单片机与PC串口通信.doc

单片机串行通信的设计
单片机性能稳定、价格低廉、功能强大,在智能仪器、工业装备以及日用电子消费品中得到了越来越广泛的应用。在单片机的输入输出控制中,除直接接上小键盘和LCD显示屏等方法外,一般都通过串口和上位机PC进行通信,而后一种方法由于能实现远程控制,并且能够利用PC机强大的数据处理功能以及友好的控制界面,显得尤为重要。在一般的利用PC机对单片机进行控制的场合,都是采用Windows作为上位机的平台,其优点是界面友好,编程和操作都比较容易,缺点是稳定性太差,这对于需要连续数天或数月运行的装置来说,尤其不合适。在要求比较苛刻的场合,一般都采用UNIX工作站作为主控平台,如合肥同步辐射加速器的主控平台采用的是SUN的Solaris工作站系统,然而UNIX工作站昂贵的价格又大大限制了其使用的范围。近年来,随着Linux的迅猛发展,使其逐渐从少数人的玩具变成了主流的操作系统。Linux是遵循GPL协议的免费源代码开放软件,上取得其源程序,也可在GPL的协议下修改其源代码以适应特定的应用,其运行在普通的PC上,性能稳定,特别适于做工业控制,因此实现Linux和单片机的串行通信非常有意义,他可以是昂贵的UNIX工作站的一种可选的替代方法。
1 硬件原理
    目前国内使用较多的为MCS-51系列的单片机,因此选用的单片机实验对象为一片AT89C51,图1是硬件原理图,由于要实现符合RS232C的串行通信,还应该用一片ICL232CPE(MAX232)作为串行通信的电平转换电路。在实验过程中,为了查看通信是否成功,除了让单片机对上位机回送数据外,还在单片机外围扩展了几片锁存器,几个LED发光二极管和几个小键盘。串行通信是采用最简单的TxD,RxD,GND三线制连接,注意TxD和RxD两边应该交叉连线。
上位机是一台普通的PC机,2,,实际上,如果不要求运行Gnome或KDE等图形界面,Linux对系统硬件的要求相当低。
实验证明,此电路简单可靠,非常适用于测试串行通信。
2 串行通信程序设计
串行通信程序包括下位机单片机和上位机PC机的程序。单片机接收上位机传来的数据,放到片内RAM里面,再将RAM内数据同时发送到外部扩展锁存器和上位机,由此可以判断通信是否成功。此程序由汇编语言写成,初始化时波特率设置为4 800 b/s,通信方式为8-N-1。
上位机程序的编写是关键部分,因为要对串口硬件设备进行操作,有2种方法,一是利用Linux内核自带的串口驱动程序,另外一种方法就是直接读写串口硬件端口,下面分别介绍。
利用串口驱动程序的编程方法
利用Linux自身的串口驱动程序进行编程,实际上就是调用驱动程序的一系列函数,完成串口通信参数的设置,数据的发送和接收。在这种方法中,Linux给每个串口都分配一个文件索引号,有相应的文件名称,实际上是将硬件设备看成一种特殊的文件,2对应的文件分别为/dev/ttyS0,/dev/ttyS1,操作这2个串口实际上就是操作这2个文件,而对硬件设备文件的操作与对普通文件的操作并没有什么不同,都可以使用相同的文件I/O调用函数(open,write,read,close),不同之处在于用系统调用open()打开串口得到相应设备的文件描述符以后,先要对其进行初始化,设置一