串口多机通讯及实例

monsterscvb · 发表于 2020-10-12 14:54

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在多机通信过程中，所有设备的 RS232接口是并在通信线上的，其中只能有一个设备为主机，其他为从机，通信由主机发起。数据帧一般采用1位起始位、9位数据位，其中第9位（RXB8）被用作为表征该帧是地址帧还是数据帧。当帧类型表征位为“1”时，表示该帧数据为一个地址帧；当帧类型表征位为“0”时，表示这个帧为一个数据帧。

   在AVR中，通过设置从机的UCSRA寄存器中标志位MPCM，可以使能USART接收器对接收的数据帧进行过滤的功能。如果使能了过滤功能，从机接收器对接收到的那些不是地址信息帧的数据帧将进行过滤，不将其放入接收缓冲器中，这在多机通信中有效的方便了从机mcu处理数据帧程序的编写（同标准51 结构相比）。而发送器则不受MPCM位设置的影响。
   多机通信模式允许多个从机并在通信线路上，接收一个主机发出的数据。通过对接收到的地址帧中的地址进行解码，确定哪个从机被主机寻址。如果某个从机被主机寻址，它将接收接下来主机发出的数据帧，而其它的从机将忽略数据帧，直到再次接收到一个地址帧。（从机地址是由各个从机自己的软件决定的）。
   对于在多机通信系统中的主机MCU，可以设置使用9位数据帧结构（UCSZ=7）。当发送地址帧时，置第9位为“1”；发送数据帧时，置第9位为 “0”。在这种情况下，从机也必须设置成接收9位数据帧结构。
   多机通信方式的数据交换过程如下：
1)设置所有从机工作在多机通信模式（MPCM=1）。
2) 通信开始是由主机先发送一个地址帧，如8位数据为0X01（1号从机地址），第9位=“1”，呼叫1号从机。
3)所有从机都接收和读取该主机发出的地址帧。在所有从机的MCU中，RXC标志位被置位，表示接收到地址帧。
4)每一个从机MCU读UDR寄存器，并判断自己是否被主机寻址。如果被寻址，清UCSAR寄存器中的MPCM位，等待接收数据；否则保持MPCM为 “1”，等待下一个地址帧的接收（该步应由用户软件处理实现）：
A)作为1号从机的MCU处理过程为：收到地址帧后，判定读取UDR数据0X01为自己的地址，将MPCM位置“0”，接收之后所有主机下发的数据帧，直到下一个地址帧为止。
B)其它从机MCU的处理过程：收到地址帧后，判定读取UDR数据0X01不是自己的地址，将MPCM位置“1”，这样他们将忽略主机随后发送的数据帧，直到主机再次发送地址帧。
5)当被寻址的从机MCU接收完最后一个数据帧后，将MPCM位置位，等待下一个地址帧的出现（该步也应由用户软件处理实现），然后从步骤2开始重复。

[转]例子；

通讯规则:
1:时钟7.3728 MHz/波特率9600/9个数据位/奇校验/1个停止位/硬件多机通讯功能/
2:通讯连接采用硬件MAX485,双向单工
3:每个上行/下行的数据包的字节个数都是一样的(通讯数据量)
4:每个上行/下行的数据包都采用CRC8校验
5:数据接收采用中断+查询的方式
6:总是由主机向从机发送一个数据包,从机收到数据包后向主机回复一个数据包
7:不管是主机还是从机,如果收到的数据包有任何错误,都将丢弃该数据包,等效于没有接收
8:从机之间不能相互通讯,必须通过主机才能交换数据
9:无效地址是0,主机地址是1,从机地址是2.3.4......广播地址是255
*/
#include
#include
#include
#include //CRC校验函数就在这个文件里面

#define amount 10 //设定通讯数据量(包括1个地址帧,n个数据帧,1个校验帧)

unsigned char send[amount]; //发件箱
unsigned char inbox[amount]; //收件箱
unsigned char n=0; //记忆中断次数

//--------------------------------------------------------------------
interrupt[12] Rxd_isr(void) //接收中断
{
unsigned char ERROR=0;
if( UCSRA&4 || UCSRA&16 ) ERROR=1; //奇偶效验错误或者帧错误就记录下来
inbox[n]=UDR; //保存到收件箱
n++; //记忆中断次数
if(ERROR) inbox[0]=0; //如果通讯有错,收件箱的地址帧就标记成无效地址0
}

//---------------------------------------------------------------------
void main(void)
{
usart_init(); //串口初始化
UCSRA=0; //主机关闭地址筛选功能(多机通讯功能)
#asm("sei") //打开全局中断
while(1)
{
//-------------与从机2对话,与其他从机对话与下面的程序类似-------------------
n=0; //中断次数清0
inbox[0]=0; //收件箱地址清0
//请更新准备发送的数据
//send[1]=?
//......
//send[n]=?
send[0]=2; //改变这个地址就可以实现与某个从机对话
send[amount-1]=crc8(send,amount-1); //计算发件箱的crc8校验码
usart_out(send,amount); //将发件箱的数据send[]发送出去;

//等待,从机接收到数据后会回复数据的,如果是10个字节数据量,不能少于13ms!!!
//这个时间由人工计算，要考虑从机由于各种中断延长回复时间的可能

delay_ms(15);

//if(n<3)如果接收到的数据还不到3个，那么就是通讯线路故障

//如果收件箱已经收到amount个数据,并且crc8校验成功就...
if(n==amount && inbox[amount-1]==crc8(inbox,amount-1))
{
if(inbox[0]==1) //如果收件箱地址帧属于本机就运行下面的测试代码
{
DDRD.3=1;
PORTD.3=1; delay_ms(10);
PORTD.3=0; delay_ms(990);
}

if(inbox[0]==255)
{
//请在这里添加收到广播数据的处理程序
}
}
}
} //end

---------------------------------------------------------------------------------
从机
---------------------------------------------------------------------------------
#include
#include
#include

#define amount 10 //设定通讯数据量(包括1个地址帧,n个数据帧,1个校验帧)
#define address 2 //请在这里设定本机地址

unsigned char send[amount]; //发件箱
unsigned char inbox[amount]; //收件箱
unsigned char n=0; //记忆中断次数

interrupt[12] Rxd_isr(void) //接收中断
{
unsigned char ERROR=0;
if( UCSRA&4 || UCSRA&16 ) ERROR=1; //记录奇偶效验错误或者帧错误
inbox[n]=UDR; //把接收到的数据保存到收件箱
n++; //记忆接收的次数
if(ERROR) //如果通讯有错....
{
n=0; //接收计数清0
inbox[0]=0; //把地址改为无效地址0
UCSRA|=0x01; //重新打开接收器的地址帧筛选功能
}

//如果地址匹配本机或者是广播地址就关闭地址筛选(多机通讯)功能
if(inbox[0]==address ||inbox[0]==255) UCSRA&=254;

if(n==amount) //接收到amount个数据以后...
{
n=0; //接收计数清0
UCSRA|=0x01; //重新打开接收器的地址帧筛选功能
if(inbox[amount-1]==crc8(inbox,amount-1)) //如果crc8校验正确就...
{
if(inbox[0]==address) //如果地址匹配本机就回复数据
{
send[0]=1; //发件箱地址指向主机
send[amount-1]=crc8(send,amount-1);//产生发件箱的crc8校验码
usart_out(send,amount); //发送发件箱的数据包send[]
//请在这里备份你的收件箱信息
}
if(inbox[0]==255) //如果是广播地址就...
{
//请在这里添加你的代码
//收到广播数据请不要回复
}
}
}
}

void main(void)
{
usart_init();
#asm("sei")

while (1)
{
//send[1]=?
//......
//send[n]=?
};
}

---------------------------------------------------------------------------------
usart.h文件
---------------------------------------------------------------------------------
//波特率9600/9个数据位/1个停止位/奇校验/收发开启/接收中断
void usart_init(void)
{
UCSRA=0x01;
UCSRB=0x9C;
UCSRC=0xB6;
UBRRH=0x00;
UBRRL=47;

PORTD.4=0; //MAX485平时工作在接收状态
DDRD.4=1;
}

//-----------------------------------------------------------
//从数组datas[]的首地址开始发送amount个数据,其中第0个数据是地址帧,其他是数据帧
void usart_out(unsigned char *datas,unsigned char n)
{
unsigned char i=0;
PORTD.4=1; //使MAX485处于发送状态
while(i {
if(i==0) UCSRB|=1; else UCSRB&=254;
UDR=*(datas+i); //装载数据开始发送
while((UCSRA&64)==0); //等待发送结束
UCSRA|=64; //清除发送结束标志
i++; //发送次数统计
}
PORTD.4=0; //使MAX485处于接收状态
}

---------------------------------------------------------------------------------
crc8校验程序
---------------------------------------------------------------------------------
unsigned char crc8(unsigned char *ptr, unsigned char len)
{
unsigned char i;
unsigned char crc=0;
while(len--!=0)
{
for(i=1; i!=0; i*=2)
{
if((crc&1)!=0) {crc/=2; crc^=0x8C;}
else crc/=2;
if((*ptr&i)!=0) crc^=0x8C;
}
ptr++;
}
return(crc);
}

freedom1 · 发表于 2020-10-12 15:45

多机通信模式允许多个从机并在通信线路上，接收一个主机发出的数据。通过对接收到的地址帧中的地址进行解码，确定哪个从机被主机寻址。如果某个从机被主机寻址，它将接收接下来主机发出的数据帧，而其它的从机将忽略数据帧，直到再次接收到一个地址帧。（从机地址是由各个从机自己的软件决定的）。

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