基于雙單片機的波特率變換器設計

　　在一些復雜的系統(tǒng)中，系統(tǒng)與分系統(tǒng)、分系統(tǒng)與設備等之間存在數(shù)據(jù)的傳遞問題，往往采用通信的方式來解決。由于分系統(tǒng)、沒備等通信波特率的不同，特別是一些特殊波特率設備的存在，使得系統(tǒng)中設備間的相互通信不易實現(xiàn)。例如，在一個系統(tǒng)中，上位機接收某一設備的數(shù)據(jù)，如圖1所示，設備l和設備2采用的是 172．8 kbps的波特率，而上位機用VB編程，其通信波特率為115．2 kbps、128 kbps或256 kbps，等，這樣設備之間就不能相互通信，給設計帶來困難。為了解決上述問題，采用雙單片機電路，設計了波特率變換器，將接收波特率為172．8 kbps的數(shù)據(jù)，轉換成波特率為115．2 kbps的輸出，從而使不同波特率設備之間的通信成為可能。 

　　1 波特率變換電路

　　波特率變換電路如圖2所示。電路采用2片單片機89C5l作為電路的核心，利用單片機的UART串行口與相關設備通信。單片機u1_L．（接波特率低的設備）與波特率為115．2 kbps的設備通信，單片機U2_H（接波特率高的設備）與波特率為172．8 kbps的設備通信。Ul_I，與U2_H的通信采用并行口方式，以加快Ul_I。與U2_H之間數(shù)據(jù)傳遞的速率。U1_L與U2_H的通信可以采用中斷查詢的方式，也可以采用握手查詢的方式進行數(shù)據(jù)傳遞。

　　電路采用2片75176接口驅動芯片組成一個RS-422通信接口。U3和U4組成的通信接口與115．2 kbps的設備相連，U5和U6組成的通信接口與172．8 kbps的設備相連，通信接口采用中斷技術。波特率變換器工作原理如下：U1_I。從串行口收到設備的數(shù)據(jù)后，從Pl口輸出數(shù)據(jù)，并通知U2_H取數(shù)， U2_H取到數(shù)據(jù)后向設備發(fā)出數(shù)據(jù)，同時通知Ul_I．已取走數(shù)據(jù)，為U1一L下一次輸出數(shù)據(jù)做準備。當U2_H從串行口收到設備的數(shù)據(jù)后，查詢 U1_I，是否允許接收數(shù)據(jù)，如允許接收數(shù)據(jù)，U2_H從P1口輸出數(shù)據(jù)，并通知Ul_L取數(shù)，Ul_L取到數(shù)據(jù)后向設備發(fā)出數(shù)據(jù)，同時通知U2_H已取走數(shù)據(jù)，為U2_H下一次輸出數(shù)據(jù)做準備；如Ul_L不允許接收數(shù)據(jù)，則U2_H暫緩送數(shù)。

　　2 波特率變換器的應用

　　波特率變換器在應用中，根據(jù)使用情況可以分為單向傳送和雙向傳送。兩單片機之間的數(shù)據(jù)傳遞可以采用中斷方式．也可以采用查詢方式。如采用查詢方式，編程時利用P2口的幾位作為查詢信號，實現(xiàn)單向或雙向傳送。

　　2．1 單向傳送

　　單向傳送就是通信口的數(shù)據(jù)流只向一個方向，即從Ul_L接收到的數(shù)據(jù)，從U2_H發(fā)送出去，或從U2_H接收到的數(shù)據(jù)，從Ul_L發(fā)送出去。用這種方式進行軟件編程比較簡單�，F(xiàn)以U1_L只接收外部設備數(shù)據(jù)，U2_H只向外部設備發(fā)送數(shù)據(jù)，采用查詢方式為例，兩單片機之間數(shù)據(jù)傳送的流程圖如圖3所示。其中 Ul_L的P2．2作為向U2_H傳送新數(shù)據(jù)的查詢信號（U2_H的P2．5），P2．2=“0”表示有新的數(shù)據(jù)，P2．2=“1”表示沒有新的數(shù)據(jù)； U2_H的P2．2作為接收U1_L數(shù)據(jù)的查詢信號（U1_L的P2．5），P2．2=“O”表示可以接收新的數(shù)據(jù)，P2．2=“1”表示不能接收新的數(shù)據(jù)。如果采用中斷方式，兩單片機的查詢信號更簡單，只要Ul_L查詢U2_H是否可以接收數(shù)據(jù)的信號就可以，U2_H無需查詢U1_L的查詢信號。

　　在一些復雜的系統(tǒng)中，系統(tǒng)與分系統(tǒng)、分系統(tǒng)與設備等之間存在數(shù)據(jù)的傳遞問題，往往采用通信的方式來解決。由于分系統(tǒng)、沒備等通信波特率的不同，特別是一些特殊波特率設備的存在，使得系統(tǒng)中設備間的相互通信不易實現(xiàn)。例如，在一個系統(tǒng)中，上位機接收某一設備的數(shù)據(jù)，如圖1所示，設備l和設備2采用的是 172．8 kbps的波特率，而上位機用VB編程，其通信波特率為115．2 kbps、128 kbps或256 kbps，等，這樣設備之間就不能相互通信，給設計帶來困難。為了解決上述問題，采用雙單片機電路，設計了波特率變換器，將接收波特率為172．8 kbps的數(shù)據(jù)，轉換成波特率為115．2 kbps的輸出，從而使不同波特率設備之間的通信成為可能。 

　　1 波特率變換電路

　　波特率變換電路如圖2所示。電路采用2片單片機89C5l作為電路的核心，利用單片機的UART串行口與相關設備通信。單片機u1_L．（接波特率低的設備）與波特率為115．2 kbps的設備通信，單片機U2_H（接波特率高的設備）與波特率為172．8 kbps的設備通信。Ul_I，與U2_H的通信采用并行口方式，以加快Ul_I。與U2_H之間數(shù)據(jù)傳遞的速率。U1_L與U2_H的通信可以采用中斷查詢的方式，也可以采用握手查詢的方式進行數(shù)據(jù)傳遞。

　　電路采用2片75176接口驅動芯片組成一個RS-422通信接口。U3和U4組成的通信接口與115．2 kbps的設備相連，U5和U6組成的通信接口與172．8 kbps的設備相連，通信接口采用中斷技術。波特率變換器工作原理如下：U1_I。從串行口收到設備的數(shù)據(jù)后，從Pl口輸出數(shù)據(jù)，并通知U2_H取數(shù)， U2_H取到數(shù)據(jù)后向設備發(fā)出數(shù)據(jù)，同時通知Ul_I．已取走數(shù)據(jù)，為U1一L下一次輸出數(shù)據(jù)做準備。當U2_H從串行口收到設備的數(shù)據(jù)后，查詢 U1_I，是否允許接收數(shù)據(jù)，如允許接收數(shù)據(jù)，U2_H從P1口輸出數(shù)據(jù)，并通知Ul_L取數(shù)，Ul_L取到數(shù)據(jù)后向設備發(fā)出數(shù)據(jù)，同時通知U2_H已取走數(shù)據(jù)，為U2_H下一次輸出數(shù)據(jù)做準備；如Ul_L不允許接收數(shù)據(jù)，則U2_H暫緩送數(shù)。

　　2 波特率變換器的應用

　　波特率變換器在應用中，根據(jù)使用情況可以分為單向傳送和雙向傳送。兩單片機之間的數(shù)據(jù)傳遞可以采用中斷方式．也可以采用查詢方式。如采用查詢方式，編程時利用P2口的幾位作為查詢信號，實現(xiàn)單向或雙向傳送。

　　2．1 單向傳送

　　單向傳送就是通信口的數(shù)據(jù)流只向一個方向，即從Ul_L接收到的數(shù)據(jù)，從U2_H發(fā)送出去，或從U2_H接收到的數(shù)據(jù)，從Ul_L發(fā)送出去。用這種方式進行軟件編程比較簡單。現(xiàn)以U1_L只接收外部設備數(shù)據(jù)，U2_H只向外部設備發(fā)送數(shù)據(jù)，采用查詢方式為例，兩單片機之間數(shù)據(jù)傳送的流程圖如圖3所示。其中 Ul_L的P2．2作為向U2_H傳送新數(shù)據(jù)的查詢信號（U2_H的P2．5），P2．2=“0”表示有新的數(shù)據(jù)，P2．2=“1”表示沒有新的數(shù)據(jù)； U2_H的P2．2作為接收U1_L數(shù)據(jù)的查詢信號（U1_L的P2．5），P2．2=“O”表示可以接收新的數(shù)據(jù)，P2．2=“1”表示不能接收新的數(shù)據(jù)。如果采用中斷方式，兩單片機的查詢信號更簡單，只要Ul_L查詢U2_H是否可以接收數(shù)據(jù)的信號就可以，U2_H無需查詢U1_L的查詢信號。

　　2.2 雙向傳送

　　雙向傳送就是通信口可以同時接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)流是雙向的，Ul_L和U2_H既接收數(shù)據(jù)也發(fā)送數(shù)據(jù)。這種方式軟件編程比較復雜，特別是雙向傳送數(shù)據(jù)采用查詢方式時。單片機之間的查詢信號就更加復雜了�，F(xiàn)以雙向查詢方式為例，兩單片機之間數(shù)據(jù)傳送的流程圖如圖4所示，U2_H的流程與U1_L一樣。其中U1_L向U2_H傳送數(shù)據(jù)時的查詢信號與單向傳送的定義一樣，U2_H的P2．3作為向U1_L傳送新數(shù)據(jù)的查詢信號（U1_L的P2．4）， P2．3=“0”表示有新的數(shù)據(jù)，P2．3=“l”表示沒有新的數(shù)據(jù)；Ul_L的P2．3作為接收U2_H數(shù)據(jù)的查詢信號（U2_H的P2．4），P2． 3=“O”表示可以接收新的數(shù)據(jù)，P2．3=“1”表示不能接收新的數(shù)據(jù)。如果采用中斷方式，查詢信號可以減少，編程可以簡化。

　　2.3 應用時的注意事項

　　兩個單片機之間的握手方式如果采用中斷，由于U2_H向外部發(fā)送數(shù)據(jù)比U1_L接收外部數(shù)據(jù)快，Ul_L向U2_H傳送數(shù)據(jù)時，無需考慮U2_H的狀態(tài)，而U2_H向U1_L傳送數(shù)據(jù)時，由于U2_H接收外部數(shù)據(jù)比U1_L向外部發(fā)送數(shù)據(jù)快，U2_H必須查詢Ul_L的狀態(tài)，即U1_L是否處于接收 U2_H數(shù)據(jù)的狀態(tài)，否則，U2_H就不能向Ul_L傳送數(shù)據(jù)。

　　若作為RS_485通信接口使用，只需對圖2中的電路稍做改動，增加對75176芯片的讀寫控制，同時兩個單片機中與主通信設備相連的單片機作為主機，通過P2口的一位來協(xié)調兩個單片機是接收數(shù)據(jù)還是發(fā)送數(shù)據(jù)。

　　值得注意的是，該波特率變換器在不同的應用中會受到一定的限制，在使用時要注意下面幾點：①波特率很高時，要考慮單片機串行口能否實現(xiàn)；②從波特率高的向波特率低的變換時，要考慮波特率低的單片機能否實現(xiàn)不丟數(shù)據(jù)的發(fā)送；③當雙向變換時，既要考慮上述情況，還有考慮程序的大小，以及執(zhí)行時間對雙向傳送數(shù)據(jù)的影響，計算兩個單片機能否實現(xiàn)不丟數(shù)據(jù)的變換，在時間上要留有余量；④在查詢時，要注意握手信號的關系，不要對同一數(shù)據(jù)產生重復讀取，以至于數(shù)據(jù)重復； ⑤波特率不同時，單片機可以選用不同的晶振頻率。

　　2.4 實例及源程序