利用RS-485通讯协议实现PC机与单片机的多点通讯

随着数据采集系统的广泛应用，通常由单片机构成的应用系统，如仪器仪表、智能设备等，都需要与PC机之间交换数据，实现与PC机之间的通讯功能，以充分发挥PC和单片机之间的功能互补，资源共享的优势。以往常用的RS－232协议在很大程度上已不能满足设计的要求，如传输速率慢，传输距离短，传输信号易受外界的干扰等缺点。本文介绍一种性能优越的RS－485接口芯片，以及如何利用此芯片实现单片机与PC机之间的远程通讯，并讨论将其功能进行扩充，实现 PC机管理单片机阵列的功能。

1 RS－485协议简介及MAX485芯片介绍

由于RS－232的种种缺点，新的串行通讯接口标准RS－449被制定出来，与之相对应的是RS－485的电气标准。RS－485是美国电气工业联合会 (EIA)制定的利用平衡双绞线作传输线的多点通讯标准。它采用差分信号进行传输；最大传输距离可以达到1.2 km；最大可连接32个驱动器和收发器；接收器最小灵敏度可达±200 mV；最大传输速率可达2.5 Mb/s。由此可见，RS－485协议正是针对远距离、高灵敏度、多点通讯制定的标准。

MAX485接口芯片是Maxim公司的一种RS－485芯片。

采用单一电源+5 V工作，额定电流为300 μA，采用半双工通讯方式。它完成将TTL电平转换为RS－485电平的功能。其引脚结构图如图1所示。从图中可以看出,MAX485芯片的结构和引脚都非常简单,内部含有一个驱动器和接收器。RO和DI端分别为接收器的输出和驱动器的输入端，与单片机连接时只需分别与单片机的RXD和TXD相连即可；/RE和DE端分别为接收和发送的使能端，当/RE为逻辑0时，器件处于接收状态；当DE为逻辑1时，器件处于发送状态，因为MAX485工作在半双工状态，所以只需用单片机的一个管脚控制这两个引脚即可；A端和B端分别为接收和发送的差分信号端,当A引脚的电平高于B时，代表发送的数据为1；当A的电平低于B端时，代表发送的数据为0。在与单片机连接时接线非常简单。只需要一个信号控制MAX485的接收和发送即可。同时将A和B端之间加匹配电阻，一般可选100Ω的电阻。

2用PC机实现与8031单片机的多点通讯

用8031单片机实现与PC机之间的通讯时，必须使用电平转换接口芯片，因为单片机输出的是TTL电平，必须经过电平转换才能和PC机的一致。本文中采用的是RS－485协议，所以单片机需要采用RS－485接口；而在PC机侧使用的是RS－232与RS－485的电平转换接口。在本文中采用的是武汉新特电子公司的电平转换接口，该接口使用简便、无需外加电源、数据传输速率最高可达10 Mb/s，而且不用任何软件初始化和修改。另外实现多点通讯还需要了解器件的驱动能力，当器件的驱动能力足够大时，我们就可以根据需要加入所需要的节点。

本文中所举的例子就是利用一台PC控制64块单片机的工作，采用多点通讯形式。通过发送控制字和工作方式字给相应的单片机，使其进行相应的操作。单片机在接收到数据后，进行数据的采集工作，等到PC机再发指令，将采集到的数据反馈给PC机，PC机对数据进行分析和计算。
　

PC机的程序可以采用Windows下任何一种面向对象的高级语言来编写，它比在DOS下的利用串口中断的方式进行更加简便，应用程序将控制权交向串口的驱动程序，接收和发送的中断完全由串口驱动程序来控制，减轻了编写过程中的很多麻烦。本程序中选用的是Delphi的串口通讯控件Spcomm来实现。参数的设置可以自动完成。单片机采用中断工作方式，用汇编语言编写，通讯波特率为12 kb/s，由于要和PC机进行通讯，选用110592 MHz的晶振，保证和PC机的波特率完全一致，避免由于波特率不同引起的收发错误。为了配合多机工作方式，选用工作方式3。单片机的通讯流程图如图３所示。

下面给出用Delphi编制的通讯程序和单片机的接收和发送程序。

单片机初始化子程序：

单片机接收子程序：
REPT:CLRRI
MOVA,SBUF
MOV@R0,A
RET

在程序编写过程中，为了保证接收和发送数据的正确性，我们加入了CRC校验程序，另外PC机发送给单片机的是ASCII码形式的数据，同样需要经过简单的变换，在此均作了省略。ダ用RS－485协议进行串行通讯，可以保证快速、稳定远距离地传输数据。在目前以及以后的工业控制和其他方面必将得到越来越多的应用。

参考文献
1武自芳， 虞鹤松.微机控制系统及其应用蔽靼玻 西安交通大学出版社，1998
2Maxim的产品资料
3李朝青编著. PC机及单片机数据通信技术.北京：北京航空航天大学出版社， 1999