利用SPComm 控件实现的PC 机与单片机串口通讯

1．引言

随着计算机网络通讯与信息技术的高速发展，采用PC与多台单片机构成的分布式系统、工业控制系统、数据传输系统等越来越受到广泛应用。下位机采用运行性能较为可靠的单片机，直接对所控制对象进行实时数据的采集、计算、判断和处理；而上位机则多采用PC机(如Pentium 系列)，主要负责对各单片机进行综合管理，以实现测控系统的自动检测与控制。在这类应用系统中,稳定可靠、方便快捷的数据通信是实现应用系统功能的基础和保障。因此,如何根据系统的实际工作环境条件,选择恰当的通信接口和协议,合理设计通信软件和硬件控制电路以获得高可靠性，强抗干扰和容错能力成为衡量此类系统好坏的最重要因素。

本文以某一工程项目通讯系统为例，介绍一种基于Delphi语言利用SPComm控件实现了计算机与下位AT80C51单片机之间通信的软硬件设计与实现，并给出关键环节的具体的实现方法。

2．硬件系统

该系统以PC机作为上位主机，各下位机由AT80C51单片机组成，各下位机之间无数据传输，只与主机产生数据交换。根据该工程的特点，各单片机与PC机以RS-485总线连接。

由于微机串口通常采用RS-232电平，而单片机串口是TTL电平，二者不兼容。所以，接口必须做电平转换处理。单片机串行口的TXD、RXD经MAX485电平转换为RS-485电平，在主机端经MAX485和MAX232转换为RS-232电平，再与微机的RxD、 TxD和GND相连。为了提高可靠性和抗干扰能力。在本项目工程中,可以对下位机主控板上的通信部分进行光电隔离。这样的话,使得即便是有超越 MAX485的ESD保护范围的静电或雷电感应在信号线上,也只会毁坏驱动器或光耦合,不至于破坏整个后级系统。同时，通信总线采用屏蔽线,各段线路屏蔽层相联接,集中到某一处,采用了必要的接地措施。布置总线时尽量避免了与高压电或动力电线路平行,无法避免时,尽量让两者之间距离足够大。其接口系统结构图如图所示：

3．系统软件设计

1） 通讯协议

在本系统中，PC机是主控单元，单片机是PC机信息的接受者。由于涉及到单片机多机通讯，因此串行口工作方式选为方式3，通讯格式为每11位构成一串行帧：1位起始位(0)，8位数据位(最低有效位在前)，1位地址帧识别位(1)，1位停止位(1)，无奇偶校验位（其中第9位进到单片机RB8）。该设计中，每次通讯过程总是由上位PC机首先发起，通讯时单片机先进入通讯状态，等待与计算机通讯。其过程分为以下几步：

(1)通讯前每台单片机设置一个地址。所有单片机SCON寄存器中的SM2位置1，准备接收地址帧。

(2)PC机向所有单片机发地址帧，单片机接收到地址帧后与本机地址比较，若不同则不动作，继续等待下一个地址帧；若相同，返回本机地址确认。

(3)主机接收到地址确认后，按要求向目标发送命令字。①传送数据命令：可根据要求单片机发送的数据的不同具体定义，为8位单字节数 ；②接收数据命令：EFh；

(4)目标单片机接收到命令字后：按要求动作。①接收到“请求接收命令”：发FEh（若做好接收准备），发00h（若未准备好发送）。②接收到“请求发送数据”：按指定要求发送数据。

(5)由于数据传输是在强干扰的环境中进行的，而且传输距离又较远，为了保证数据能高速、准确传输，软件编程考虑对大批量数据进行分组传送，同时对每组数据进行和校验，检查其准确性。PC机每次接收到一组数据，均要进行再次和校验，然后将PC机的校验和结果和单片机传送过来的校验和相比较，若两者不等则说明传输有错校验失败，PC机给单片机发重传命令，要求单片机重新发送该组数据。若校验正确，PC机发确认信号，并准备接收下一组采样数据。

在传输过程中上位机发送出去的数据有三类：①从机地址；②命令字；③向下位机发送的数据包；收到的数据有两类：①从下位单片机发来的确认信号；②从下位机传来的数据；下位单片机接收和发送的数据与之对应不再赘述。

2） 上位机软件设计

在Delphi 中进行串行通讯的方法可以分成以下几种:

本文采用了Spcomm 控件, 其功能强大, 使用方便, 具有丰富的与串口通讯密切相关的属性事件和方法, 提供了对串口的各种操作。其主要事件及方法如下：

主要事件:Onrececvedata: 当有数据输入缓存时, 将触发该事件。OnreceiveError: 当接收数据出现错误时, 触发该事件。

主要方法:Startcomm: 用于打开串口, 当打开失败时通常会报错。Stopcomm: 用于关闭串口, 没有返回值。Writecommdata: 用于将一个字符串发送到写进程。

利用Spcomm控件编写上位机程序，简单快捷，灵活方便，实现过程中有以下关键点需要注意：

(1) 地址帧的产生。由于PC机