MCS—51單片機多串口通訊技術應用分析

周岑　周振興

摘要：隨著電子產品的不斷更新，單片機也隨之發展起來，被廣泛應用于自動控制領域。文章研究了單片機的多串口通信技術，并針對該技術在通信領域的具體應用進行了分析，進一步提高了其自控效能。

關鍵詞：單片機；多串口通訊技術；自動控制；集成電路；軟件編程；通信協議 文獻標識碼：A

中圖分類號：TP368 文章編號：1009-2374（2015）27-0065-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.27.034

1 MCS-51單片機概況

單片機屬于一種集成型電路芯片形式，在具體應用過程中主要利用超大的集成電路技術將中央處理器、存儲器、只讀存儲器以及多種接口等相關的系統進行整合和集合，最終形成一個具有計算功能的微型計算機芯片，然而單片機主要分為兩種形式：一種是專用單片機，例如在中國移動通訊和傳真機等設備中一般采用的是單片機；另一種是通用單片機，MCS-51單片機等系列產品就屬于此類。這種通用單片機能夠在使用過程中擴大自身的功能，滿足各種需要。MCS-51單片機在具體應用過程中其特征主要表現在：該設備具有強大的處理能力，其CPU是8位處理器，振蕩器在1.2～12MHz之間正常工作，并且是以單一的5V電源支持正常的設備運行，其內部的芯片采用的是單總線的結構，并且帶有128B的尋址空間64KB的數據存儲器，其尋址空間比較大，能夠滿足多種用戶的需求，另外該設備在使用過程中具備4個8位的并行接口，為多數芯片處理功能提供了方便，并且滿足了數據通訊要求。

2 MCS-51單片機多串口通訊的途徑

在具體的應用過程中，大部分單片機只有一個串行通訊口，在遇到特殊情況時就需要兩個或者是多個串口，然而常用的串口通訊途徑主要是：（1）多路模擬開關。該方法借助于多路模擬開關，將各路通訊設備進行有序的連接，在使用過程中不會出現交叉的狀況，并且操作簡單，只需要通過軟件對多模擬開關進行控制即可；（2）多串口單片機。多串口單片機在應用過程中與MCA-51系列的單片機基本相似，在通訊技術的應用過程中，基本上是獨立運行的，但是其局限性是價位比較高；（3）擴展串行通訊接口。針對目前MCS-51單片機進行研究，該設備能夠正常使用的接口芯片是Tntel8250，為DIP40封裝以及Intel8251、DIP28封裝，該方法具有一定的局限性，系統比較復雜，在擴展過程中增大了芯片的空間；（4）多片機的協同工作。由于單片機在使用過程中比較廉價，將其多個單串口連接起來應用于通訊技術中，總體價格合理，因此該方法多用于協議轉換之類的工作，并且每一個單片機僅僅需要處理一種協議數據，就能滿足軟件編程所需要的條件。由于這種將單片機組合而成的連接方式，在具體應用過程中容易出現數據交叉使用，這就要求在應用過程中要以技術為支撐，針對雙單片機系統要采用并行口來完成數據的交換工作，為系統提供方便。

3 MCS-51串行通信技術

MCS-51單片機串行通信應用中，按照RS-232-C的標準，完成MCS-51與PC之間的接口連接，在RS-232-C串口上一般是利用電平技術采用EIA的方式來進行轉換，最終完成通信要求，促進設備傳輸數據。為了提升其經濟效益和使用效益，提出了采用MAXIM提供的MAX232芯片，在降低能耗的同時，滿足單一電源的需求，在運行過程中將電源的電壓進行轉換，滿足相關技術標準的前提下，完成通信技術要求。然而在PC通信設計中，由于該設備主要利用8251A控制器來完成通信需求，采用對INS8251A完成初始化對數據的格式以及速度加以控制和傳輸，在運行過程中要與單片機保持通訊方式一致，最終實現PC與單片機之間的通信要求。

4 MCS-51單片機之間的通信協議

單片機在通信技術中，最簡單的通信模式是雙機通信，該設備能夠直接與串口進行連接，操作簡單，在具體應用過程中受到方法的限制，必須要保證兩機之間的距離，一般采用RS-422來延長通信距離，采用光電進行隔離，降低其干擾性。這就要求設計人員在編程環節要對相同的晶振頻率以及波特率加以控制，通過協議來實現編程通信。具體的程序設計表現在：

4.1 MCS多機通信

為了完成MCS-51多機通訊，需要在明確主機發出信息時從機應處在待機狀態，確保接收的主機發出的地址信息，當出現從機接收的信息是1時，表明主機發出的信息是地址信息，但是在從機的接收中斷時，說明中途屏蔽了信息；若相對應有應答現象，完成了與主機之間的通信，說明選擇性接收主機發來的響應數據信息，遇到這種情況就說明從機對主機的數據完成了分離。

4.2 MCS-51單片機多機串口通信協議

由于單片機的通信方式是靈活的，因此在移位寄存器方式下以及通用的同步收發器方式下都能完成數據協議通信。然而串行口的通信方式屬于特殊的SCON控制，其工作模式設定的是SMO以及SM1兩種類型。當多機通信控制的方法是2或者3時，說明發送和接收中斷的標志為TI、RI。當控制是3方式時，說明9位UART定時器T1引入的是波特率發生器。另外在出現了PC與單片機通信時，其接口端是異步通信接口，其設計的位是1、1.5、2以及停止位，數據的傳輸位置則是5位至8位之間任意選擇。另外還需要進行校驗，并且根據選擇模式來確定初始化方式。由于PC機具備明確的數據口地址和控制口地址，其狀態字寄存器要處于工作狀態，并且支持MCS-51的CPU進行讀取。在整個通信協議中要遵循主機和從機之間的關系，主機位主動呼叫來選擇相應的從機，并且在數據傳輸過程中要實現其雙向數據的傳遞作用，為主機的通信服務。

通訊過程中，單片機串口通信中，其主機一般是單片機，而從機是多個單片機，從機的作用是完成對現場信號的收集，并完成局部的控制。運用總線來完成主機和從機之間的通信，當主機TXD端口發出信號時，從機就可以接收到信號；另外當從機發出信號時，由主機對其進行接收。主機和從機在通信系統中，通常從機都要經過主機。在出現多機通信時，需要引入尋址技術，從主機位從機發送地址信息，來提高通信的可靠性和安全性，并且需要具體的身份驗證。為了提高主機和從機通信效率，在通信軟件編程中，要根據相關的協議具體進行。通常系統最多可以接入多臺主機，當主機傳輸OFFH地址時，每個從機就會恢復到SM值為1的狀態中，并且做好再次接收地址的準備。另外主機和從機的通信程序是，主機將地址信息傳輸到各個從機之后，然后由從機接收到信息發送至主機中，由主機對其進行判斷，根據數據來分布，為通信提供數據支持。

5 結語

綜上所述，為了提高單片機多串口通訊技術，最終實現控制系統的整體化，改善自動化控制效果，在軟件編程過程中必須對實心單片機與系統之間的多串口通信按照具體協議進行，以合理的成本確保控制性能。另外，在主機和從機之間的傳遞應用下，確保數據傳輸的高效性，提高信號的處理效果，在減輕開發成本的前提下，提高自控效能，使得單片機多串口更廣泛地應用于通信技術中，改善信號傳輸效果。

參考文獻

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[2] 劉艷麗，黃秀亮，王福東.MCS-51單片機多串口通訊技術運用問題初論[J].信息系統工程，2013，（31）.

作者簡介：周岑（1986-），女，湖北荊門人，供職于江蘇省淮安工業中等專業學校，中教二級職稱，研究方向：

電子。

（責任編輯：陳 倩）