485协议简介及MAX485芯片介绍
    由于RS232的种种缺点,新的串行通讯接口标准RS449被制定出来,与之相对应的是RS485的电气标准。RS485是美国电气工业联合会(EIA)制定的利用平衡双绞线作传输线的多点通讯标准。它采用差分信号进行传输;传输距离可以达到1.2 km;可连32驱动器和收发器;接收器灵敏度可达±200 mV;传输速率可达2.5 Mb/s。由此可见,RS485协议正是针对远距离、高灵敏度、多点通讯制定的标准。
 
    MAX485接口芯片是Maxim公司的一种RS485芯片。
    采用单一电源+5 V工作,额定电流为300 μA,采用半双工通讯方式。它完成将TTL电平转换为RS485电平的功能。其引脚结构图如图1所示。从图中可以看出,MAX485芯片的结构和引脚都非常简单,内部含有一个驱动器和接收器。RODI端分别为接收器的输出和驱动器的输入端,与单片机连接时只需分别与单片机的RXDTXD相连即可;/REDE端分别为接收和发送的使能端,当/RE为逻辑0时,器件处于接收状态;当DE为逻辑1时,器件处于发送状态,因为MAX485工作在半双工状态,所以只需用单片机的一个管脚控制这两个引脚即可;AB端分别为接收和发送的差分信号端,当A引脚的电平高于B时,代表发送的数据1;当A的电平低于B端时,代表发送的数据为0。在与单片机连接时接线非常简单。只需要一个信号控制MAX485的接收和发送即可。同时将AB端之间加匹配电阻,一般可选100Ω的电阻。
2用PC机实现与8031单片机的多点通讯
   用8031单片机实现与PC机之间的通讯时,必须使用电平转换接口芯片,因为单片机输出的是TTL电平,必须经过电平转换才能和PC机的一致。本文中采用的是RS-485协议,所以单片机需要采用RS-485接口;而在PC机侧使用的是RS-232与RS-485的电平转换接口。在本文中采用的是武汉新特电子公司的电平转换接口,该接口使用简便、无需外加电源、数据传输速率可达10 Mb/s,而且不用任何软件初始化和修改。另外实现多点通讯还需要了解器件的驱动能力,当器件的驱动能力足够大时,我们就可以根据需要加入所需要的节点。
    本文中所举的例子就是利用一台PC控制64块单片机的工作,采用多点通讯形式。通过发送控制字和工作方式字给相应的单片机,使其进行相应的操作。单片机在接收到数据后,进行数据的采集工作,等到PC机再发指令,将采集到的数据反馈给PC机,PC机对数据进行分析和计算。
  
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    PC机的程序可以采用Windows下任何一种面向对象的语言来编写,它比在DOS下的利用串口中断的方式进行更加简便,应用程序将控制权交向串口的驱动程序,接收和发送的中断完全由串口驱动程序来控制,减轻了编写过程中的很多麻烦。本程序中选用的是Delphi的串口通讯控件Spcomm来实现。参数的设置可以自动完成。单片机采用中断工作方式,用汇编语言编写,通讯波特率为12 kb/s,由于要和PC机进行通讯,选用110592 MHz晶振,保证和PC机的波特率完全一致,避免由于波特率不同引起的收发错误。为了配合多机工作方式,选用工作方式3。单片机的通讯流程图如所示。
screen.width-333)this.width=screen.width-333" border=0>
    下面给出用Delphi编制的通讯程序和单片机的接收和发送程序。
    单片机初始化子程序:
    单片机接收子程序:
        REPT:CLRRI
                  MOVA,SBUF
                  MOV@R0,A
                  RET
    在程序编写过程中,为了保证接收和发送数据的正确性,我们加入了CRC校验程序,另外PC机发送给单片机的是ASCII码形式的数据,同样需要经过简单的变换,在此均作了省略。利用RS485协议进行串行通讯,可以保证快速、稳定远距离地传输数据。在目前以及以后的工业控制和其他方面必将得到越来越多的应用。

  
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