單片機多機通信協議的設計

曲子君

摘 要：單片機技術與信息技術的有機結合，促進了通信技術的發展，在通信領域得到了廣泛的應用，并經過不斷的升級和創新，形成了單片機多機通信系統。借助單片機技術的優勢，開拓全新的發展方向。文章圍繞單片機多機通信進行分析，結合單片機技術的應用，從通信協議的設計著手，進一步的改進和完善單片機多機通信系統，使網絡通訊與數據傳輸等相關功能更加穩定。

關鍵詞：單片機；多機通信協議；設計

前言

單片機技術在網絡通訊領域得以廣泛應用。單片機多機通信的發展，單片機技術與計算機網絡技術相結合，其功能得到有效的豐富和拓展，更加高效、迅速進行數據信息的采集、傳輸和處理。單片機多機通信協議的設計，使單片機多機通信系統的功能更加完善，以更好的應用于多個行業領域當中，對社會信息化建設有著積極的意義。

1 單片機多機通信系統的分析與設計

1.1 通信方式和模式

單片機多機通信系統的構建，實現了單片機由單向網絡向多項網絡的轉變，促進了單片機技術與計算機網絡技術的有機融合。單片機的通信方式也得到了有效的拓展，產生了多種通信方式和模式，并根據功能的不同予以區分，通過通信方式的選擇以及通信模式的確定，充分發揮單片機和計算機網絡技術的優勢，科學合理的進行單片機多機通信系統設計，使系統功能更加完善。根據通信速率要求的不同而選擇合適的通信方式。

并行通信和串行通信是最主要的兩種通信方式，二者之間存在著十分明顯的區別。并行通信一般是對單片機多機通信速率要求較高而選擇的通信方式。在多個并行信道當中進行成組數據的傳輸，以達到高速通信的效果。但是該種通信方式具有一定的局限性，尤其是通信距離方面。為了達到高速通信的目的，需要在數據信號的發送端和接收端之間增加多條線路，顯然不適用于遠程通信。因此在進行遠程通信時，選擇串行通信方式。串行通信方式相對比較簡單，在單條一位寬的傳輸線之上，按照相應的順序進行傳輸。數據信號的發送端和接收端之間只有一條信道，信息傳輸速率雖然不如并行通信，但是適用于遠程傳輸，在很大程度上彌補了并行傳輸的不足。就串行通信而言，可以根據信息傳輸的具體需要而選擇同步傳送或者異步傳送，兩種通信模式有著各自的優勢和缺陷，同步傳送的速率相對較高[1]。

1.2 多機通信系統設計

根據單片機多機通信系統不同的通信方式和模式，作為系統升級的重要參考，圍繞相關設計理論和思想，進行多機通信模塊設計。首先，單片機多機通信需要根據完整的通信協議進行設計，信號的選擇、地址的確定、命令信號以及波特率等內都是單片機多機通信協議的設計所涉及的重要內容，以作為多機通信系統設計的核心思想。

其次，在單片機多機通信協議設計的基礎上，進行模塊合計，根據不同的功能劃分為地址判斷、命令判斷、數據傳輸以及出錯處理等模塊，各個模塊之間有效執行各自的職能，相互協調和配合，進而保證單片機多機通信的完整性。

第三，明確通信對象，準確的進行地址判斷，進行通信協議編址，并由主機向從機發送，在與本地地址對比之后進行判斷，只有保證地址相同的情況下進行通信，然后經過命令判斷和數據傳輸之后，完成模塊設計。而出現通信協議與本地地址不符時，則需要進入出錯處理模塊進行處理。多機通信系統設計完成后，經過仿真驗證，保證通信的順利進行，為單片機多機通信提供給重要的保障[2]。

2 單片機多機通信協議的設計

2.1 綜合分析和優化處理

在多機通信系統設計的過程中，通信協議的設計是最關鍵的環節，在很大程度上影響著單片機多機通信系統功能的發揮。為了保證傳輸信號的準確性，需要事先進行網絡拓撲結構設計，經過統一管理，合理分配網絡資源。使用正確的網絡協議。數據發送、分配發送時間以及移交使用權都是需要重點考慮的內容。在網絡拓撲結構的機器設備當中，數據具有可見性，信號的安全性和可靠性得以有效的保障。另外，網絡接口電路的功能設計以及客戶機與服務機電路設計都需要參考單片機多機通信協議的設計，以保證其相關功能的完善。在對單片機多機通信系統進行綜合分析和優化處理過程中，在客戶機和服務機的通信以及數據包設計的基礎上，進行單片機的處理。

首先，單片機不再具有停止等待協議有發送窗口，而根據相互對應的確認包和數據包，在發送數據包之后，只有等待確認包到達或是超時之后才能執行下一步，超時再發不能超過兩次。其次，確定IP數據包、源地址以及目的地址，明確數據包的起始點和結束點，在數據幀組合成包之后，以攜帶更多的數據標識信息。精簡首部項，結合IP 數據包長度變化的特點，保留控制字，提高其靈活性。第三，結合以上內容，進行單片機多機通信系統的綜合分析和優化處理，為通信協議的設計打下良好的基礎[3]。

2.2 服務機和客戶機協議設計

發送詢問數據包，服務器要按照合適的間隔進行發送。以網絡容量為1臺服務機和62臺客戶機的單片機多機通信系統為例，詢問數據包發送間隔一般為1/384。參考相關標準，根據當前詢問地址判斷是否進行下一步，將詢問數據包發送至當前詢問地址設備，等待確認包到達或是超時之后分別進行正確和錯誤標記，其中超時兩次之后標記為錯誤。查看被詢問客戶機，當確定有數據需要時，合理分批額總線使用權。在詢問結束之后發送數據包，如果超時則需要進行總線使用權回收。

在客戶機協議設計過程中，接收本機數據包，確定是否發送相關數據，并予以有效處理。經過網絡資源分配，發送數據包，確認接收之后轉入下一步驟。如果有數據需要發送，則發送數據包轉入超時檢查。超時則重新接收屬于本機的數據包，未超時則等待數據包確認。在發送方與接收方之間數據包查詢和確認的過程中，完成客戶機協議的設計[4]。

3 結束語

單片機多機通信協議的設計，單片機多機通信系統設計的核心環節。隨著通信技術的發展和進步，單片機多機通信系統也在不斷的升級和創新，為通信領域開拓全新的發展方向。通過單片機多機通信系統的分析與設計，結合通信協議的設計的要點，有效的進行設計，將單片機多機通信系統的功能更加完整的展現出來。

參考文獻

[1]彭佳文，姚志成，彭佳紅.一種單片機多機通信系統的設計[J].微計算機信息，2008，2：131-133.

[2]沈一凡.一種單片機多機通信系統的設計[J].硅谷，2014，22：28+32.

[3]劉濤.基于單片機的多機通信系統設計[J].中國新通信，2014，8：111.

[4]陳婷.淺談單片機多機通信的設計[J].科技致富向導，2011，20：47+71.