一. 绪论
1.1 单片机与 PC 机串行通信现状及发展前景
近年来,由于 PC 机(个人计算机)优越的性价比和丰富的软件资源,
已成为计算机应用的主流机种。而单片机在工业控制系统中也越来越得到
广泛的应用,它以价格低、功能全、体积小、抗干扰能力强、开发应用方
便等特点已渗透到各个开发领域。特别是利用其能直接进行全双工通信的
特点,在数据采集、智能仪表仪器、家用电器和过程控制中作为智能前沿
机。但由于单片机计算能力有限,难以进行复杂的数据处理,因此应用高
性能的计算机对系统的所有智能前沿机进行管理和控制,已成为一种发展
方向。在功能较复杂的控制系统中,通常以 PC 机为主机,单片机为从机,
由单片机完成数据的采集及对装置的控制,而由主机完成各种复杂的数据
处理和对单片机的控制。所以计算机与单片机之间的数据通信越发显得重
要。
单片机与 PC 机串行通信的方式有并行通信和串行通信。
并行通信就是数据的各位同时进行传送。其特点是传送速度快、效率
高,数据有多少位,就需要有多少根传输线。当数据位数较多和传送距离
较远时,就会导致通信线路成本提高,因此它适合于短距离传输。而串行
通信就是数据一位一位地按顺序进行传送,其特点是只需一对传输线就可
以实现通信,当传输的数据较多、距离较远时,它可以显著减少传输线,
降低通信成本。
串行通信是指按照逐位顺序传递数据的通信方式,由于仅需三根传输线
传送信息且通信距离相对较远,所以在控制领域的现场监测、分布控制等
场合有着重要的应用价值。鉴于 PC 机具有强大的监控和管理功能,单片机
则具有快速以及容易控制的特点,在数据量不大、传输要求不高的情况下,
一般都采用给 PC 机配置的 RS-232 标准串行接口 COM1、COM2 等相连
接来实现应用系统与 PC 机之间的数据交换。
随着技术的发展和数据流量的不断增长,传统的并行接口面临的干扰和
时钟传送两大关键问题成为限制并行 I/O 接口的数据率进一步提高的瓶颈。
在这种情况下,过去主要用于光纤通信的串行通信技术正在取代传统并行
总线而成为高速接口技术的主流,因为硬件的实现比较简单,而且用户使
用上也很简便。串行通信作为一 种灵活方便的通信方式,一种有效的通信
手段,被广泛应用于工业控制中。
随着信息和电子技术的发展,各种工业控制系统网络不断改进,这就对单
片机通信功能的要求不断增加。特别是对各种现场总线技术中通信接口和
通信协议,更是提出了新的通信要求:不仅能适应某一个通信协议,还希
望能成为一种通信协议自动转换的智能终端。因此,单片机通信功能是否
满足设计目标要求是必须设计的一个关键问题。
单片机和微机技术的不断发展,特别是网络技术在测控领域的广泛应用,
由 PC 机和多台单片机构成的多机网络测控系统已成为发展的一个方向。它
结合了单片机在实时数据采集和微机对图形处理、显示的优点。同时 ,
windows 环境下后台微机在数据库管理上具有明显的优势。二者结合,使
得单片机的应用已不仅仅局限于传统意义上的自动监测或控制,而形成了
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