畢業(yè)設(shè)計(jì)pc與單片機(jī)通過(guò)usb接口實(shí)現(xiàn)串行通信-資料下載頁(yè)

【導(dǎo)讀】用相關(guān)的通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)串行通信的。本設(shè)計(jì)主要介紹如何使用一臺(tái)計(jì)算機(jī)與一臺(tái)。在本設(shè)計(jì)中單片機(jī)采用AT89C51，USB模塊。的接收和發(fā)送，程序采用也采用C語(yǔ)言。

　　

【正文】 向其寫(xiě)入命令。 圖 46 是由 CH375 構(gòu)成的 USB 接口電路原理圖、 圖 47 即是由 USB 模塊 CH375 構(gòu)成的通信接口電路圖 。 圖 46 CH375 構(gòu)成的 USB 接口電路原理圖 圖 46USB 模塊 CH375 構(gòu)成的通信接口 電路 成都理工大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 在本地端，單片機(jī)對(duì) CH375 的操作是采用命令加數(shù)據(jù)的 I/O 操作方式，任何操作都是先發(fā)命令（其命令格式參考文獻(xiàn) 3）給 CH375，然后執(zhí)行數(shù)據(jù)輸入輸出。 CH375 接收到上位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)或者發(fā)送完給上位機(jī)的數(shù)據(jù)后，以中斷方式通知單片機(jī)。 將 CH375 芯片的驅(qū)動(dòng)程序、動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)拷貝到上位機(jī)中，利用 CH375 動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù) DLL 提供的 API 函數(shù)對(duì)其進(jìn)行操作，對(duì) USB 設(shè)備的通信就幾乎和訪問(wèn)本地硬盤(pán)中的文件差不多了 USB 接口的軟件設(shè)計(jì) 各通道的 USB 模塊 CH375 在計(jì)算機(jī)應(yīng)用層與其本地端單片機(jī) AT89C51 之間提供了端對(duì)端的連接。統(tǒng)一采用數(shù)據(jù)加應(yīng)答方式進(jìn)行通信，所有的通信都由計(jì)算機(jī)應(yīng)用層發(fā)起，然后以接收到單片機(jī)的應(yīng)答結(jié)束。單一通道完整的通信過(guò)程包括： ① 計(jì)算機(jī)應(yīng)用層按事先約定的格式將數(shù)據(jù)請(qǐng)求發(fā)送給 CH375； ② CH375 以中斷方式通知單片機(jī)； ③ 單片機(jī)進(jìn)入中斷服務(wù)程序，獲取 CH375 的中斷狀態(tài)并分析； ④ 如果是上傳（上傳緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)被計(jì)算機(jī)成功讀取），則釋放當(dāng)前 USB緩沖區(qū)，然后退出中斷程序； ⑤ 如果是下傳（下傳緩沖區(qū)成功接收到計(jì)算機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)），則從數(shù)據(jù)下傳緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)塊； ⑥ 分析接收到 的數(shù)據(jù)塊，如果是數(shù)據(jù)請(qǐng)求上傳命令，準(zhǔn)備應(yīng)答數(shù)據(jù)（采集數(shù)據(jù)）； ⑦ 單片機(jī)將采集數(shù)據(jù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)上傳緩沖區(qū)中，然后退出中斷程序； ⑧ CH375 將采集數(shù)據(jù)返回給計(jì)算機(jī)； ⑨ 計(jì)算機(jī)應(yīng)用層接收到應(yīng)答數(shù)據(jù)，傳輸結(jié)束； 該通訊方式具有數(shù)據(jù)自動(dòng)同步、程序設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、較好的交互性和可控性等優(yōu)點(diǎn)。計(jì)算機(jī)定時(shí)以此方式順次訪問(wèn)各通道，獲取各通道采集到的數(shù)據(jù) 通信程序設(shè)計(jì) 關(guān)于通信程序設(shè)計(jì) , 本文只舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子 :PC 機(jī)從鍵盤(pán)上輸入一個(gè)字成都理工大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 符 , 然后將這個(gè)字符發(fā)送給 USB,USB 又傳送給 單片機(jī) , 單片機(jī)接收到這 個(gè)字符后 , 不做任何處理 , 又將它發(fā)送給 USB， USB又傳送給 PC 機(jī) , PC 機(jī)將這個(gè)字符顯示在屏幕上 , 如果顯示的字符與輸入的字符一致 , 則表明 PC 機(jī)與單片機(jī) 通過(guò)USB 通信正常。在設(shè)計(jì) PC 機(jī)與單片機(jī)通信程序時(shí) , 應(yīng)首先明確數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議 , 例如 : 數(shù)據(jù)傳輸?shù)膸袷健⒉ㄌ芈省?PC 機(jī)與單片機(jī)在實(shí)現(xiàn)異步通信時(shí)的工作方式等。 為了實(shí)現(xiàn)通信 , 雙方約定如下 : 波特率 : 2400bit/ s； 幀格式 : 10 位為一幀 , 包括 1 個(gè)起始位 , 8 個(gè)數(shù)據(jù)位和 1 個(gè)停止位 ； 傳送方式 : PC 機(jī)采用查詢方式收發(fā)數(shù)據(jù) , 單片機(jī)采用中斷方式收發(fā)數(shù)據(jù)。 PC 機(jī)通信程序 PC 機(jī)的通信程序采用 T urbo C 編寫(xiě) , 程序清 單如下 : include main( ) { char c1, c2。 int s。 outportb( 0x3fb, 0x80) 。 / * 初始化 * / outportb( 0x3f8, 0x30) 。 outportb( 0x3f9, 0x00) 。 outportb( 0x3fb, 0x03) 。 / * 8 位數(shù)據(jù) , 1 位停 止位 * / outportb( 0x3fc, 0x03) 。 c1= getchar( ) 。 do{ / * 查詢發(fā)送緩沖器是否為空 * / s= inportb( 0x3fd)amp。0x20。 } while( s! = 0x20) 。 outportb( 0x3f8, c1) 。 成都理工大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 29 waitok: / * 查詢接收數(shù)據(jù)是否為有效 * / s= inportb( 0x3fd) 。 if( ( samp。0x01) = = 0) goto waitok。 c2= inportb( 0x3f8) 。 printf(dThe r eturn char is:d) 。 putchar( 2) 。 } AT8C951 單片機(jī) 端 的通信程序 采用 C語(yǔ)言編程，編寫(xiě)單片機(jī)端 AT89c51 中斷 1服務(wù)處理程序的基本框架如下所示： void int1_isr (void) //USB 中斷入口程序 { CH375_WR_CMD_PORT(CMD_GET_STATUS)； //向 CH375 發(fā)送中斷狀態(tài)獲取命令 InterruptStatus = CH375_RD_DAT_PORT()； //獲取中斷狀態(tài)，并通知 CH375取消中斷請(qǐng)求 // 分析中斷狀態(tài)，并做相應(yīng)處理 if ( InterruptStatus= =USB_INT_EP2_OUT) // 數(shù)據(jù)下傳 { CH375_WR_CMD_PORT( CMD_RD_USB_DATA )； // 向 CH375 發(fā)送讀數(shù)據(jù)命令 RD_Data =CH375_RD_DAT_PORT( )； //從 CH375 下傳緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)塊 //分析接收到的數(shù)據(jù)塊 CH375_WR_CMD_PORT(CMD_WR_USB_DATA7)； // 向 CH375 發(fā)送寫(xiě)數(shù)據(jù)命令 CH375_WR_DAT_PORT( DATA)； // 將采集數(shù)據(jù) DATA 寫(xiě)入 CH375 數(shù)據(jù)上傳緩沖區(qū) return； } If(InterruptStatus= = USB_INT_EP2_IN) // 數(shù)據(jù)上傳 { 成都理工大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 30 CH375_WR_CMD_PORT( CMD_UNLOCK_USB )； // 釋放當(dāng)前 USB 緩沖區(qū) return； } } 采用 CH375 進(jìn)行 USB 數(shù)據(jù)傳輸速率高，達(dá)到 1Mbit/s 以上。而且無(wú)需編寫(xiě)復(fù)雜的 USB 驅(qū)動(dòng)程序，利用其動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)即可實(shí)現(xiàn)多通道 USB 接口與 PC 機(jī)通信。研發(fā)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，可以使數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)非常方便的從 RS232 總線轉(zhuǎn)向 USB總線，彌補(bǔ)其速度慢的缺點(diǎn)，進(jìn)行系統(tǒng)升級(jí)。并且 USB 所具有的各種優(yōu)越性能，也必將使這種接口電路在數(shù)據(jù)傳輸中得到更廣泛的應(yīng)用。 成都理工大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 31 結(jié) 論 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)尤其是單片微型機(jī)技術(shù)的發(fā)展，人們已越來(lái)越多地采用單片機(jī)來(lái)對(duì)一些工業(yè)控制系統(tǒng)中如溫度、流量和壓力等參數(shù)進(jìn)行檢測(cè)和控制。 PC 機(jī)具有強(qiáng)大的監(jiān)控和管理功能，而單片機(jī)則具有快速及靈活的控制特點(diǎn)，通過(guò) PC機(jī)的 RS232 串行接口與外部設(shè)備進(jìn)行通信，是許多測(cè)控系統(tǒng)中常用的一種通信解決方 案 。 串行通信端口在系統(tǒng)控制的范疇中一直 占據(jù)著及其重要的地位，它不僅沒(méi)有因?yàn)闀r(shí)代的進(jìn)步而遭淘汰，反而在規(guī)格上越來(lái)越完善，應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。作為一種基本而又靈活方便的通信方式，串口通信被廣泛應(yīng)用于 PC與 PC或者 PC與單 片機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換以及其他工業(yè)控制與自動(dòng)控制中。本設(shè)計(jì)給出了在主從式控制系統(tǒng)中上位ＰＣ機(jī)與下位單片機(jī)之間進(jìn)行異步串行通信的解決方案，實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)向 下位機(jī)發(fā)送信息以及下位機(jī)接收上位機(jī)的數(shù)據(jù)并能夠向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的功能。本設(shè)計(jì)方案在實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，簡(jiǎn)單方便，穩(wěn)定可靠，較好地解決了上位機(jī)與下位機(jī)之間的通信問(wèn)題。 隨著單片機(jī)和微機(jī)技術(shù)的不斷發(fā) 展，由 PC 機(jī)和多臺(tái)單片機(jī)構(gòu)成的多機(jī)網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)已成為單片機(jī)技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向。它結(jié)合了單片機(jī)在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和微機(jī)對(duì)圖形處理、顯示的優(yōu)點(diǎn)。同時(shí) ,Windows 環(huán)境下后臺(tái)微機(jī)在數(shù)據(jù)庫(kù)管理上具有明顯的優(yōu)勢(shì)，二者結(jié)合，使得單片機(jī)的應(yīng)用已不僅僅局限于傳統(tǒng)意義上的自動(dòng)監(jiān)測(cè)或控制，而形成了向以網(wǎng)絡(luò)為核心的分布式多點(diǎn)系統(tǒng)發(fā)展的趨勢(shì)。 成都理工大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 32 致 謝 在此論文撰寫(xiě)過(guò)程中，要特別感謝我的導(dǎo)師 朱杰老師 的指導(dǎo)與督促，同時(shí)感謝 他 的諒解與包容。 在進(jìn)行論文撰寫(xiě)的時(shí)候，我的指導(dǎo)老師朱杰老師給予了很大的幫助，介紹了很多很有參考價(jià)值 的 資料， 他 淵博的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)作風(fēng)，育人求實(shí)的工作態(tài)度都體現(xiàn)在這次設(shè)計(jì)的指導(dǎo)中 ； 另外系上其他老師和同學(xué)都給了我大力支持和幫助，對(duì)這些老師和同學(xué)表示 誠(chéng)摯的謝意； 求學(xué)歷程是艱苦的，但又是快樂(lè)的。感謝我的班主任 朱杰 老師 以及各位 任課老師 ，謝謝 您 們 在這四年中為我們?nèi)嗨龅囊磺校?您們 不求回報(bào)，無(wú)私奉獻(xiàn)的精神很讓我感動(dòng)，再次向 您們 表示由衷的感謝。在這四年的學(xué)期中結(jié)識(shí)的各位生活和學(xué)習(xí)上的摯友讓我得到了人生最大的一筆財(cái)富。在此，也對(duì)他們表示衷心感謝。 成都理工大學(xué) 2021 屆本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 參考文獻(xiàn) [1]蕭世文 硬件設(shè)計(jì) [M].北京：清華大學(xué)出版社 2021. [2]孫踐知 PC 硬件技術(shù)基礎(chǔ)教程 [M].北京：科技出版社 2021. [3]曹衛(wèi)彬等 .《 C/C++串口通信典型應(yīng)用實(shí)例編程實(shí)踐》 [M].北京： 電子工業(yè)出版社 ,2021. [4]殷志華，鄭海，楊浩 .單片機(jī)與 PC 機(jī)串口通信的實(shí)現(xiàn) [J].中國(guó)數(shù)據(jù)通信 。 2021 年 01 期 . [5]E A Nichols. J C Nichols. K R Mason. Serial Communication Programming Design Based on C Language[J]. JOURNAL OF TRANSDUCER TECHNOLOGY。2021 15(1). [6]Allen Denver Serial Communications in Win32[EB/OL].December 11, 1995. [7]陳再清 微機(jī) — 單片機(jī)通信淺談 電氣時(shí)代期刊論文 2021. [8]王紹偉、巫丹， 8C951 單片機(jī) USB 接口的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào) 2021. [9]袁新艷 計(jì)算機(jī)外設(shè)與接口技術(shù) 高等教育出版社 2021. [10] 南 京 沁 恒 電 子 有 限 公 司 . USB 總 線 接 口 芯 片 CH375 2021. [11]李朝青 單片機(jī)原理與接口技術(shù) [M].簡(jiǎn)明修訂版 .北京：北京航空航天大學(xué)出版 2021. [12]董建國(guó)、戚云軍、何云蘭，基于 USB 總線的 PC 機(jī)與單片機(jī)的通信 道客巴巴期刊論文 2021. [13]謝其中 微型計(jì)算機(jī)常用外部設(shè)備 [M].4 版 .武漢：華中科技大學(xué)出版社 2021. [14]（美）李（ Lee, ） C與 網(wǎng)絡(luò)通信開(kāi)發(fā)實(shí)戰(zhàn) 著 /田國(guó)發(fā)，吳蘭陡譯 人民郵電出版社 202