基于VC實現MSP430與PC之間的異步串行通信*

李 薇，耿淑琴

（北京工業大學 集成電路與系統集成實驗室，北京 100124）

隨著單片機技術的發展，MSP430單片機在工業控制系統中對溫度、壓力和流量等參數進行監測和控制的應用越來越多。PC具有強大的監控和管理功能，而單片機則具有快速及靈活的控制特點，通過PC的RS-232串行接口與外部設備進行通信是許多測控系統中常用的通信解決方法。它不僅利用了單片機實時控制的特點還充分發揮了PC運算能力強和存儲容量大的優勢。在日常應用中通常需要進行大量的數據計算，而MSP430運算能力有限，必須借助PC強大的數據處理能力，因此實現MSP430與PC之間的可靠數據傳輸變得尤為重要[1]。

本文將使用MSP430的同步∕異步串行模塊（USART）與計算機進行串口通信。PC的通信軟件采用Visual C++6.0編寫，具體是利用MSComm控件完成與MSP430單片機的通信。

1 異步串行通信的概念

MSP430與PC之間的異步串行通信采用RS-232串行接口電路實現，利用PC的串行接口進行數據傳輸。在異步通信中，數據是逐幀傳送的，其數據格式如圖1所示。

圖1 異步通信中的數據格式

在幀格式中，一個字符由起始位、數據位、奇偶校驗位和停止位4部分組成。首先是一個起始位“0”，然后是5～8 bit數據（規定低位在前，高位在后），接下來是奇偶校驗位，最后是停止位“1”。起始位“0”信號只占用1 bit，用來通知接收設備一個待接收的字符開始到來，在不傳送字符時，線路上應保持為“1”。接收端不斷檢測線路的狀態，若連續為“1”以后又檢測到一個“0”，就知道要發來一個新字符，應立即準備接收[2]。

2 接口器件介紹

2.1 電平轉換芯片

PC與MSP430通信使用RS-232串行總線標準。典型的RS-232信號在正負電平之間擺動，在發送數據時，發送端驅動器輸出正電平電壓范圍為+5 V～+15 V，負電平為-15 V～-5 V。當無數據傳輸時，線上為TTL電平，從開始傳送數據到結束，線上電平從TTL電平到RS-232電平再返回TTL電平。接收器典型的工作電平為+3V～+12 V與-12 V～-3 V之間。如此高的電壓是不能和單片機直接相連的，所以必須進行電平轉換。本文利用LTC1385來實現電平轉換[3]，它是德州儀器推出的一款兼容RS-232標準的芯片。該芯片供電電壓為3.3 V，與MSP430的3.3 V供電電壓匹配。LTC1385芯片內部亦有兩路發送器和兩路接收器，本文只用到其中的一組。

2.2 信號接口介紹

PC都有串行接口，一般用RS-232接口。與RS-232相匹配的連接器有DB-25、DB-15和DB-9，其引腳各不相同。本文使用DB-9作為提供I/O卡或主板上COM1和COM2兩個串行接口的連接器，提供異步通信的9個信號。

3 硬件電路設計

3.1 PC與MSP430的串行通信原理圖

PC與MSP430串行通信原理圖如圖2所示，整個系統由PC、MSP430和LTC1385 3個部分組成。由于PC與MSP430串行通信時采用RS-232協議，因此不管是單片機向PC發送數據，還是PC向單片機發送數據都必須通過LTC1385進行電平轉換[4]。在電路連接時，PC的串口輸出應對應MSP430的串口輸入。

圖2 串行通信原理圖

3.2 系統電路連接圖

整個系統電路連接圖可分為兩個部分：MSP430串口與LTC1385之間的連接以及LTC1385通過DB-9型連接器與PC的串口的連接，如圖3所示。將MSP430的“UTXD0”引腳和 LTC1385 的“TR1IN”引腳相連，MSP430的“URXD0”引腳和 LTC1385 的“RX1OUT”引腳相連，即將MSP430的輸入引腳和LTC1385的輸出引腳相連，將MSP430的輸出引腳和LTC1385的輸入引腳相連。

圖3 系統電路連接圖

LTC1385通過DB-9型連接器和PC的串口相連，具體實現要選用標準的串口線將LTC1385同PC的COM1口連接。

4 程序設計

整個程序設計分為PC的通信程序和MSP430的通信程序兩部分。由于MSP430的通信程序采用匯編語言編寫，其代碼在各種環境下都大同小異，因此這里重點介紹PC通信程序的編寫。

VC實現串行通信有3種途徑：利用MSComm控件或者是利用CSerialPont類進行串口通信，以及利用WinAPI函數對串口進行操作[5]。以下重點介紹在Visual C++6.0開發環境下利用MSComm控件實現串行通信的方法。

編程采用基于對話框的主體程序框架結構，串口通信部分采用MSComm控件完成。具體步驟如下：

（1）創建工程。打開Visual C++6.0編程環境，新建一個工程，并輸入相應的工程名和該工程所在的路徑。

（2）添加相應的資源。為了能在友好的界面下對程序進行操作，必須為應用程序添加相應的資源，本文中只添加了通信程序必要的控件。添加兩個“EDIT”控件，一個用來輸入發送給單片機的數據，一個用來顯示接收單片機傳來的數據。添加一個“發送”按鈕用來確定何時發送。本文的串口通信是通過MSComm控件完成的，所以還需要添加MSComm控件，添加完后，還需對其進行相關設置。對MSComm控件的設置一定要根據計算機外圍的單片機來設置合理的參數，否則無法保證正常的串口通信。本文的MSComm控件設置界面如圖4所示。

圖4 MSComm控件的設置界面

（3）添加成員變量。應用程序上的控件負責接收輸入或者顯示輸出，應用程序后臺的成員變量來管理這些數據，添加好資源后還要讓控件和成員變量關聯起來。成員變量添加界面如圖5所示。

圖5 成員變量添加界面

（4）消息映射。當單片機通過串口向PC發送數據或者單擊“發送”按鈕時，都激發了 Windows消息，應用程序的窗口將收到這些消息，然后檢查應用程序是否處理這些消息函數，為了處理這些函數必須添加相應的消息映射。

（5）添加程序執行代碼。添加消息映射后只是給出了一個處理這些消息的函數的框架，具體的處理代碼必須由用戶來添加，限于篇幅本文只給出以下需要添加的部分代碼。

編譯之后，PC上的應用程序運行結果如圖6所示。

MSP430與PC的串行通信被廣泛應用于各種控制系統中。本文提出了一種實現該串行通信的方法，并給出了具體的電路原理圖和通信程序。實踐證明，利用VC開發通信系統，從底層到上層直接面向用戶，具有很強的調試功能。本文為PC與MSP430串行通信的實現提供了一個很好的參考。

[1]胡大可.MSP430系列FLASH型超低功耗16位單片機[M].北京：北京航空航天出版社，2001.

[2]于萬民.PC機與PIC單片機串行通訊的實現[J].現代電子技術，2000（8）：12-16.

[3]吳懷超.MCS-51 MSP430與 PC間串行通訊比較 [J].微處理機，2009（6）：20-23.

[4]吳懷超，周勇，趙麗梅.基于匯編語言的 MSP430與上位機間串行通訊的實現[J].儀表技術與傳感器，2010（8）：62-65.

[5]鄭慧，范忠誠.零基礎學Visual C++[M].北京：機械工業出版社，2010.