基于VC實現(xiàn)MSP430與PC之間的異步串行通信*

李 薇，耿淑琴

（北京工業(yè)大學(xué) 集成電路與系統(tǒng)集成實驗室，北京 100124）

隨著單片機技術(shù)的發(fā)展，MSP430單片機在工業(yè)控制系統(tǒng)中對溫度、壓力和流量等參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測和控制的應(yīng)用越來越多。PC具有強大的監(jiān)控和管理功能，而單片機則具有快速及靈活的控制特點，通過PC的RS-232串行接口與外部設(shè)備進(jìn)行通信是許多測控系統(tǒng)中常用的通信解決方法。它不僅利用了單片機實時控制的特點還充分發(fā)揮了PC運算能力強和存儲容量大的優(yōu)勢。在日常應(yīng)用中通常需要進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)計算，而MSP430運算能力有限，必須借助PC強大的數(shù)據(jù)處理能力，因此實現(xiàn)MSP430與PC之間的可靠數(shù)據(jù)傳輸變得尤為重要[1]。

本文將使用MSP430的同步∕異步串行模塊（USART）與計算機進(jìn)行串口通信。PC的通信軟件采用Visual C++6.0編寫，具體是利用MSComm控件完成與MSP430單片機的通信。

1 異步串行通信的概念

MSP430與PC之間的異步串行通信采用RS-232串行接口電路實現(xiàn)，利用PC的串行接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。在異步通信中，數(shù)據(jù)是逐幀傳送的，其數(shù)據(jù)格式如圖1所示。

圖1 異步通信中的數(shù)據(jù)格式

在幀格式中，一個字符由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗位和停止位4部分組成。首先是一個起始位“0”，然后是5～8 bit數(shù)據(jù)（規(guī)定低位在前，高位在后），接下來是奇偶校驗位，最后是停止位“1”。起始位“0”信號只占用1 bit，用來通知接收設(shè)備一個待接收的字符開始到來，在不傳送字符時，線路上應(yīng)保持為“1”。接收端不斷檢測線路的狀態(tài)，若連續(xù)為“1”以后又檢測到一個“0”，就知道要發(fā)來一個新字符，應(yīng)立即準(zhǔn)備接收[2]。

2 接口器件介紹

2.1 電平轉(zhuǎn)換芯片

PC與MSP430通信使用RS-232串行總線標(biāo)準(zhǔn)。典型的RS-232信號在正負(fù)電平之間擺動，在發(fā)送數(shù)據(jù)時，發(fā)送端驅(qū)動器輸出正電平電壓范圍為+5 V～+15 V，負(fù)電平為-15 V～-5 V。當(dāng)無數(shù)據(jù)傳輸時，線上為TTL電平，從開始傳送數(shù)據(jù)到結(jié)束，線上電平從TTL電平到RS-232電平再返回TTL電平。接收器典型的工作電平為+3V～+12 V與-12 V～-3 V之間。如此高的電壓是不能和單片機直接相連的，所以必須進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。本文利用LTC1385來實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換[3]，它是德州儀器推出的一款兼容RS-232標(biāo)準(zhǔn)的芯片。該芯片供電電壓為3.3 V，與MSP430的3.3 V供電電壓匹配。LTC1385芯片內(nèi)部亦有兩路發(fā)送器和兩路接收器，本文只用到其中的一組。

2.2 信號接口介紹

PC都有串行接口，一般用RS-232接口。與RS-232相匹配的連接器有DB-25、DB-15和DB-9，其引腳各不相同。本文使用DB-9作為提供I/O卡或主板上COM1和COM2兩個串行接口的連接器，提供異步通信的9個信號。

3 硬件電路設(shè)計

3.1 PC與MSP430的串行通信原理圖

PC與MSP430串行通信原理圖如圖2所示，整個系統(tǒng)由PC、MSP430和LTC1385 3個部分組成。由于PC與MSP430串行通信時采用RS-232協(xié)議，因此不管是單片機向PC發(fā)送數(shù)據(jù)，還是PC向單片機發(fā)送數(shù)據(jù)都必須通過LTC1385進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換[4]。在電路連接時，PC的串口輸出應(yīng)對應(yīng)MSP430的串口輸入。

圖2 串行通信原理圖

3.2 系統(tǒng)電路連接圖

整個系統(tǒng)電路連接圖可分為兩個部分：MSP430串口與LTC1385之間的連接以及LTC1385通過DB-9型連接器與PC的串口的連接，如圖3所示。將MSP430的“UTXD0”引腳和 LTC1385 的“TR1IN”引腳相連，MSP430的“URXD0”引腳和 LTC1385 的“RX1OUT”引腳相連，即將MSP430的輸入引腳和LTC1385的輸出引腳相連，將MSP430的輸出引腳和LTC1385的輸入引腳相連。

圖3 系統(tǒng)電路連接圖

LTC1385通過DB-9型連接器和PC的串口相連，具體實現(xiàn)要選用標(biāo)準(zhǔn)的串口線將LTC1385同PC的COM1口連接。

4 程序設(shè)計

整個程序設(shè)計分為PC的通信程序和MSP430的通信程序兩部分。由于MSP430的通信程序采用匯編語言編寫，其代碼在各種環(huán)境下都大同小異，因此這里重點介紹PC通信程序的編寫。

VC實現(xiàn)串行通信有3種途徑：利用MSComm控件或者是利用CSerialPont類進(jìn)行串口通信，以及利用WinAPI函數(shù)對串口進(jìn)行操作[5]。以下重點介紹在Visual C++6.0開發(fā)環(huán)境下利用MSComm控件實現(xiàn)串行通信的方法。

編程采用基于對話框的主體程序框架結(jié)構(gòu)，串口通信部分采用MSComm控件完成。具體步驟如下：

（1）創(chuàng)建工程。打開Visual C++6.0編程環(huán)境，新建一個工程，并輸入相應(yīng)的工程名和該工程所在的路徑。

（2）添加相應(yīng)的資源。為了能在友好的界面下對程序進(jìn)行操作，必須為應(yīng)用程序添加相應(yīng)的資源，本文中只添加了通信程序必要的控件。添加兩個“EDIT”控件，一個用來輸入發(fā)送給單片機的數(shù)據(jù)，一個用來顯示接收單片機傳來的數(shù)據(jù)。添加一個“發(fā)送”按鈕用來確定何時發(fā)送。本文的串口通信是通過MSComm控件完成的，所以還需要添加MSComm控件，添加完后，還需對其進(jìn)行相關(guān)設(shè)置。對MSComm控件的設(shè)置一定要根據(jù)計算機外圍的單片機來設(shè)置合理的參數(shù)，否則無法保證正常的串口通信。本文的MSComm控件設(shè)置界面如圖4所示。

圖4 MSComm控件的設(shè)置界面

（3）添加成員變量。應(yīng)用程序上的控件負(fù)責(zé)接收輸入或者顯示輸出，應(yīng)用程序后臺的成員變量來管理這些數(shù)據(jù)，添加好資源后還要讓控件和成員變量關(guān)聯(lián)起來。成員變量添加界面如圖5所示。

圖5 成員變量添加界面

（4）消息映射。當(dāng)單片機通過串口向PC發(fā)送數(shù)據(jù)或者單擊“發(fā)送”按鈕時，都激發(fā)了 Windows消息，應(yīng)用程序的窗口將收到這些消息，然后檢查應(yīng)用程序是否處理這些消息函數(shù)，為了處理這些函數(shù)必須添加相應(yīng)的消息映射。

（5）添加程序執(zhí)行代碼。添加消息映射后只是給出了一個處理這些消息的函數(shù)的框架，具體的處理代碼必須由用戶來添加，限于篇幅本文只給出以下需要添加的部分代碼。

編譯之后，PC上的應(yīng)用程序運行結(jié)果如圖6所示。

MSP430與PC的串行通信被廣泛應(yīng)用于各種控制系統(tǒng)中。本文提出了一種實現(xiàn)該串行通信的方法，并給出了具體的電路原理圖和通信程序。實踐證明，利用VC開發(fā)通信系統(tǒng)，從底層到上層直接面向用戶，具有很強的調(diào)試功能。本文為PC與MSP430串行通信的實現(xiàn)提供了一個很好的參考。

[1]胡大可.MSP430系列FLASH型超低功耗16位單片機[M].北京：北京航空航天出版社，2001.

[2]于萬民.PC機與PIC單片機串行通訊的實現(xiàn)[J].現(xiàn)代電子技術(shù)，2000（8）：12-16.

[3]吳懷超.MCS-51 MSP430與 PC間串行通訊比較 [J].微處理機，2009（6）：20-23.

[4]吳懷超，周勇，趙麗梅.基于匯編語言的 MSP430與上位機間串行通訊的實現(xiàn)[J].儀表技術(shù)與傳感器，2010（8）：62-65.

[5]鄭慧，范忠誠.零基礎(chǔ)學(xué)Visual C++[M].北京：機械工業(yè)出版社，2010.