单片机原理与应用(倪云峰)全书第6章节.ppt

6.3.5 小结　　本节以基于单片机AT89C52的485总线现场监测系统为例，详细介绍了RS-485接口的硬件﹑软件设计。在本例的设计过程中，应注意下列事项：　　(1) 采用MAX481芯片来实现485接口，决定了该例所实现的485总线网络是半双工通信网络。若需要实现全双工，则可选择MAX490、MAX491等其他支持全双工的485总线驱动芯片。 　　(2) ?485总线网络的传输物理介质为双绞线。　　(3) ?PC机无485接口，若要接入485总线网络，须对其进行232/485接口电路转换。　　(4) 由于需要通过485总线实现数据通信，因此和通信相关的协议设计亦为软件设计的重要内容。 　　I2C总线(Inter IC Bus)是Philips公司推出的芯片间串行传输总线，?与SPI、Microwire/Plus接口不同，它以两根连线即可实现全双工同步数据传送，可方便地构成多机通信系统或者外设扩展系统。I2C总线采用了器件地址的硬件设计方法，通过软件寻址完全避免了器件的片选寻址，从而使硬件扩展系统等变得简单、灵活、方便。按照I2C总线规范，总线传输中所有状态都生成相对应的状态码，系统中的主机能够依照这些状态码自动地进行总线管理，启动I2C总线就能自动完成规定的数据传送操作。 6.4 I2C 总 线 6.4.1 I2C总线的工作原理　　在基于I2C总线特点的单片机系统中，其内部资源具有I2C总线输入/输出接口的电气结构、可设置的相关特殊功能寄存器(SFR)以及所提供的标准程序模块，为用户采用I2C总线进行系统设计和应用软件的编程带来了极大的方便。 6.3.1 RS-485总线的工作原理　　下面以基于单片机AT89C52的RS-485总线现场监测系统为例来说明RS-485总线的工作原理。图6.7 MAX481芯片引脚图　　MAX481接口芯片是MAXIM公司推出的一种RS-485芯片。该芯片采用单一电源+5?V工作，额定电流为300?μA，采用半双工通信方式，完成将TTL电平转换为RS-485电平的功能。其引脚结构图如图6.7所示。 　　从图中可以看出，MAX481芯片的结构和引脚都非常简单，内部含有一个驱动器和接收器。图6.7中，RO和DI端分别为接收器的输出端和驱动器的输入端，与单片机连接时只需分别与单片机的RXD和TXD相连即可；　　和DE端分别为接收和发送的使能端，当　　为逻辑0时，器件处于接收状态，当DE为逻辑1时，器件处于发送状态，因为MAX481工作在半双工状态，所以只需用单片机的一个引脚控制这两个引脚即可；A端和B端分别为接收和发送的差分信号端，当A端的电平高于B时，代表发送的数据为1，当A端的电平低于B端时，代表发送的数据为0。在与单片机连接时接线非常简单，仅需要一个信号控制MAX481的接收和发送即可，同时将A和B端之间加匹配电阻，一般可选120?Ω的电阻。表6.1为MAX481引脚功能说明。 图6.7 MAX481芯片引脚图 表6.1 MAX481引脚功能说明 　　用MAX481实现的半双工485总线现场监测系统结构如图6.8所示。 图6.8 MAX481实现的半双工485总线现场监测系统 　　PC机作为主控机，通过232/485转接设备接入485总线，它使用查询方式与各个从机通信；带有485接口的单片机系统作为从机，响应主机的查询命令，将采集到的数据回传给主机，从机之间的数据交换只能通过主机进行转发。　　由于是半双工通信，所以主机发送与接收需要分开独立运行，从机也是如此。A既是接收器的非反向输入端，也是驱动器的非反向输出端；B既是接收器的反向输入端，也是驱动器的反向输出端；DE和　　引脚电平共同控制发送和接收的切换，这在后面的硬件、软件设计中均有体现。 6.3.2 RS-485总线的通信协议　　对于任何涉及到通信或者数据交换的系统，通信协议的设计都是软件设计的前提和关键。通信协议设计最重要的就是帧结构的设计。485总线现场监测系统中数据帧的结构定义如表6.2所示。数据帧的内容包括起始字节、地址字节、类型字节、数据长度字节、数据字节、校验字节和结束字节。 表6.2 485总线现场监测系统中数据帧的结构 　　起始字节定义为“$”字符，其数值为0x24；结束字节定义为“﹡”字符，其数值为0x2A。　　地址字节实际上存放的是从机对应的设备号码，此设备号在一开始由拨动开关组予以设置。在工作时，每个设备都按规定已设定，一般不作改动，若需改动则重新设置开关即可。注意：地址码应避免重复。 　　本系统的数据帧主要有4种，这由类型字节决定，它们分别为主机询问从机是否在位的“ACTIVE”帧、主机发送读设备请求的“GETDATA”帧、从机应答在位的“READY”帧和从机发送设