淺談基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)串口通信

【摘 要】近年來(lái)，單片微型機(jī)方面的技術(shù)發(fā)展十分迅速，并且在許多工業(yè)控制系統(tǒng)中，工作人員已經(jīng)開(kāi)始使用單片機(jī)來(lái)控制系統(tǒng)中的溫度以及壓力參數(shù)等，對(duì)其進(jìn)行控制。PC機(jī)自身具備比較強(qiáng)大的監(jiān)控能力以及管理能力，單片機(jī)的主要特點(diǎn)是快速靈活，所以可以通過(guò)PC機(jī)串行接口和外界設(shè)備完成通信，該方式已經(jīng)被運(yùn)用到大部分監(jiān)測(cè)系統(tǒng)當(dāng)中。本文將對(duì)單片機(jī)視角下的數(shù)據(jù)串口通信進(jìn)行簡(jiǎn)要分析。

【關(guān)鍵詞】單片機(jī) 數(shù)據(jù)串口 異步通信

單片機(jī)的體積比較小，集成度較高，整體抗干擾能力比較強(qiáng)，而且可靠性較高，因?yàn)榫邆溥@些優(yōu)點(diǎn)，所以被應(yīng)用到各行各業(yè)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的使用人們發(fā)現(xiàn)，單片機(jī)存在著功能簡(jiǎn)單、管理難等缺點(diǎn)，所以在大部分場(chǎng)合當(dāng)中，都會(huì)將單片機(jī)與IBM-PC進(jìn)行聯(lián)合使用，組成相應(yīng)的通信系統(tǒng)。單片機(jī)主要負(fù)責(zé)對(duì)相關(guān)對(duì)象進(jìn)行控制，而后者則主要負(fù)責(zé)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行管理并且對(duì)其中的數(shù)據(jù)進(jìn)行深層次處理，所以要對(duì)多臺(tái)機(jī)器運(yùn)行中通信方面存在的問(wèn)題進(jìn)行解決，下文將主要對(duì)單片機(jī)數(shù)據(jù)串口通信進(jìn)行分析。

一、串口通信模塊

首先要保證傳輸方面的可靠性。串行通信通道從本質(zhì)上分析，屬于數(shù)據(jù)及指令的一個(gè)通道，所以串行通道上的每一個(gè)環(huán)節(jié)都必須有比較強(qiáng)的可靠性，而且要滿足傳輸環(huán)境的要求以及相關(guān)接口的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)椴煌涌诘臉?biāo)準(zhǔn)通常情況下只能滿足單一的工作環(huán)境才可以正常工作，所以必須要保證通信狀態(tài)以及校驗(yàn)碼等。其次要保證通信抗干擾性。我們選擇的標(biāo)準(zhǔn)接口，在不超過(guò)適用范圍的前提下都必須要具備較高的抗干擾能力，只有這樣才可以保證信號(hào)的正常傳輸。但是實(shí)際工作過(guò)程中，通信環(huán)境比較惡劣，所以要根據(jù)實(shí)際環(huán)境，對(duì)通信介質(zhì)以及接口進(jìn)行選擇，在選擇的過(guò)程中首先要考慮其自身的抗干擾能力，如果能力不足，適當(dāng)?shù)目梢圆扇∫恍┐胧┻M(jìn)行彌補(bǔ)。如果工作環(huán)境的噪聲污染比較嚴(yán)重，工作人員完全可以通過(guò)光纖介質(zhì)來(lái)減少噪聲對(duì)工作的產(chǎn)生的干擾，也可以配合光電隔離來(lái)提升系統(tǒng)安全性。標(biāo)準(zhǔn)串行接口自身電氣特征都可以滿足在可靠傳輸情況下最大的通訊速度以及傳輸?shù)木嚯x指標(biāo)，在通常情況下，這兩種標(biāo)準(zhǔn)都具有一定的相關(guān)性，如果降低通訊速度就可以增加通訊距離，提升通訊速度就會(huì)縮短通訊距離。

二、矩陣式鍵盤(pán)接口技術(shù)

矩陣式鍵盤(pán)接口技術(shù)屬于單片機(jī)數(shù)據(jù)串口通信當(dāng)中比較重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，本文主要對(duì)使用過(guò)程中比較常見(jiàn)的鍵盤(pán)去抖動(dòng)進(jìn)行闡述。為了保證鍵盤(pán)閉合一次，CPU進(jìn)行一次處理，就必須要對(duì)按鍵釋放時(shí)產(chǎn)生的抖動(dòng)進(jìn)行祛除，這也是該技術(shù)在實(shí)際使用過(guò)程當(dāng)中比較常見(jiàn)的一個(gè)問(wèn)題。鍵盤(pán)處理程序以及顯示處理是十分復(fù)雜的，因?yàn)檫@兩點(diǎn)在通常情況下都會(huì)占據(jù)整個(gè)應(yīng)用程序當(dāng)中大部分帶碼，重要性可見(jiàn)一斑。所以在進(jìn)行鍵盤(pán)編寫(xiě)之前，必須要先理清接下來(lái)的邏輯順序，使用比較少適合的算法對(duì)其進(jìn)行表示，表示之后再進(jìn)行編寫(xiě)，只有這樣才能保證代碼編寫(xiě)的質(zhì)量。

三、數(shù)據(jù)傳輸

在串行通信當(dāng)中，數(shù)據(jù)之間通常會(huì)在兩地之間傳輸，數(shù)據(jù)整體傳送速度會(huì)受到通信上方的設(shè)備配備性能以及所在地區(qū)通信線路的影響。從工業(yè)場(chǎng)合的角度來(lái)分析，9600bpa屬于比較常見(jiàn)的一種傳輸速度，通常情況下通信端口傳送數(shù)據(jù)屬于字符型的數(shù)據(jù)，如果將其用于文件傳輸，就要涉及到2進(jìn)制數(shù)據(jù)。從傳輸帶方向方面，我們可以將其分成三種傳輸模式，分別為單工傳輸、半雙工傳輸以及全工傳輸。不同的設(shè)備之間想要進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，就必須要找到一種雙方都可以接受的方式，只有這樣才能保證數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中不會(huì)發(fā)生沖突，減少產(chǎn)生數(shù)據(jù)錯(cuò)誤的概率。我們常見(jiàn)的串行通信一般情況下分成異步方式和同步方式。本文將主要對(duì)異步通信進(jìn)行分析。

異步方式主要指在通信系統(tǒng)當(dāng)中，數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程中大多使用獨(dú)立的字節(jié)進(jìn)行傳輸，而且每一個(gè)字節(jié)的前面都存在起始信號(hào)，并且在字節(jié)的后面都會(huì)出多一個(gè)終止信號(hào)，從而構(gòu)成一幀的數(shù)據(jù)。一般情況下，位于標(biāo)記位置的傳輸線都是空白狀態(tài)，表示字節(jié)已經(jīng)開(kāi)始傳輸，在傳輸?shù)淖詈?，使用終止位，讓熱傳輸線回到最一開(kāi)始的標(biāo)志狀態(tài)下，在這種情況下準(zhǔn)備發(fā)送下一字符，所以起始位通常占用一個(gè)位置，字符編碼會(huì)占據(jù)7個(gè)位置，如果第八位屬于奇偶校驗(yàn)位置，則停止位可以占據(jù)一位至兩位，通過(guò)一系列數(shù)據(jù)我們可以發(fā)現(xiàn)， 一幀的數(shù)據(jù)在正常情況下是10-11位構(gòu)成的。使用該方式進(jìn)行字符表示，那么字符就可以不斷的進(jìn)行傳送，在數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程當(dāng)中，CPU和外設(shè)二者之間需要有相關(guān)規(guī)定。

分別為字符格式以及波特率。因?yàn)楫惒酵ㄐ诺膫鬏斝时容^低，所以在字符傳輸之前都必須要添加一些具有標(biāo)志性的信息。異步通信比較適合在慢速場(chǎng)合使用。異步通信這種通信方式，如果雙方的時(shí)鐘存在誤差，則字符之間停止間隔就會(huì)給誤差提供出相應(yīng)的緩沖余地，所以在實(shí)際使用過(guò)程當(dāng)中，允許系統(tǒng)存在小頻率飄逸，這一點(diǎn)是其余模式所不具備的。異步通信的傳輸率在常規(guī)情況下約為50-9600波特，結(jié)合異步通信的特點(diǎn)，我們通常情況下將其使用在計(jì)算機(jī)以及CRT、打印機(jī)之間進(jìn)行通信。

四、結(jié)束語(yǔ)：

本文主要對(duì)單片機(jī)視角下的數(shù)據(jù)串口通信進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析，從矩陣式鍵盤(pán)接口技術(shù)、串口通信模塊、數(shù)據(jù)傳輸三個(gè)方面進(jìn)行了進(jìn)一步的論證，結(jié)合筆者自身掌握知識(shí)及工作經(jīng)驗(yàn)提出相應(yīng)結(jié)論，旨在為我國(guó)該行業(yè)的發(fā)展提供一份實(shí)際工作及設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，以作參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]王振友，宗風(fēng)強(qiáng).在Visual Basic6.0下實(shí)現(xiàn)組態(tài)王與單片機(jī)的串口通信[J]. 山東省計(jì)算機(jī)學(xué)會(huì)2012年信息技術(shù)與信息化研討會(huì)論文集（二）.中國(guó)會(huì)議.

[2]張佳瑞.基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集和無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計(jì)[D]. 西南交通大學(xué)碩士學(xué)位論文，2013：07-09.

[3]陶杰，吳小紅.一種微機(jī)單片機(jī)模型多機(jī)串口通信的實(shí)現(xiàn)[J] 紹興文理學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2011，07（12）：122-124.

[4]楊旭東，徐海亭，王俊.基于LabVIEW被動(dòng)接收型串口通信數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)[J].計(jì)算機(jī)與現(xiàn)代化，2011，07（12）：147-148.

[5]張瑞，廉保旺.Delphi環(huán)境下批數(shù)據(jù)串口通信的直接實(shí)現(xiàn)方法[J].計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2012，04（11）：111-113.