摘 要： 介紹了單片機AT90S8515與PC構(gòu)成的測控系統(tǒng)，利用單片機AT90S8515自身的串行通訊口和Visual Basic編程語言實現(xiàn)單片機AT90S8515與PC之間的通訊。
關(guān)鍵詞： 單片機AT90S8515；PC機；串行通訊
工業(yè)領(lǐng)域的測控系統(tǒng)，用作操作、監(jiān)視的上位PC和用作控制的下位單片機之間必須要進行信息交換，串行通訊是兩者之間常用的通訊方式。Atmel公司開發(fā)的AT90系列8位單片機是真正的RISC單片機，具備可多次編程的Flash程序存儲器、EPROM數(shù)據(jù)存儲器、可編程的URAT串行口及外部中斷等，再加上使用方便的SL-AVR程序開發(fā)軟件，可以在成本很低的情況下開發(fā)小型控制系統(tǒng)。本文主要介紹單片機AT90S8515與PC之間的串行通訊方法以及應(yīng)用VB在PC上實現(xiàn)串行通訊的編程方法。
1 串行通訊的接口電路
PC的串行通訊可以采用Modern方式或零調(diào)制方式，采用Modern方式時，通訊伙伴必須有調(diào)制解調(diào)器，這也是標準的RS232方式；采用零調(diào)制方式時，通訊伙伴沒有調(diào)制解調(diào)器，通訊時，雙方保證各自輸出的電平滿足RS232接口的邏輯要求。
單片機AT90S8515的PD0和PD1口分別為有串行通訊功能的RXD和TXD，但是其輸入/出是TTL電平，而PC的串行口是按照RS232標準設(shè)計的，兩者的電平不匹配，不能直接連接。需要中間接口電路來完成電平轉(zhuǎn)換。RS232電平與TTL電平轉(zhuǎn)換用芯片MAX232E實現(xiàn)，電路如圖1所示。
在圖1中，芯片MAX232E的T1OUT、R1IN和GND分別與PC串口以232電平對應(yīng)連接；而T1IN、R1OUT為TTL/CMOS電平，與單片機AT90S8515的PD0（RXD）和PD1(TXD)對應(yīng)連接。該電路為+5 V電源供電，其作用一方面使單片機發(fā)送的TTL信號轉(zhuǎn)化為RS232的電平信號；另一方面使PC進來的RS232電平轉(zhuǎn)換為單片機可接收的TTL/CMOS電平信號[1]。
2 單片機AT90S8515串行通訊原理及編程
2.1 單片機AT90S8515串行通訊原理
AT90系列的單片機帶有一個全雙工通用串行異步收發(fā)器(UART)。通訊時使用4個寄存器：(1)數(shù)據(jù)寄存器UDR，該寄存器是兩個物理分離的、但分享同一個I/O地址的寄存器。當(dāng)寫入UDR寄存器時，UART的發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器被寫入；當(dāng)讀UDR寄存器時，讀的是UART的接收數(shù)據(jù)寄存器。(2)狀態(tài)寄存器USR,該寄存器是一個只讀的寄存器，提供UART的狀態(tài)信息。數(shù)據(jù)接收完成標志為RXC、發(fā)送完成標志為TXC，數(shù)據(jù)寄存器清空標志為UDRE、幀出錯標志為FE、超時標志為OR。(3)控制寄存器UCR，該寄存器是一個讀/寫寄存器，用來設(shè)定是否啟動發(fā)送或接收、定義數(shù)據(jù)位數(shù)、接收或發(fā)送造成的中斷是否觸發(fā)等控制邏輯。(4)波特率寄存器UBR，該寄存器是一個讀/寫寄存器，用來設(shè)定通訊的波特率。UBR通過公式UBR=FCK/BAUD/16-1確定,其中FCK為單片機的晶振頻率，UBR表示波特率寄存器UBR中的值。
2.2 單片機AT90S8515串行通訊編程
單片機AT90S8515芯片的通訊編程按如下步驟進行[2]：
(1)對涉及通訊的數(shù)據(jù)、狀態(tài)、控制寄存器和波特率寄存器進行初始化，若使用中斷方法進行通訊，需同時對中斷進行定義。
(2)發(fā)送數(shù)據(jù)編程，根據(jù)數(shù)據(jù)寄存器的清空標志UDRE，判斷是否該發(fā)送下一個數(shù)據(jù)。語句如下：
Sbi UCR, TXEN; 啟動數(shù)據(jù)發(fā)送
Out UDR, u_buffer; 發(fā)送數(shù)據(jù)
Wait: sbis USR, UDRE; 等待數(shù)據(jù)寄存器清空
Rjmp wait
(3)接收數(shù)據(jù)編程，通過循環(huán)檢測數(shù)據(jù)接收完成標志RXC，確定是否可以讀取新的數(shù)據(jù)。語句如下：
Sbi UCR, RXEN; 啟動數(shù)據(jù)接收
Idle: sbis USR, RXC; 等待接收
Rjmp idle
In u_buffer, UDR 讀入數(shù)據(jù)
3 PC的串行通訊及編程方法
3.1 PC的串行通訊方法
PC的VB軟件為用戶提供了串口通訊使用的專用MSComm控件，MSComm控件唯一的事件是OnComm事件，對應(yīng)的CommEvent屬性是MSComm控件記錄事件發(fā)生和錯誤的唯一屬性，該屬性用來配置通訊端口、傳輸數(shù)據(jù)、使用握手信號以及識別控件。使用該控件進行通訊時，有兩種方法可以選擇，查詢方式或事件觸發(fā)方式。其中，查詢方式是通過周期性地檢測CommEvent屬性的數(shù)值代碼判斷發(fā)生了哪種通訊錯誤或者事件；而事件觸發(fā)方式是利用OnComm事件的觸發(fā)器進行事件捕獲和處理，OnComm對輸入數(shù)據(jù)進行連續(xù)檢查，查明遠端的接收者是否準備好接收新的數(shù)據(jù)，當(dāng)滿足OnComm的事件發(fā)生時，應(yīng)用程序會自動設(shè)置CommEvent屬性，跳到控件的OnComm通訊子程序[3]。
3.2 PC的串行通訊編程步驟
(1)通過CommEvent屬性設(shè)置各通訊參數(shù)，打開通訊端口，其中各參數(shù)定義如下：
CommPort ：設(shè)置通訊口號
Settings：設(shè)置波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位和停止位參數(shù)
HandShaking：設(shè)置硬件握手協(xié)議
InBufferSize和OutBufferSize：設(shè)置輸入、輸出緩沖區(qū)的大小
InputLen：設(shè)置接收緩沖區(qū)中讀出的字符數(shù)
InputMode：設(shè)置接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)類型
RThreshold：設(shè)置要接收的字符數(shù)
SThreshold：設(shè)置接收允許的最小字符數(shù)
PortOpen：打開或關(guān)閉串口
(2)通過CommEvent屬性的Output項發(fā)送數(shù)據(jù)。如果數(shù)據(jù)為文本數(shù)據(jù)，Output項定義為一個包含一個字符串的變量；如果數(shù)據(jù)為二進制格式，Output項則需定義為一個包含字節(jié)數(shù)組的變量。MSComm控件為字符串中的每個字符傳輸8位ANSI編碼。如果發(fā)送一個ANSI字符串到應(yīng)用程序，可以用文本數(shù)據(jù)格式發(fā)送，如果發(fā)送包含嵌入控制字符等數(shù)據(jù)，必須用二進制數(shù)據(jù)格式發(fā)送。
(3)發(fā)送信息編程。首先，在工程窗體上添加一個多行顯示文本框，內(nèi)容為待發(fā)送的信息，定義其名稱屬性為SendTxt；其次，在工程窗體添加一發(fā)送信息的控件按鈕，定義按鈕名稱屬性為TxdCmd；最后，雙擊控件按鈕TxdCmd，對其編程如下：
Private Sub TxdCmd Click
Dim Bufs As Variant
Bufs=S1ｖNo.Text
MSComm. Output’Bufs
EndSub
(4)接收信息編程。首先，在工程窗體上添加一個多行顯示文本框，定義名稱屬性為ReTxt；然后雙擊控件MSComm，對其編程如下：
Private Sub MSComm_OnComm
Dim ComEventMessage As String
Select Case MSComm.CommEvent
Case commEvReceive
CommEventMessage=Receive buffer has RThreshold number of characters.
ReTxt.Text= MSComm.Input
End Select
MsgBox(CommEventMessage)
EndSub
單片機技術(shù)已發(fā)展多年，在工業(yè)和民用多個領(lǐng)域仍有廣闊的前景。本文闡述了用VB語言使Atmel公司的AT90S8515單片機與PC通訊的技術(shù)。但是由于篇幅所限，再加涉及軟件編程，難以給出具體的細節(jié)，請讀者參考本文時，同時詳細參考有關(guān)的技術(shù)手冊，便于更深
刻地理解及實際應(yīng)用。
參考文獻
[1] NELSON M.串行通訊指南[M].北京：中國水利水電出版社，2002.
[2] 耿德根.AVR高速嵌入式單片機原理與應(yīng)用[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001.
[3] 范逸之.Visual Basic與分布式監(jiān)控系統(tǒng)[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002.