本發(fā)明涉及通信控制領(lǐng)域，尤其涉及一種串行通信控制系統(tǒng)及方法，用于單片機(jī)與計算機(jī)、處理模塊的通信。

背景技術(shù)：

隨著電子技術(shù)的發(fā)展和電子系統(tǒng)需求的增長，各種大小型通信控制系統(tǒng)層出不窮，通常其數(shù)據(jù)通信控制多采用專用控制器來實現(xiàn)。采用專用控制器雖然能夠完成通信控制的功能，但由于其是專門為某一特定應(yīng)用場景設(shè)計，就勢必導(dǎo)致其具備應(yīng)用局限性，更換了應(yīng)用場景原有控制器就不兼容了。同時采用專用控制器就必須為其預(yù)留電路接口，增加了設(shè)計和結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度。而往往專用控制器價格昂貴，不利于控制開發(fā)成本，在簡單的系統(tǒng)應(yīng)用中使用也沒有太大的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于單片機(jī)的串行通信控制系統(tǒng)。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種基于單片機(jī)的串行通信控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)、單片機(jī)和處理模塊；所述單片機(jī)內(nèi)部配置程序存儲區(qū)和數(shù)據(jù)存儲區(qū)，外部配置232串行接口、SPI串行接口、8位并行接口和中斷信號線；所述程序存儲區(qū)用于存儲給處理模塊的控制參數(shù)；所述數(shù)據(jù)存儲區(qū)用于存儲處理模塊發(fā)送給單片機(jī)的應(yīng)用數(shù)據(jù)；所述232串行接口用于連接上位機(jī)和單片機(jī)的通信；所述SPI串行接口用于單片機(jī)與處理模塊之間傳送控制參數(shù)的通信線路；所述處理模塊將接收單片機(jī)發(fā)送的控制參數(shù)和給單片機(jī)回送應(yīng)用數(shù)據(jù)；8位并行接口用來傳送處理模塊生成的應(yīng)用數(shù)據(jù)；中斷信號線是給單片機(jī)返回處理模塊產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中斷信號。

所述232串行接口通信線路采用兩線制，包括TXD和RXD信號，分別代表發(fā)送信號線和接收信號線。

所述SPI串行接口通信線路采用四線制，包括SCK、MOSI、MISO、NSS信號，分別表示時鐘信號、主發(fā)送從接收信號、主接收從發(fā)送信號、設(shè)備選擇信號。

所述數(shù)據(jù)中斷信號采用下降沿觸發(fā)，在處理模塊生成應(yīng)用數(shù)據(jù)后，中斷信號線上的電平被拉低設(shè)定時長。

本發(fā)明還提供一種基于上述系統(tǒng)的串行通信控制方法，包括以下步驟：

(1)初始化程序存儲區(qū)的控制參數(shù)；

(2)等待上位機(jī)發(fā)送的串口指令，若沒有收到串口指令則進(jìn)入步驟(3)，若收到串口指令則進(jìn)入步驟(6)；

(3)判斷串口等待是否超時，若超時則進(jìn)入步驟(4)，若不超時則返回步驟(2)；

(4)將程序存儲區(qū)的控制參數(shù)發(fā)送給處理模塊；處理模塊將外部輸入的信號進(jìn)行處理，處理后生成應(yīng)用數(shù)據(jù)并產(chǎn)生中斷信號；

(5)等待數(shù)據(jù)中斷，如果檢測到中斷則把處理模塊生成的應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)存儲區(qū)；沒有檢測到中斷則繼續(xù)等待數(shù)據(jù)中斷；

(6)判斷串口指令是否是有效指令，并根據(jù)有效指令執(zhí)行相應(yīng)函數(shù)。

所述的串口指令中，有效指令包括更改程序存儲區(qū)的控制參數(shù)、返回程序存儲區(qū)的控制參數(shù)、發(fā)送控制參數(shù)給處理模塊、正常運行；如收到的串口指令數(shù)據(jù)不在有效指令之列，則判斷為無效指令；所述函數(shù)包含串口接收函數(shù)、串口發(fā)送函數(shù)、控制參數(shù)下發(fā)函數(shù)、讀取控制參數(shù)函數(shù)、寫控制參數(shù)函數(shù)、數(shù)據(jù)存儲函數(shù)；串口接收函數(shù)通過外部中斷來告知單片機(jī)檢測到串口接收緩沖區(qū)收到上位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并在判斷滿足接收條件完畢之后，產(chǎn)生接收完畢握手信號；串口發(fā)送函數(shù)用來返回單片機(jī)發(fā)送給上位機(jī)的數(shù)據(jù)；參數(shù)下發(fā)函數(shù)是通過SPI接口將程序存儲區(qū)中的控制參數(shù)發(fā)送給處理模塊；讀取控制參數(shù)函數(shù)將訪問程序存儲區(qū)的用戶區(qū)，將其中表示控制參數(shù)的數(shù)據(jù)讀取出來；寫控制參數(shù)函數(shù)將表示控制參數(shù)的數(shù)據(jù)寫入到程序存儲區(qū)的用戶區(qū)；數(shù)據(jù)存儲函數(shù)用于將來自處理模塊的應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)存儲區(qū)。

所述有效指令用一個單字節(jié)的無符號數(shù)表示。

所述表示有效指令的單字節(jié)無符號數(shù)取自串口接收數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)針對外圍模塊通信方式使用相應(yīng)串行通信方式，不僅能夠發(fā)揮不同串行通信方式的通信速率，又能適應(yīng)不同通信方式的外圍設(shè)備，增加了擴(kuò)展性。

(2)通過在單片機(jī)上實現(xiàn)串行通信控制，所需信號線非常少，結(jié)構(gòu)簡單，能有效節(jié)省印制電路板的空間。

(3)因結(jié)構(gòu)簡單可以很方便的移植到不同的應(yīng)用場景中，通用性強(qiáng)。而且單片機(jī)成本較專用控制器成本大大降低。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所提供的一種基于單片機(jī)的串行通信控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明所提供的一種基于單片機(jī)的串行通信控制方法的流程圖；

圖3是本發(fā)明所提供的一種基于單片機(jī)的串行通信控制方法中所述根據(jù)指令執(zhí)行相應(yīng)函數(shù)的流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明，本發(fā)明包括但不僅限于下述實施例。

本發(fā)明提供一種基于單片機(jī)的串行通信控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括上位機(jī)、單片機(jī)和處理模塊。所述單片機(jī)內(nèi)部配置程序存儲區(qū)，數(shù)據(jù)存儲區(qū)，外部配置232串行接口，SPI串行接口，8位并行接口，中斷信號線；所述程序存儲區(qū)用于存儲給處理模塊的控制參數(shù)；所述數(shù)據(jù)存儲區(qū)用于存儲處理模塊發(fā)送給單片機(jī)的應(yīng)用數(shù)據(jù)；所述232串行接口用于連接上位機(jī)和單片機(jī)的通信；所述SPI串行接口用于單片機(jī)與處理模塊之間傳送控制參數(shù)的通信線路；所述處理模塊將接收單片機(jī)發(fā)送的控制參數(shù)和給單片機(jī)回送應(yīng)用數(shù)據(jù)。8位并行接口用來傳送處理模塊生成的應(yīng)用數(shù)據(jù)；中斷信號線是給單片機(jī)返回處理模塊產(chǎn)生的數(shù)據(jù)中斷信號。

較佳地，所述232串行接口通信線路采用兩線制，包括TXD和RXD信號，分別代表發(fā)送信號線和接收信號線。

較佳地，所述SPI串行接口通信線路采用四線制，包括SCK、MOSI、MISO、NSS信號，分別表示時鐘信號、主發(fā)送從接收信號、主接收從發(fā)送信號、設(shè)備選擇信號。

較佳地，中斷信號采用下降沿觸發(fā)。在處理模塊生成應(yīng)用數(shù)據(jù)后，中斷信號線上的電平被拉低一段時間。

本發(fā)明提供一種基于單片機(jī)的串行通信控制方法，該方法包括步驟：

步驟1，等待串口指令，等待上位機(jī)給串口發(fā)送指令數(shù)據(jù)；

步驟2，判斷串口等待是否超時，判斷串口等待時間是否超過規(guī)定時間；

步驟3，下發(fā)控制參數(shù)，將程序存儲區(qū)的控制參數(shù)發(fā)送給處理模塊；

步驟4，等待數(shù)據(jù)中斷，處理模塊在生成應(yīng)用數(shù)據(jù)后將產(chǎn)生中斷信號；

步驟5，判斷串口指令，并根據(jù)串口指令執(zhí)行相應(yīng)函數(shù)。

在本發(fā)明所述方法中，在執(zhí)行所述步驟1等待串口指令時，如果沒有收到串口指令數(shù)據(jù)則會執(zhí)行所述步驟2判斷串口等待是否超時；若收到串口指令數(shù)據(jù)則會執(zhí)行所述步驟5判斷串口指令。

在本發(fā)明所述方法中，在執(zhí)行所述步驟2判斷串口等待超時時，滿足超時條件將判斷為超時，將執(zhí)行步驟3下發(fā)控制參數(shù)；不滿足超時，則繼續(xù)執(zhí)行步驟1等待串口指令。

在本發(fā)明所述方法中，在執(zhí)行所述步驟4等待數(shù)據(jù)中斷時，處理模塊將外部輸入的信號進(jìn)行處理，處理后生成應(yīng)用數(shù)據(jù)并產(chǎn)生中斷信號。如果檢測到中斷，則把處理模塊準(zhǔn)備好的應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)存儲區(qū)；沒有檢測到中斷，則繼續(xù)在步驟4等待數(shù)據(jù)中斷。

在本發(fā)明所述方法中，在執(zhí)行所述步驟5判斷串口指令并根據(jù)串口指令執(zhí)行相應(yīng)函數(shù)時，有效指令包括更改程序存儲區(qū)的控制參數(shù)，返回程序存儲區(qū)的控制參數(shù)，發(fā)送控制參數(shù)給處理模塊，正常運行。如收到的串口指令數(shù)據(jù)不在有效指令之列，則判斷為無效指令。步驟5中所述函數(shù)包含串口接收函數(shù)、串口發(fā)送函數(shù)、控制參數(shù)下發(fā)函數(shù)、讀取控制參數(shù)函數(shù)、寫控制參數(shù)函數(shù)、數(shù)據(jù)存儲函數(shù)。串口接收函數(shù)通過外部中斷來告知單片機(jī)檢測到串口接收緩沖區(qū)收到上位機(jī)發(fā)送的數(shù)據(jù)，并在判斷滿足接收條件完畢之后，產(chǎn)生接收完畢握手信號；串口發(fā)送函數(shù)用來返回單片機(jī)發(fā)送給上位機(jī)的數(shù)據(jù)；參數(shù)下發(fā)函數(shù)是通過SPI接口將程序存儲區(qū)中的控制參數(shù)發(fā)送給處理模塊；讀取控制參數(shù)函數(shù)將訪問程序存儲區(qū)的用戶區(qū)，將其中表示控制參數(shù)的數(shù)據(jù)讀取出來；寫控制參數(shù)函數(shù)將表示控制參數(shù)的數(shù)據(jù)寫入到程序存儲區(qū)的用戶區(qū)；數(shù)據(jù)存儲函數(shù)用于將來自處理模塊的應(yīng)用數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)存儲區(qū)。

較佳地，所述有效指令用一個單字節(jié)的無符號數(shù)表示。

較佳地，所述表示有效指令的單字節(jié)無符號數(shù)取自串口接收數(shù)據(jù)的第一個字節(jié)。

本發(fā)明實施例所提供的一種基于單片機(jī)的串行通信控制系統(tǒng)包括上位機(jī)、單片機(jī)和處理模塊，如圖1所示。

在單片機(jī)內(nèi)部配置有程序存儲區(qū)和數(shù)據(jù)存儲區(qū)，程序存儲區(qū)用于存儲給處理模塊的控制參數(shù)，數(shù)據(jù)存儲區(qū)用于存儲來自處理模塊的應(yīng)用數(shù)據(jù)。

在單片機(jī)的外圍設(shè)置有232串行接口和SPI串行接口，8位并行數(shù)據(jù)接口，INT#中斷信號線。232串行接口通過TXD、RXD信號線與上位機(jī)物理連接。SPI串行接口通過SCK、MOSI、MISO、NSS信號線與處理模塊物理連接。8位并行數(shù)據(jù)接口通過D0-D7信號線與上位機(jī)連接。中斷信號線通過INT#將處理模塊與單片機(jī)連接起來。

本發(fā)明實施例所提供的一種基于單片機(jī)的串行通信控制方法的流程圖如圖2所示，實現(xiàn)步驟如下：

首先等待串口指令，如果本次未收到串口指令，則檢查串口等待是否超時，未超時則繼續(xù)等待串口指令；如果串口等待超時，則開始下發(fā)控制參數(shù)。如果收到串口指令，則對串口指令進(jìn)行判斷。

執(zhí)行下發(fā)控制參數(shù)時，從程序存儲區(qū)讀取控制參數(shù)，通過調(diào)用控制參數(shù)下發(fā)函數(shù)，把控制參數(shù)發(fā)送給處理模塊。下發(fā)控制參數(shù)執(zhí)行完畢后，則等待數(shù)據(jù)中斷。在未檢測到數(shù)據(jù)中斷時，將一直等待。檢測到數(shù)據(jù)中斷后將執(zhí)行存儲應(yīng)用數(shù)據(jù)。

執(zhí)行存儲應(yīng)用數(shù)據(jù)時，單片機(jī)通過8位并口接收處理模塊生成的應(yīng)用數(shù)據(jù)，并存儲到片內(nèi)的數(shù)據(jù)存儲區(qū)。存儲應(yīng)用數(shù)據(jù)完畢后，則繼續(xù)等待數(shù)據(jù)中斷。

圖2中module命名的方框表示根據(jù)指令執(zhí)行相應(yīng)函數(shù)的過程，為了進(jìn)一步闡述這個過程，將module擴(kuò)展之后用圖3表示。圖中點劃線框表示函數(shù)。

收到串口指令后，將表示指令的單字節(jié)無符號數(shù)與表示有效指令的單字節(jié)無符號數(shù)進(jìn)行一一比對：

為指令1時，更改程序存儲區(qū)的控制參數(shù)，通過調(diào)用寫控制參數(shù)函數(shù)，從串口緩沖區(qū)獲取控制參數(shù)然后寫入到程序存儲區(qū)；

為指令2時，返回程序存儲區(qū)的控制參數(shù)，通過讀取控制參數(shù)函數(shù)，從程序存儲區(qū)讀出控制參數(shù)，并調(diào)用串口發(fā)送函數(shù)將控制參數(shù)發(fā)送給上位機(jī)；

為指令3時，給處理模塊發(fā)送控制參數(shù)，通過控制參數(shù)下發(fā)函數(shù)，先從程序存儲區(qū)獲取控制參數(shù)，通過SPI總線將控制參數(shù)發(fā)送給處理模塊；

為指令4時，將不再響應(yīng)串口發(fā)送的指令，切換到正常運行模式，緊接著將控制參數(shù)下發(fā)給處理模塊。最后回到所述方法中下發(fā)控制參數(shù)執(zhí)行完畢之后的步驟。