1、梁晨 3116301095用 51 单片机实现一主多从一、多机通信原理 在多机通信中，每台从机均分配有一个从机地址，主机与从机之间进行串行通信时，通常是主机先呼叫某从机地址，唤醒被叫从机后，主、从两机之间进行数据交换。而未被呼叫的从机则继续进行各自的工作。可是，如果在主机与某被呼叫从机进行数据交换过程中，其他从机如果不采取相应的数据识别技术，则这些从机就会因为串行通信线上有数据传输而时时被打断，影响正常的工作。利用单片机的串口工作方式 2、方式 3 可以很好解决上述问题。它们的通信方式之一如图 1 所示。图 1 多机通信结构图在多机通信过程中，从机首先要解决的是如何识别主机发送的是地址信息还是
2、数据信息。当发送的是地址信息时，各从机都响应串口中断，接收主机下发的一帧地址数据。而当主机发送数据帧时，无关从机可不响应串口中断。解决的方法是：当主机发送一帧地址信息时，应保持这帧数据的第 9 位为 1(即 TB8=1)。从机按照工作方式 2 或工作方式 3 运行时，将串口寄存器 SCON 中的控制位 SM2 置为 1，当所接收的一帧数据的第 9 位为 1，所有从机都产生串口中断，接收这一帧地址数据并与各自的从机地址进行比较，以判断主机是否要与本机通信。接收到的地址数据与从机地址相等达到为被呼叫从机，该从机将串口控制寄存器 SCON 中的控制位 SM2 清为 0，去接收主机发送来的数据帧（数据
3、帧的第 9 位为 0），此时不管接收到的第 9 位数据是否为 1 或 0，都要产生串口中断，这就保证了主机与被呼叫从机间的正常数据通信。数据通信结束后，该从机又重新将串行口控制寄存器SCON 中的控制位 SM2 置为 1，为下一次与主机进行通信做好准备。其他从机则一直在SM2=1 下继续自己的工作，不会因为主、从机之间的数据通信而被打断。多机通信的实现，主要靠主、从机正确地设置与判断多机通信控制位 SM2 和发送或接收的第 9 位数据（TB8 或 RB8）。当主机给从机发送信息时，要根据发送信息的性质来设置 TB8，发送地址信号时，设置 TB8=1；发送数据或命令时，设置 TB8=0。当从机的
4、 SM2为 1 时，该从机只接收地址帧（ RB8 位为 1），对数据帧（ RB8 位为 0）将不予理睬。而当SM2 为 0 时，该从机接收所有发送来的信息。多机通信过程如下：（1 ） 使所有从机的 SM2 置 1，处于只接收地址帧的状态（即从机复位）； （2 ） 主机发送一地址帧信息，其中包含 8 位地址，第 9 位为地址/数据标志位，第 9 位置1 表示发送的是地址；（3 ） 从机接收到地址帧后，各自中断 CPU，把接收到的地址与本地址作比较； （4 ） 地址相符的从机，使 SM2 清零以接收主机随后发来的所有信息，对于地址不相符的从机，仍保持 SM2=1 状态，对主机随后发送的数据不予理睬
5、，直到主机发送来新的地址帧；（5 ） 主机发送数据或控制信息给被寻址的从机；（6 ） 被寻址的从机，因 SM2=0，可以接收主机发送过来的所有数据，当从机接收数据结束时，置位 SM2，返回接收地址帧状态（复位状态）； （7 ）当主机改为与另外从机联系时，可再发地址帧寻址其从机，而先前被寻址过的从机恢复 SM2=1。二、设计思路单片机构成的多机系统常采用总线型主从式结构，即在多个单片机中，有一个是主机，其余的都是从机，从机要服从主机的调度、支配。目前广泛使用的串行扩展总线与串行扩展接口主要有 IC 总线、SPI 串行口，CAN 总线、USB 总线，本设计使用 IC 总线协议。IC 总线由两根线实
6、现串行同步通信，其中一根是时钟线 SCL，一根是数据线SDA。IC 总线一主多从系统配置原理如图 1 所示。IC 总线协议有明确的规定：采用 7 位的寻址字节（寻址字节是起始信号后的第一个字节）。D7D1 位组成从机的地址。D0 位是数据传送方向位，为 0 时表示主机向从机写数据，为 1 时表示主机由从机读数据。再使用 MAX487 组成 RS-485 通信网络，RS-485 采用平衡发送和差分接受方式来实现通信：在发送端 TXD 将串行口的 TTL 电平信号转换成差分信号 A、B 两路输出，经传输后在接收端将差分信号还原成 TTL 电平信号。MAX487 引脚如图 2 所示。图 2 MAX4
7、87 引脚图采用半双工方式进行通讯，在半双工方式下，允许双方向传输，但它们之间只有一个通信回路，接收和发送不能同时进行，只能分时发送和接收，即甲机发送乙机接收，或者乙机发送甲机接收，因而两机之间只需要一条数据线。此时甲机和乙机均称为收发器。三、通信协议通信时，为了处理方便，通信双方应制定相应的协议。本文中主、从机串行口都设为方式 3，波特率为 1200bps， PCON 中的 SMOD 位都取 0，设 为 12MHz，定时/ 计数器 T1oscf的方式控制字为 20H，初值为 E6H，主机的 SM2 位设为 0，从机的 SM2 开始设为 1，从机地址从 00H-FEH。主机发送的控制命令：00
8、H：要求从机接收数据（ TB8=0）01H：要求从机发送数据（ TB8=）FFH：命令所有从机的 SM2 位置 1，准备接收主机送来的地址（TB8=1 ）从机发给主机状态格式如图 3 所示：D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1 D0ERR TRDY RRDY图 3 状态字格式其中：ERR=1，表示从机接收到非法命令TRDY=1，表示从机发送准备就绪RRDY=1，表示从机接收准备就绪。4、用 proteus 绘制电路原理图此电路图仅画出两个从机，不同从机仅仅是本机号不同，具体电路原理图如图 4 所示。图 4 一主多从电路原理图五、用 proteus 自带的编辑器编写程序主机、00H 从机，
9、01H 从机程序依次如图 5、6、7 。图 5 主机程序图 6 00H 从机程序图 7 01H 从机程序五、模拟仿真通过仿真，验证程序正确无误。六、不足与改进我的这个方案，不能直观的看出数据的接收与传送，如果能加入显示的元器件及程序就更好了。七、程序主机的通信程序MOV TMOD,#20HMOV TL1,#0E6HMOV TH1,#0E6HSETB TR1MOV SP,#4FHMOV R2,#01HMOV R3,#00HMOV R4,#10HMOV R0,#20HLCALL MASTERMOV R2,#02HMOV R3,#01HMOV R4,#10HMOV R1,#10HLCALL MAST
10、ERLOOP: SJMP LOOPMASTER: MOV SCON,#0D8HMASTER1: MOV A,R2MOV SBUF,AJNB RI,$CLR RIMOV A,SBUFXRL A,R2JZ MASTER3MASTER2: MOV SBUF,#0FFHSETB TB8SJMP MASTER1MASTER3: CLR TB8MOV SBUF,R3JNB RI,$CLR RIMOV A,SBUFJNB ACC.7,MASTER4SJMP MASTER2MASTER4: CJNE R3,#00H,MASTER5JNB ACC.0,MASTER2CLR TIMST_TX: MOV SBUF,
11、R0JNB TI,$CLR TIINC R0DJNZ R4,MST_TXRETMASTER5: JNB ACC.1,MASTER2MST_RX: JNB RI,MST_RXCLR RIMOV A,SBUFMOV R0,AINC R1DJNZ R4,MST_RXRETEND从机的通信程序，不同的从机，只需修改 B 的值。MOV TMOD,#20HMOV TL1,#0E6HMOV TH1,#0E6HMOV B,00HSETB TR1MOV SP,#4FHMOV SCON,#0F0HSETB PSW.3MOV R0,#20HMOV R1,#10HMOV R2,#10HSETB F0SETB PSW.
12、1SETB ESSETB EASJMP $SSIO: CLR RICLR EAPUSH ACCPUSH PSWSETB RS0CLR RS1MOV A,SBUFXRL A,BJZ SSIO1RETUNR: POP PSWPOP ACCRETISSIO1: CLR SM2MOV SBUF,BJNB RI,$CLR RIJNB RB8,SSIO2SETB SM2SJMP RETUNRSSIO2: MOV A,SBUFCJNE A,#02,LOOPLOOP: JC SSIO3MOV SBUF,#80HSJMP RETUNRSSIO3: JZ CMD0CMD1: JB F0,SSIO4MOV SBUF,#00HSJMP RETUNRSSIO4: CLR TIMOV SBUF,#02CLR F0LOOP1: JNB TI,LOOP1CLR TIMOV SBUF,R1INC R1DJNZ R2,LOOP1SETB SM2SJMP RETUNRCMD0: JB PSW.1,SSIO5MOV SBUF,#00HSJMP RETUNRSSIO5: MOV SBUF,#01HCLR PSW.1LOOP2: JNB RI,LOOP2CLR RIMOV R0,SBUFINC R0DJNZ R2,LOOP2SETB SM2SJMP RETUNREND
