單片機技術(shù)在多機通信系統(tǒng)設(shè)計中的應(yīng)用

張衛(wèi)兵　龍凱

摘要：近年來我國社會經(jīng)濟取得了飛速發(fā)展，各種科學(xué)技術(shù)水平也有了很大提高，在這樣的時代背景下，人們最常用的一種科學(xué)技術(shù)就是網(wǎng)絡(luò)通信?，F(xiàn)代人們對通信產(chǎn)品的需求也有了很大改變，為了確保通信系統(tǒng)可以高速、及時、正常通訊，必須一個健全、有效的控制系統(tǒng)有效控制、檢測網(wǎng)絡(luò)通訊、數(shù)據(jù)傳輸以及工業(yè)自動化等操作。單片機技術(shù)憑借其自身諸多優(yōu)點目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于通信領(lǐng)域中，對于確保通信穩(wěn)定性具有極其重要的現(xiàn)實意義。本文主要介紹了單片機技術(shù)的相關(guān)情況，并且分析了單片機技術(shù)應(yīng)用于多機通信系統(tǒng)設(shè)計中的實際情況。

關(guān)鍵詞：單片機技術(shù)；多機通信系統(tǒng)設(shè)計；實際應(yīng)用分析

中圖分類號：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2016）18-0243-02

隨著信息技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展以及廣泛應(yīng)用，社會各領(lǐng)域工作效率都得到了很大提高，與此同時也大大促進了通信技術(shù)的發(fā)展。單片機屬于微型計算機的分支之一，具有性價比高、自身體積比較小等優(yōu)勢，目前被廣泛于家用電器、通信技術(shù)、金融、交通、機械制造以及工業(yè)控制等諸多領(lǐng)域中。目前單片機的單機控制已經(jīng)無法滿足社會發(fā)展的實際需求，未來應(yīng)用單片機實現(xiàn)多機協(xié)調(diào)工作是一種必然發(fā)展趨勢。多機通信主要指的是至少由2臺單片機組成一個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，利用串行通信方式最終控制某個過程，實現(xiàn)多機通信的關(guān)鍵就是多機間相互傳輸數(shù)據(jù)信息、相互通信。下面筆者主要研究分析了單片機技術(shù)應(yīng)用于多機通信系統(tǒng)設(shè)計中的實際情況，希望能夠提高多機通信系統(tǒng)性能，為人們提供更好的服務(wù)。

1 多機通訊的相關(guān)介紹

主從式多機型屬于一種分散型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，不僅使用比較靈活，而且接口比較簡單，下面筆者重點介紹這種主從式多機型。

1.1 軟件中斷型主從式多機通信

關(guān)于主從式多機通信程序，目前主要有兩種不同的編寫方法：①軟件中斷法。也就是指每一個從機接收到主機發(fā)送過來的地址，在R1置“1”，當(dāng)從機開始響應(yīng)串行口中斷以后，就可以在中斷服務(wù)程序和主機保持通信、聯(lián)絡(luò)。②查詢法。也就是通過查詢T1、R1狀態(tài)使從機接收、發(fā)送數(shù)據(jù)。

1.2 主從式多機通信的基本原理

主從式多機系統(tǒng)中，主機只會有一臺，但是往往會配置多臺從機。主機可以向從機傳送信息，而且進入到相應(yīng)的中斷服務(wù)程序中。每一臺從機在中斷服務(wù)程序中可以將自己接收的從機地址及其本機地址進行對比。如果從機對比不等的話，會退出中斷服務(wù)程序（但SM2依然是1），對比成功的話就說明從機是主機尋址通信的。被主機尋址的從機，在中斷服務(wù)程序中會令SM2為0，這樣可以更好的接收命令或者數(shù)據(jù)。具體的過程步驟如下：①主機設(shè)置SM2為0，每個從機SM2為1，這樣便于更好的接收主機發(fā)送的地址。②主機將地址發(fā)送給從機的過程中，需要將第9數(shù)據(jù)位設(shè)為1，這樣就可以指示從機來接收該地址。③當(dāng)SM2、RB為1，而R1為0的過程中，每個從機就可以接收到主機傳送的從機地址，并且進入到相應(yīng)的中斷服務(wù)程序中對比本機地址，從而最終確認(rèn)到底是不是被尋址從機。④被尋址從機根據(jù)相應(yīng)指令將SM2清除，從而正常接收數(shù)據(jù)，然后將自己接收到的相應(yīng)從機地址發(fā)送回主機，讓主機進行核對。如果從機未被尋址，SM2始終為1，而且會在中斷服務(wù)程序中退出。⑤主機與被尋址完成數(shù)據(jù)通信以后，被尋址從機完成通信后會讓SM2重新變成1，然后會在中斷服務(wù)程序中退出，繼續(xù)等到下一次通信。

2 單片機的基本概念及發(fā)展現(xiàn)狀

單片機實際上就是一種集成電路芯片，應(yīng)用了ROM、RAM、CPU等具有數(shù)據(jù)處理能力技術(shù)以及超大規(guī)模集成電路技術(shù)，通過一個硅片建立起一個微型計算機系統(tǒng)。相對于專用處理器來說，單片機在嵌入型系統(tǒng)中比較適用，這也是單片機得到廣泛應(yīng)用的主要原因。單片機具體而言主要包括輸入輸出設(shè)備、存儲器、控制器以及運算器等多種設(shè)備，基本上現(xiàn)代所有的單片機都會附帶通信接口，在計算機上也可以很方便的進行信息數(shù)據(jù)通信，這樣不僅可以滿足遠(yuǎn)距離通信，而且也可有效確保通信的穩(wěn)定性。目前我國通信設(shè)備基本上都實現(xiàn)了單片機的智能控制，比如無限電對講機、列車無線通信以及手機等，由此可見，單片機網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)應(yīng)用日益廣泛，基本上已經(jīng)滲透到了社會發(fā)展的每個領(lǐng)域中。剛開始單片機技術(shù)主要是應(yīng)用于兩片單片機之間的通信，然后才出現(xiàn)主從式通信設(shè)備，現(xiàn)代主要是發(fā)展單片機應(yīng)用于多機通信系統(tǒng)中。

3 多機通信系統(tǒng)設(shè)計

3.1 選擇通信方式

單條一位寬傳輸線上按照一比特的順序傳輸數(shù)據(jù)指的就是串行通信。這種通信方式最大的優(yōu)點是只用一條傳輸信道就可以使雙方收發(fā)信息，操作成功率比較高，而且可減少通信成本。利用計算機串行口已經(jīng)廣泛應(yīng)用到串行通信方式，而且這種通信方式是遠(yuǎn)程通信的主要方式。而在多個并行信道上以成組的形式傳輸數(shù)據(jù)的方式就是指并行通信。這種并行通信最大的優(yōu)點是傳輸速度比較快，然而發(fā)送端和接收端之間會存在若干條不同的線路，因此通信費用相對比較高，只是對高速率通信、近距離通信比較適用。目前，并行口通信、計算機內(nèi)部總線中已經(jīng)廣泛采用并行通信這種通信方式。

3.2 確定通信模式

串行通信主要指的是一位一位的傳送數(shù)據(jù)，整個通信數(shù)據(jù)相對較為簡單，只需要有一對傳輸線方可進行通信，然而傳輸速度相對較慢。串行通信在實際應(yīng)用中包括異步傳送、同步傳送，其中同步傳送指的是一個數(shù)據(jù)塊開頭采用同步字符。傳送數(shù)據(jù)的過程中如果采用相同頻率時鐘脈沖，從而使接收端、發(fā)送端的時間嚴(yán)格保持同步，這樣的時鐘脈沖也被稱作同步脈沖。傳送數(shù)據(jù)的時候，可以同時發(fā)出同步脈沖以及數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)塊中通常會發(fā)出1-2個同步字符，接收端剛開始會接收同步字符，一旦確定是同步才接收相應(yīng)的數(shù)據(jù)。這種同步傳送方式需要的相關(guān)硬件設(shè)備比較復(fù)雜，由于會嚴(yán)格要求同步脈沖相位保持一致，因此相對于異步傳送模式而言，其傳送頻率相對更高。異步傳送通信模式的硬件連接雖然相對較為簡單，但是軟件設(shè)計可能會比較困難。

4單片機技術(shù)應(yīng)用于多機通信系統(tǒng)設(shè)計的實際情況

4.1網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計中的實際應(yīng)用

多機通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議設(shè)計中合理采用計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)以及單片機技術(shù)的話，一方面有利于優(yōu)化操作，另一方面也可以靈活應(yīng)用相關(guān)的操作以及技術(shù)，為人們提供更好的服務(wù)。多機通信系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)用單片機技術(shù)，可以確保網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的正常、有序運行，而且也是應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、計算機技術(shù)中實現(xiàn)數(shù)據(jù)交建立的基本規(guī)則。因此為了保障能夠正常、有序的進行通信，就應(yīng)該制定網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。一般多機通信系統(tǒng)中的多臺通信機會共同使用一個服務(wù)機，而多機通信系統(tǒng)的基礎(chǔ)協(xié)議就是TCP/IP協(xié)議，為了進行多機通信，應(yīng)該制定新網(wǎng)絡(luò)協(xié)議來確保多機通信系統(tǒng)的客戶端和服務(wù)端實現(xiàn)多機數(shù)據(jù)通信。數(shù)據(jù)傳輸通信的過程中，服務(wù)端會先咨詢數(shù)據(jù)發(fā)送命令，假如首次咨詢答案和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的既定值有所出入，應(yīng)該繼續(xù)咨詢，假如咨詢結(jié)果還是有一定出入的話，就不會和這個客戶端傳輸數(shù)據(jù)，而且會繞開該客戶端，繼續(xù)咨詢下一個客戶端的數(shù)據(jù)通信命令，如果指導(dǎo)數(shù)據(jù)通信咨詢客戶端結(jié)果和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議既定信息相同的話，方可傳輸數(shù)據(jù)。假如客戶端不能接受的話，此次傳輸數(shù)據(jù)是不成功的，就應(yīng)該原路返回。

4.2多機通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計的實際應(yīng)用

多機通信系統(tǒng)中應(yīng)用單片機的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計中整體上會采用網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)線型，同時由服務(wù)機負(fù)責(zé)統(tǒng)一管理，合理分配所有網(wǎng)絡(luò)資源。服務(wù)端會輪流詢問每個客戶端數(shù)據(jù)，假如有分配發(fā)送時間的話，就會將網(wǎng)絡(luò)總線的使用權(quán)移交，不然的話就會繼續(xù)對下個客戶端進行詢問。多機通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中的每臺機器發(fā)送的數(shù)據(jù)都會清楚的顯示在其他機器上，同時網(wǎng)絡(luò)信號比較可靠，其主要是基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來實現(xiàn)的。

4.3多機通信系統(tǒng)接口電路功能設(shè)計中采用單片機技術(shù)的實際情況

網(wǎng)絡(luò)接口可以提交、中繼接收數(shù)據(jù)，而且也可以提供網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信號，這樣每個端口間可成為同構(gòu)等設(shè)計。多機通信系統(tǒng)設(shè)計中應(yīng)用單片機技術(shù)可以進一步優(yōu)化整個系統(tǒng)性能及其功能，而且該系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)接口電路設(shè)計也可以更好的滿足用戶對功能的需求。設(shè)計多機通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接口電路的時候，通常需要應(yīng)用四個單片機一起接收數(shù)據(jù)，每個單片機都應(yīng)該對應(yīng)相應(yīng)的端口。值得注意的是，多機通信系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接口電路設(shè)計中應(yīng)用單片機技術(shù)的話，應(yīng)該將網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信號接口適當(dāng)增加，每個單片機尚未工作的情況下網(wǎng)絡(luò)中就不會傳輸數(shù)據(jù)，這樣網(wǎng)絡(luò)信號接口就會是低電平，連接單片機的話就會支撐起整個網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)，從而傳輸、接收數(shù)據(jù)。

4.4單片機技術(shù)在其他結(jié)構(gòu)設(shè)計中的實際應(yīng)用

多機通信系統(tǒng)設(shè)計中采用單片機技術(shù)的情況下，一定要不斷完善這個系統(tǒng)以及服務(wù)端功能，而且應(yīng)該讀取ADC數(shù)據(jù)，可隨意接管每臺客戶機網(wǎng)絡(luò)，也智能開啟控制風(fēng)機，將電視角度數(shù)據(jù)充分顯示出來，而且應(yīng)該接收服務(wù)機咨詢，確認(rèn)發(fā)送數(shù)據(jù)，其次需要控制鍵盤、讀取客戶機地址，將環(huán)境溫度充分顯示出來等。多機通信系統(tǒng)中應(yīng)用單片機技術(shù)的話，每個設(shè)備都應(yīng)該具備自身獨立的驅(qū)動程序，同時驅(qū)動程序只要控制、調(diào)用自己多控制設(shè)備即可。

綜上所述，多機通信系統(tǒng)設(shè)計中合理應(yīng)用單片機技術(shù)的情況下，可大大提高整個多機通信系統(tǒng)的功能，進一步優(yōu)化整個通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使整個系統(tǒng)的操作程序盡可能簡化，更有利于確保多機通信系統(tǒng)運行的靈活性、穩(wěn)定性，可以為人們提供更優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。

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