單片機(jī)多機(jī)通信協(xié)議的設(shè)計(jì)

曲子君

摘 要：?jiǎn)纹瑱C(jī)技術(shù)與信息技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，促進(jìn)了通信技術(shù)的發(fā)展，在通信領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，并經(jīng)過不斷的升級(jí)和創(chuàng)新，形成了單片機(jī)多機(jī)通信系統(tǒng)。借助單片機(jī)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，開拓全新的發(fā)展方向。文章圍繞單片機(jī)多機(jī)通信進(jìn)行分析，結(jié)合單片機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，從通信協(xié)議的設(shè)計(jì)著手，進(jìn)一步的改進(jìn)和完善單片機(jī)多機(jī)通信系統(tǒng)，使網(wǎng)絡(luò)通訊與數(shù)據(jù)傳輸?shù)认嚓P(guān)功能更加穩(wěn)定。

關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；多機(jī)通信協(xié)議；設(shè)計(jì)

前言

單片機(jī)技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)通訊領(lǐng)域得以廣泛應(yīng)用。單片機(jī)多機(jī)通信的發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)相結(jié)合，其功能得到有效的豐富和拓展，更加高效、迅速進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的采集、傳輸和處理。單片機(jī)多機(jī)通信協(xié)議的設(shè)計(jì)，使單片機(jī)多機(jī)通信系統(tǒng)的功能更加完善，以更好的應(yīng)用于多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域當(dāng)中，對(duì)社會(huì)信息化建設(shè)有著積極的意義。

1 單片機(jī)多機(jī)通信系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)

1.1 通信方式和模式

單片機(jī)多機(jī)通信系統(tǒng)的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)由單向網(wǎng)絡(luò)向多項(xiàng)網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)變，促進(jìn)了單片機(jī)技術(shù)與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的有機(jī)融合。單片機(jī)的通信方式也得到了有效的拓展，產(chǎn)生了多種通信方式和模式，并根據(jù)功能的不同予以區(qū)分，通過通信方式的選擇以及通信模式的確定，充分發(fā)揮單片機(jī)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，科學(xué)合理的進(jìn)行單片機(jī)多機(jī)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)功能更加完善。根據(jù)通信速率要求的不同而選擇合適的通信方式。

并行通信和串行通信是最主要的兩種通信方式，二者之間存在著十分明顯的區(qū)別。并行通信一般是對(duì)單片機(jī)多機(jī)通信速率要求較高而選擇的通信方式。在多個(gè)并行信道當(dāng)中進(jìn)行成組數(shù)據(jù)的傳輸，以達(dá)到高速通信的效果。但是該種通信方式具有一定的局限性，尤其是通信距離方面。為了達(dá)到高速通信的目的，需要在數(shù)據(jù)信號(hào)的發(fā)送端和接收端之間增加多條線路，顯然不適用于遠(yuǎn)程通信。因此在進(jìn)行遠(yuǎn)程通信時(shí)，選擇串行通信方式。串行通信方式相對(duì)比較簡(jiǎn)單，在單條一位寬的傳輸線之上，按照相應(yīng)的順序進(jìn)行傳輸。數(shù)據(jù)信號(hào)的發(fā)送端和接收端之間只有一條信道，信息傳輸速率雖然不如并行通信，但是適用于遠(yuǎn)程傳輸，在很大程度上彌補(bǔ)了并行傳輸?shù)牟蛔恪＞痛型ㄐ哦?，可以根?jù)信息傳輸?shù)木唧w需要而選擇同步傳送或者異步傳送，兩種通信模式有著各自的優(yōu)勢(shì)和缺陷，同步傳送的速率相對(duì)較高[1]。

1.2 多機(jī)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)單片機(jī)多機(jī)通信系統(tǒng)不同的通信方式和模式，作為系統(tǒng)升級(jí)的重要參考，圍繞相關(guān)設(shè)計(jì)理論和思想，進(jìn)行多機(jī)通信模塊設(shè)計(jì)。首先，單片機(jī)多機(jī)通信需要根據(jù)完整的通信協(xié)議進(jìn)行設(shè)計(jì)，信號(hào)的選擇、地址的確定、命令信號(hào)以及波特率等內(nèi)都是單片機(jī)多機(jī)通信協(xié)議的設(shè)計(jì)所涉及的重要內(nèi)容，以作為多機(jī)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心思想。

其次，在單片機(jī)多機(jī)通信協(xié)議設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行模塊合計(jì)，根據(jù)不同的功能劃分為地址判斷、命令判斷、數(shù)據(jù)傳輸以及出錯(cuò)處理等模塊，各個(gè)模塊之間有效執(zhí)行各自的職能，相互協(xié)調(diào)和配合，進(jìn)而保證單片機(jī)多機(jī)通信的完整性。

第三，明確通信對(duì)象，準(zhǔn)確的進(jìn)行地址判斷，進(jìn)行通信協(xié)議編址，并由主機(jī)向從機(jī)發(fā)送，在與本地地址對(duì)比之后進(jìn)行判斷，只有保證地址相同的情況下進(jìn)行通信，然后經(jīng)過命令判斷和數(shù)據(jù)傳輸之后，完成模塊設(shè)計(jì)。而出現(xiàn)通信協(xié)議與本地地址不符時(shí)，則需要進(jìn)入出錯(cuò)處理模塊進(jìn)行處理。多機(jī)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)完成后，經(jīng)過仿真驗(yàn)證，保證通信的順利進(jìn)行，為單片機(jī)多機(jī)通信提供給重要的保障[2]。

2 單片機(jī)多機(jī)通信協(xié)議的設(shè)計(jì)

2.1 綜合分析和優(yōu)化處理

在多機(jī)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，通信協(xié)議的設(shè)計(jì)是最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，在很大程度上影響著單片機(jī)多機(jī)通信系統(tǒng)功能的發(fā)揮。為了保證傳輸信號(hào)的準(zhǔn)確性，需要事先進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，經(jīng)過統(tǒng)一管理，合理分配網(wǎng)絡(luò)資源。使用正確的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議。數(shù)據(jù)發(fā)送、分配發(fā)送時(shí)間以及移交使用權(quán)都是需要重點(diǎn)考慮的內(nèi)容。在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的機(jī)器設(shè)備當(dāng)中，數(shù)據(jù)具有可見性，信號(hào)的安全性和可靠性得以有效的保障。另外，網(wǎng)絡(luò)接口電路的功能設(shè)計(jì)以及客戶機(jī)與服務(wù)機(jī)電路設(shè)計(jì)都需要參考單片機(jī)多機(jī)通信協(xié)議的設(shè)計(jì)，以保證其相關(guān)功能的完善。在對(duì)單片機(jī)多機(jī)通信系統(tǒng)進(jìn)行綜合分析和優(yōu)化處理過程中，在客戶機(jī)和服務(wù)機(jī)的通信以及數(shù)據(jù)包設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行單片機(jī)的處理。

首先，單片機(jī)不再具有停止等待協(xié)議有發(fā)送窗口，而根據(jù)相互對(duì)應(yīng)的確認(rèn)包和數(shù)據(jù)包，在發(fā)送數(shù)據(jù)包之后，只有等待確認(rèn)包到達(dá)或是超時(shí)之后才能執(zhí)行下一步，超時(shí)再發(fā)不能超過兩次。其次，確定IP數(shù)據(jù)包、源地址以及目的地址，明確數(shù)據(jù)包的起始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)，在數(shù)據(jù)幀組合成包之后，以攜帶更多的數(shù)據(jù)標(biāo)識(shí)信息。精簡(jiǎn)首部項(xiàng)，結(jié)合IP 數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度變化的特點(diǎn)，保留控制字，提高其靈活性。第三，結(jié)合以上內(nèi)容，進(jìn)行單片機(jī)多機(jī)通信系統(tǒng)的綜合分析和優(yōu)化處理，為通信協(xié)議的設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)[3]。

2.2 服務(wù)機(jī)和客戶機(jī)協(xié)議設(shè)計(jì)

發(fā)送詢問數(shù)據(jù)包，服務(wù)器要按照合適的間隔進(jìn)行發(fā)送。以網(wǎng)絡(luò)容量為1臺(tái)服務(wù)機(jī)和62臺(tái)客戶機(jī)的單片機(jī)多機(jī)通信系統(tǒng)為例，詢問數(shù)據(jù)包發(fā)送間隔一般為1/384。參考相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)當(dāng)前詢問地址判斷是否進(jìn)行下一步，將詢問數(shù)據(jù)包發(fā)送至當(dāng)前詢問地址設(shè)備，等待確認(rèn)包到達(dá)或是超時(shí)之后分別進(jìn)行正確和錯(cuò)誤標(biāo)記，其中超時(shí)兩次之后標(biāo)記為錯(cuò)誤。查看被詢問客戶機(jī)，當(dāng)確定有數(shù)據(jù)需要時(shí)，合理分批額總線使用權(quán)。在詢問結(jié)束之后發(fā)送數(shù)據(jù)包，如果超時(shí)則需要進(jìn)行總線使用權(quán)回收。

在客戶機(jī)協(xié)議設(shè)計(jì)過程中，接收本機(jī)數(shù)據(jù)包，確定是否發(fā)送相關(guān)數(shù)據(jù)，并予以有效處理。經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)資源分配，發(fā)送數(shù)據(jù)包，確認(rèn)接收之后轉(zhuǎn)入下一步驟。如果有數(shù)據(jù)需要發(fā)送，則發(fā)送數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)入超時(shí)檢查。超時(shí)則重新接收屬于本機(jī)的數(shù)據(jù)包，未超時(shí)則等待數(shù)據(jù)包確認(rèn)。在發(fā)送方與接收方之間數(shù)據(jù)包查詢和確認(rèn)的過程中，完成客戶機(jī)協(xié)議的設(shè)計(jì)[4]。

3 結(jié)束語

單片機(jī)多機(jī)通信協(xié)議的設(shè)計(jì)，單片機(jī)多機(jī)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心環(huán)節(jié)。隨著通信技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，單片機(jī)多機(jī)通信系統(tǒng)也在不斷的升級(jí)和創(chuàng)新，為通信領(lǐng)域開拓全新的發(fā)展方向。通過單片機(jī)多機(jī)通信系統(tǒng)的分析與設(shè)計(jì)，結(jié)合通信協(xié)議的設(shè)計(jì)的要點(diǎn)，有效的進(jìn)行設(shè)計(jì)，將單片機(jī)多機(jī)通信系統(tǒng)的功能更加完整的展現(xiàn)出來。

參考文獻(xiàn)

[1]彭佳文，姚志成，彭佳紅.一種單片機(jī)多機(jī)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].微計(jì)算機(jī)信息，2008，2：131-133.

[2]沈一凡.一種單片機(jī)多機(jī)通信系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].硅谷，2014，22：28+32.

[3]劉濤.基于單片機(jī)的多機(jī)通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)新通信，2014，8：111.

[4]陳婷.淺談單片機(jī)多機(jī)通信的設(shè)計(jì)[J].科技致富向?qū)В?011，20：47+71.