单片机原理及应用----多机通信

单片机原理及应用,北京化工大学信息科学与技术学院主讲教师：林伟国E-mail: ,cn,多机通信,MCS-51系列单片机的串行通讯方式2和方式3是有多机通讯功能，可构成多种分布式通讯系统。一个全双工主从方式多机通讯系统的原理框图如下：,TXD RXD 主机,0#机,1#机,N#机,理论上来说，一台主机可以接256台从机。但实际上做不到，因为其受限于串口的驱动能力。而且，上述这种接法其通讯距离=1m。、为了实现远距离通信，也为了增加驱动能力（带负载能力），一般采用RS-485总线进行串行通讯，这时要变成半双工通讯。不同的RS-485总线驱动芯片的带负载能力不同，有的可以带32个从机，也有的可以带64个从机，带128个从机等等。上图中，主机可以与任何一台从机实现通讯，从机之间的通讯必须通过主机转发。,多机通讯的基本原理,在多机通讯系统中，为了保证主机与从机之间能可靠通讯，串行通讯必须是具备识别能力的。在MCS-51单片机中，其串行通讯控制寄存器SCON中设有多机通讯选择位SM2。当主机的SM2无要求时，SM0、SM1=10或11时，其工作于方式2或方式3，即多机通讯方式。主机通过对TB8的设置以区别发送的是地址帧（TB8=1）还是数据帧（TB8=0）。,多机通讯的基本原理,从机对接收到的RB8进行识别：当从机的SM2=1时，如果接收到的RB8=1，则确认为呼叫地址帧，将该帧内容装入SBUF中，并置位RI，向CPU请求中断，进行地址比较。如果RB8=0则为数据帧，将不予以理睬，接收的信息被丢弃。当从机的SM2=0时，则无论是地址帧还是数据帧均接收，并置位RI=1，向CPU请求中断，将该帧内容装入SBUF中。,多机通讯的过程,1、置全部从机的SM2=1，处于只接收地址帧的状态；2、主机首先发送呼叫地址帧信息，将其中的TB8设置为1，以表示发送的是呼叫地址帧；3、所有从机接收到呼叫地址帧后，各自将接收到的主机呼叫的地址帧与自身的地址相比较；若比较结果相等，则为需要寻址的从机，清除SM2，准备接收主机发送的数据帧，直到全部的数据传输完毕；,多机通讯的过程,4、若比较不相等，则为非寻址的从机，仍然维持SM2=1不变，对其后发送过来的数据不予以理睬，即接收到的数据帧内容不装入SUBF中，不置位RI=0，不会产生中断请求直到正确的寻址为止。5、主机发送完呼叫地址帧之后 ，即发送一连串数据帧，其中的TB8=0，以示为数据帧。6、当主机寻呼其他从机时，通过分析得知在寻呼其他从机后，维持其SM2=1，对其后主机发送的数据不予以理睬。,多机通讯协议,1、主从多机通讯系统，允许配置255台从机，各从机的地址00HFEH.2、约定地址FFH为全部从机的广播控制命令，命令各从机恢复SM2=1状态，准备接收主机的地址呼叫。3、主机和从机的联络过程约定：主机首先发送地址呼叫帧，被寻址的从机回送本机地址给主机，经验证地址相等后再向被寻址的从机发送命令字，被寻址的从机根据命令字要求回送本机数据或状态,多机通讯协议,4、约定主机发送的命令字为：01H：要求从机发送数据块其他：非法命令5、从机的数据格式约定：D7 D6 D5 D4 D3D2 D1 D0ERR CON1 CON2 0 X X X X 定义: 若ERR=1， 从机接收到非法命令,0为正常 若CON1=1，从机状态，1异常,0为正常 若CON2 =1，从机状态，2异常,0为正常D7 D6 D5 D4D3D2 D1 D0X x x x x x x x,高4位数据,主机程序：,呼叫从机号在60H中数据块首地址为30H波特率为2400H禁止串口中断 FLAG BIT 00H SLADD BYTE 60HORG 0000HAJMP MAIN,ORG 0030HMAIN: MOV SP,#70H MOV TMOD,#20H;T1 方式2，8位自动 重装载 MOV PCON,#80H MOV SCON,#0D8H; SM0 SM1 SM2 REN TB8 RB8 TI RI; 1 1 0 1 1 0 0 0; SM2对主机没有要求 MOV TH1,#0F3H MOV TL1,#0F3H;波特率为2400H CLR FLAG ;地址不符，FLAG置1 SETB TR1,NEXTLP: MOV R0,#30H；数据存储的起始地址 MOV R6,#10H；从机个数LOOP: MOV R7,#02H；每次回答的字节数 CALL ADDR; JBC FLAG,NEXTS；地址不符，FLAG置1 CALL RDDATA; AJMP NEXTANEXTS: INC R0 INC R0NEXTA: INC SLADD DJNZ R6,LOOP AJMP NEXTLP,ADDR:MOV A,SLADD;取从机号MOV SBUF,A;发送从机号JNBTI,$;等待发送结束CLR TI;清TI标志JNB RI,$;等待从机回答本机地址CLR RI;清RI标志MOV A,SUBF;读取从机回答地址CJNE A,SLADD,RETN;地址不符,返回CLR TB8;地址相等，清TB8 准备发送命令RETRETN: SETB FLAG ;地址不符，FLAG置1 RET,RDDATA: MOV A,#01H；要求从机发送数据块 MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TIRPT: JNB RI,$;等待回送从机状态 CLR RI MOV A,SUBF MOV R0,A INC R0 DJNZ R7,RPT RET,从机程序：,本机地址在4FH中;接收到数据为#01H，表示要向主机发送数据;数据保存在31H,32H单元中 SM0 SM1 SM2REN TB8 RB8 TI RI; 1 1 1 1 0 0 0 0FLAG BIT 00H；FALGAD BIT 01H；ORG 0000HAJMP MAINORG 0023HAJMP COMORG 0030H,MAIN: MOV SP,#70H MOV TMOD,#20H;T1 方式2，8位自动重装载 MOV TH1,#0F3H MOV TL1,#0F3H ;波特率为2400H MOV PCON,#80H MOV SCON,#0F8H SETB TR1 SETB ES;采用中断方式接收主机呼叫SETB EACLR FLAG；FLAG=1,表示收到”01H”命令 SETB FLAGAD;初始值为1,接收地址呼叫RPT:JNB FLAG, RPT CLR FLAG CALL TDATA SETB SM2AJMP RPT,COM:CLR ES;禁止中断 JNB FLAGAD,COMDCLR RIMOV A,SBUFCJNE A,4FH,EXIT1MOV SBUF,A;回送地址JNB TI,$CLR TICLR SM2;准备接受命令和数据 CLR FLAGADEXIT1:SETB ESRETI,COMD: CLR RI MOV A,SBUF CJNE A,#01H,EXIT2 SETB FLAG SETB ES RETIEXIT2: CJNE A,#0FFH,EXIT3 SETB SM2 SETB FLAGADEXIT3: SETB ES RETI,TDATA: MOV A,31H MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI MOV A,32H MOV SBUF,A JNB TI,$ CLR TI RET,基于RS-485通信的数据采集控制分站的程序设计,系统以10ms采样周期采样锅炉中水的温度;高,低液位开关正常时输出高电平,超出设定液位时输出低电平,分别连接外部中断0和1；系统异常时输出低电平，控制光藕继电器输出报警信号；水位的控制通过输出-20mA控制阀门开度调节水流量水温及液位状态通过RS-485总线上传给监控机数据采样采用位A/D,从机程序设计,本机地址在4FH中接收到数据为#01H，表示要向主机发送数据;采样结果数据保存在31H,32H单元中 数据格式：液位高液位低X X X X（状态）（状态）数据高位 X X X X X X X X 数据低等位,FLAGE0 BIT 00H；液位低报警标志FALGE1 BIT 01H；液位高报警标志FLAGT0 BIT 02H；定时时间到标志，采样控制输出FLAGS0 BIT 03H；串行口接收到“01H”命令标志FLAGAD BIT 04HORG 0000HAJMP INIT ORG 0003H AJMP EINT0 ORG 000BH AJMP T0INT ORG 0013H AJMP EINT1ORG 0023HAJMP COMORG 0030H,INIT: MOV SP, #70H MOV TMOD, #XXH MOV TH0, #XXH MOV TL0, #XXH MOV TH1, #0F3H MOV TL1, #0F3H MOV PCON, #80H MOV SCON, #0F8H SETB IT0 SETB IT1 SETB TR0 SETB TR1,SETB PX1 SETB ES SETB EX0 SETB EX1 SETB ET0 SETB EA CLR FLAGE0 CLR FLAGE1; CLR FLAGT0; CLR FLAGS0; SETB FLAGADDR,MAIN:JBC FLAGE0, E0FUN；液位低报警 JBC FLAGE1, E1FUN；液位高报警 JBC FLAGT0, T0FUN；采样控制输出 JBC FLAGS0, S0FUN；接收串行数据AJMP MAINE0FUN: CLR ALARMLOW ORL 31H,#01000000B AJMP MAINE1FUN: CLR ALARMHIGH ORL 31H,#10000000B AJMP MAIN,T0FUN: CALL ADFUN CALL OUTFUN AJMP MAINS0FUN: CALL TDATA SETB SM2 AJMP MAINEINT0: SETB FLAGE0; RETIEINT1: SETB FALGE1; RETIT0INT: MOV TH0,#XXH MOV TL0,#XXH SETB FLAGT0 RETI,COM:CLR ES;禁止中断 JNB FLAGADR,COMDCLR RIMOV A,SBUFCJNE A,4FH,EXIT1MOV SBUF,A;回送地址JNB TI,$CLR TICLR SM2;准备接受命令和数据 CLR FLAGADREXIT1:SETB ESRETI,COMD: CLR RI