RS 232串行通訊是各類工程應(yīng)用中經(jīng)常使用的通訊方式之一，但其點對點的通訊方式經(jīng)常會在使用中帶來不便。

       一般的RS 232通訊應(yīng)用，經(jīng)常由一個控制方控制一臺設(shè)備，或采用菊花鏈方式連接，根據(jù)通訊地址的不同，由一個控制方控制多臺設(shè)備。但在工程應(yīng)用中卻經(jīng)常會遇到2臺或2臺以上的PC機需要控制同一臺設(shè)備，即由多個控制方控制一臺設(shè)備的情況，而為受控設(shè)備僅具備1個RS 232串口，這時需要有一臺能夠?qū)崿F(xiàn)RS 232串口多方控制的設(shè)備，本文針對這種設(shè)備的其中一種比較*的設(shè)計方法進行說明。該設(shè)備不僅成本低，實現(xiàn)方法簡單，而且功能可擴展，在工程中具有較強的適用性，能滿足多種復(fù)雜控制的需要。

       l硬件設(shè)計

       在控制系統(tǒng)中，控制方和被控設(shè)備的通訊協(xié)議和控制程序是固定的，在設(shè)計中不能改變，只能通過一臺中間設(shè)備，即串口擴展設(shè)備，對控制方的命令進行一定的解析處理，從而實現(xiàn)控制方和被控方之間的協(xié)調(diào)應(yīng)答。本文選用AT89S52單片機作為串口擴展設(shè)備的核心控制器，系統(tǒng)的硬件原理圖如圖1所示。

 

       系統(tǒng)中的AT89S52單片機全兼容In公司MCS51系列單片機的結(jié)構(gòu)和指令，片上具有8 kB的可擦除在線可編程存儲器［1］。串口擴展部分采用TI公司的TL16C554［2］，可擴展4個串口；該芯片直接與單片機連接，根據(jù)設(shè)定可自動接收來自4個串口的數(shù)據(jù)并將其存儲在內(nèi)置的FIFO中，并給出中斷信號，可使單片機通過外部中斷進行處理；同時，可將單片機寫入的數(shù)據(jù)通過的串口發(fā)送。注：通過對其寄存器的設(shè)置可實現(xiàn)更多的功能。使用MAX202進行TTL電平到RS 232電平的轉(zhuǎn)換。若考慮設(shè)備間不共地的問題，可在MAX202與TL16C554之間，以及MAX202與單片機之間加光隔進行保護。

       系統(tǒng)中把單片機本身的串口作為主串口，用于連接被控設(shè)備，另外4個擴展串口，用于連接4個控制方。當(dāng)多個控制方同時連續(xù)發(fā)送較多的命令數(shù)據(jù)時，為了保證對所有數(shù)據(jù)的完整接收，需要將沒有來得及處理的數(shù)據(jù)做暫時的存儲。AT89S52單片機本身帶有256 B內(nèi)置的RAM，在很多情況下并不能滿足使用需要。DALLAS公司的DSl225含8 k×8 b非易失性SRAM，可作為外置的擴展存儲器件。該器件的讀寫速度達到70 ns，完夠滿足對數(shù)據(jù)的即時讀寫［3］。

       2程序設(shè)計

       2．1數(shù)據(jù)存儲空間的分配

       程序設(shè)計時，首先應(yīng)對數(shù)據(jù)空間進行規(guī)劃。在該系統(tǒng)中，根據(jù)需要，從AT89S52內(nèi)部8 k的數(shù)據(jù)存儲器中劃分出5塊區(qū)域，做5個FIFO數(shù)據(jù)隊列，每個FIFO隊列l(wèi) 536 B空間，分別用于存儲來自5個端口的數(shù)據(jù)。剩下的512 B作數(shù)據(jù)存儲的備用空間。

       2．2 程序模塊

       程序采用模塊化的設(shè)計思想，以方便修改、移植和檢錯。整個控制程序由主程序、中斷、命令處理模塊、回送處理模塊4部分組成，實現(xiàn)原理如下：

      （1）中斷

       串行口中斷和外部中斷，用于接收來自5個端口的數(shù)據(jù)，分端口將接收到的數(shù)據(jù)存入對應(yīng)的FIFO，這里對數(shù)據(jù)不做其他的判斷或處理，盡量用zui少的指令完成，減少中斷時間。以避免多個串口同時受到大量數(shù)據(jù)時，發(fā)生數(shù)據(jù)丟失。

       （2）命令處理模塊

       針對控制方端口FIFO，若控制方FIFO中存在數(shù)據(jù)，根據(jù)協(xié)議對數(shù)據(jù)進行判斷，直接清除不符合協(xié)議的數(shù)據(jù)；對符合協(xié)議的命令數(shù)據(jù)，判斷完整條命令后，通過受控方端口向受控設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)整條命令，然后清掉FIFO中此條命令，如此逐步清空FIFO。

        （3）回送處理模塊

       針對受控方端口FIFO，若受控方FIFO中存在數(shù)據(jù)，與"命令處理模塊"類似，根據(jù)協(xié)議對數(shù)據(jù)進行判斷，清除不符合協(xié)議的數(shù)據(jù)，對符合協(xié)議的回送數(shù)據(jù)，判斷完整后，同時通過4個控制方端口向控制設(shè)備回送數(shù)據(jù)，然后清掉FIFO中此條命令，如此逐步清空FIFO。

        （4）主程序模塊

        在主程序中，循環(huán)判斷5個FIFO中是否有數(shù)據(jù)。若控制方FIFO存在數(shù)據(jù)，進入命令處理模塊，清空FIFO后返回主程序，繼續(xù)循環(huán)；若受控方FIFO存在數(shù)據(jù)，進入回送處理模塊，清空FIFO后返回主程序，繼續(xù)循環(huán)。這樣，每個控制方發(fā)送的命令，都會在FIFO中有短暫的緩沖，在多控制方同時發(fā)送命令時，本設(shè)備可分先后將所有收到的命令逐個發(fā)送到受控設(shè)備，不會因發(fā)生沖突而造成數(shù)據(jù)丟失。對于受控設(shè)備回送的數(shù)據(jù)，一般包含了工作狀態(tài)及配置等信息，需要同時回送到各個控制設(shè)備，使各個控制設(shè)備能夠及時做相應(yīng)的調(diào)整。

        3功能擴展

        按照上述方法設(shè)計的該系統(tǒng)不僅適用于多控制方控制一個串口情況，還可根據(jù)工程中遇到的各種需求進行功能擴展。

        （1）一個控制設(shè)備和多個受控設(shè)備

        雖然，若被控的受控設(shè)備提供的通訊協(xié)議包含地址，可通過菊花鏈方式分別控制，但在工程應(yīng)用中有相當(dāng)多的設(shè)備協(xié)議中并不包含地址。如果要實現(xiàn)分別控制，可使用本設(shè)備，對每個下位端口分別分配一個虛擬地址，在命令處理模塊中加入地址判斷，使收到的命令僅向?qū)?yīng)地址的下位端口發(fā)送。

        （2）多個控制設(shè)備和多個受控設(shè)備

       在這種情況下，普通的連接方法不能滿足多設(shè)備之間協(xié)調(diào)通訊的需要。若使用本設(shè)備，只需在命令處理模塊和回送處理模塊中，修改相應(yīng)的端口數(shù)目即可?？刂品胶褪芸胤降墓δ懿蛔儭?/p>

        （3）在控制設(shè)備和受控設(shè)備中存在著多種不同的通訊協(xié)議。此時，可利用本設(shè)備，添加協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，使之具備多種協(xié)議的解析功能，在收和發(fā)之間進行對應(yīng)的協(xié)議轉(zhuǎn)換，這種方法，比工程中通常采用更改控制設(shè)備的控制程序的方法更簡單、方便。

       （4）上述幾種情況并存。尤其是控制設(shè)備與受控設(shè)備協(xié)議不同，而多個受控設(shè)備協(xié)議沒有地址，且需要分別控制時。本設(shè)備也可對每個受控方端口分別分配一個虛擬地址來實現(xiàn)分控，并在收發(fā)中間進行通訊協(xié)議的轉(zhuǎn)換。

       4 結(jié) 語

       本文設(shè)計的串口擴展設(shè)備，不但成本低、設(shè)計簡單，而且可滿足工程上串口應(yīng)用的多種不同需要，具有較高的使用價值，對工程技術(shù)人員具有一定的參考意義。