一种8098单片机和PC机的串行通信方法

Serial-Communication Between an 8098 Single-Chip
Microprocessor and a PC Computer
Ding Caihong,et al
Dept.of Astronautics and Mechanics,Harbin Institute of Technology,Harbin 150001

　　Abstract　This paper presents a method applied in serial-communication between an 8098 single-chip microprocessor and a PC computer,and among with the connecting circuit of its hardware and software programming,there illustrates the usage of communication port of 8098 in detail.
　　Keywords　Single-chip Microprocessor,Data Acquisition,Serial-Communication

1　前 言
　　随着计算机技术的快速发展和广泛应用，上位机和下位机的主从工作方式更加为数据采集系统所采用，由于微机的分析处理能力较强，处理速度更快，而单片机则使用灵活方便，所以一般主机采用微机，从机采用单片机来构成主从多机工作模式。
　　8098单片机是In公司于80年代末推出的准16位微处理器，其结构简单，编程容易，外围电路少，便于接口，数据采集精度高；其片内的256个字节寄存器都具有累加器的功能，它们可使CPU对运算器数据进行快速交换；并提供了高速数据处理和频繁的输入输出功能。8098单片机与上位机的握手也非常友好，它们之间的信号传输准确可靠，成为继MCS-51系列单片机后的又一种热门的单片机。
　　本人曾对滚齿切削过程的扭矩测试进行了专门的研究，其中数据采集系统采用了8098单片机，采集到的数据经串行通信送到微机进行处理。本文针对8098单片机和微机之间的串行通信作详细介绍。

2　8098单片机的串行通信
　　数据通信方式可分为两种：并行传送和串行传送。并行传送速度快、效率高，但传送可靠性差，不适合远距离传送；串行传送数据按位顺序移动，速度较慢、效率偏低，但传送可靠，可以节省通信子系统的硬件投资。本文中，单片机通过串行口与上位机进行异步方式1工作，做到：①通信前，收、发双方达成协议，明确规定彼此的联络信号以及数据的传送方式等项内容，协议严密，易于实现。②为了增强数据传送过程中的抗*力，需要配置电平转换器。
　　利用8098单片机进行串行通信时必须对有关寄存器进行设置，与串行通信有关的寄存器有：①IOC1控制寄存器：在串行应用中，该寄存器用于选择TXD/P2.0引脚端的复用功能，置1时，选中TXD功能。②SP_CON寄存器(11H,只写)和SP_STAT寄存器(11H,只读)：该寄存器的低5位作控制寄存器，高3位作状态寄存器。③INT_MASK中断屏蔽寄存器：INTMAS.6置1允许串行口中断。④BAUD_RATE寄存器(0EH,只写)：是16位寄存器，对其设置串行通信的波特率需分两次连续向0EH进行写操作，先送低位字节，后送高位字节。波特率寄存器的zui高位应置1，用以选择XTAL1频率，即系统时钟振荡频率。在笔者设计的系统中，采用的8098单片机的时钟为6MHz，设定波特率为9600，则送给RAUD_RATE寄存器的值为8013H。

3　8098单片机和上位机的串行口连接
　　上位机(386以上PC机)的串行口采用的是标准的RS-232C接口，由于8098单片机的串行口电平是TTL电平，但是TTL电平 特性与RS232的电气特性不匹配，因此为了使8098单片机的串口能与RS-232C接口通信，必须将串行口的输入/输出电平进行转换。采用目前zui常用的芯片1488、1489来实现RS-232C与TTL的电平转换。图1为连接示意图。

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图1　连接示意图

　　8098单片机CPU和串行口之间通过SBUF_TX发送寄存器和SBUF_RX接收寄存器进行数据传输，CPU将欲发送的数据写入SBUFTX；从SBUFRX中读取串行口接收到的数据。一旦一帧信息中zui后一个数据位写入缓冲器或从中读出，即产生相应的发送和接收中断。

4　8098　单片机和上位机的通信程序编写
　　经过上述分析以后，首先编写8098单片机的通信程序，下面为串行通信的部分程序：
　　ORG　2080H
　　LD　SP,#00C0H
　　DI
　　LDB　TEMP,#20H　　；TEMP初始化，置TI为1
　　ORB　IOC1,#20H　　；选择TXD功能
　　LDB　TEMP,#20H　　；预置为接收结束
　　LDB　BAUDRA,#13H　；设波特率为9600
　　LDB　BAUDRA,#80H
　　LDB　SPCON,#09H　　；方式1，允许接收
　　　……
GET_CHR:　ORB TEMP,SPSTAT　；从串行口接收数据
　　JBC　TEMP,6,GET_CHR
　　ANDB TEMP,#0BFH　　；清除TEMP中的RI标志
　　LDB CHAR_I,SBUF
　　……
PUT_CHR: ORB TEMP,SPSTAT　；通过串行口发送数据
　　JBC　TEMP,5,PUT_CHR
　　LDB　SBUF,CHAR_O
　　ANDB TEMP,#0DFH　　；清除TEMP中的TI标志
　　……
　　主程序先关闭中断（以便采用查询方式），将测试寄存器TEMP（用来复制SP_STAT中的内容）的TI位置1，使程序初始化为接收状态。在GET_CHR子程序中测试RI位，若为0，表示SBUF_RX缓冲器尚未接受到信息，若为1，则把接受到的信息读至CHAR_I寄存器；在PUT_CHR子程序中应测试TI位。
　　上位机（386以上PC机）的所有程序是在BORLAND C++环境下编译的，因此串行通信程序可以直接应用I/O通信库函数bioscom()，该函数在由port的I/O端口上执行RS-232通信操作。通信前，根据与8098单片机的通信协议，设定通信的串行端口、数据位数、停止位数、波特率，由于上位机时钟为12MHz，所以对应的波特率应设置为4800。下面给出上位机串行通信的部分程序：
#define COM1　　0　　//选定串行端口1
#define DATA_READY 0x100
#define TRUE　　1
#define FALSE　 0
#define SETTINGS (0xc0| 0x00 | 0x00 | 0x03)
// 4800波特，无校验，1个停止位，8个数据位
main()
{
　FILE *fp;
　if((fp=fopen("c:dchdata","wb"))==NULL)
　　{
　　　cout<<"cannot open the file"<<"\n";
　　　exit(0);
　　}
　int in,out, status=0, DONE = FALSE;
　bioscom(0, SETTINGS, COM1);　//初始化串行端口
　while (!DONE)
　{
　　status=bioscom(3,0,COM1); //返回串行端口的当前状态
　　if (status & DATA_READY)
　　　if ((out=bioscom(2, 0, COM1)&0x7F) != 0)
　　　　{
　　　　　……　//从通信线上接收数据
　　　　}
　　　if (kbhit())
　　　　{
　　　　　if ((in =getch()) == '\x1B')
{DONE = TRUE;break;}
　　　　　bioscom(1, in, COM1);　//向通信线发送数据
　　　　}
　　}
　　　……
　　}
　　实验证明，以上通信程序可读性好、编写容易，并且使上位机和下位机的通信变得直观、简单，而数据传输准确。

5　结束语
　　本文提出的方法已在笔者的课题“滚齿切削过程扭矩测试与分析”中得到了成功的应用。该方法与采集数据量的大小无关，只是因为采用串行口通讯，当数据量较大时，采集所需时间略长，但采集数据准确可靠，对整个系统的工作无影响。该方法不仅适合于386以上的微机，也适合于PC/XT及其兼容机与8098的通信。