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基于Modem的單片機與PC機遠程數據傳輸設計

(發布日期：2008-4-9 11:30:25) 來源：http://www.szmodem.com/news-id-65.asp

1、系統總體結構及原理
　　本系統的結構采用中央控制型星型結構及自動撥號連接方式，中央管理PC機通過公共電話網絡或程控交換機與多個現場單片機連通。現場單片機完成對各物理參量的數據采集，進行數字濾波、數據處理、比值告警、現場顯示及對現場設備進行控制等，并定時或隨機地向中央管理PC機報告過程情況。中央管理PC機定時或隨機地匯集各測試點的信息，進行數據處理、顯示打印、聲光報警，并負責全局的綜合控制、管理調度和策劃指揮等任務。中央PC機可通過電話網依次自動撥號呼叫下屬各現場單片機，單片機收到呼叫并建立聯接后發送數據到中央管理PC機，各現場單片機之間則不能進行呼叫聯絡。由于單片機應用系統的安裝數量和分布范圍不同，與中心站的距離一般為幾公里到幾十公里，在單片機與PC機之間需要傳送的數據量不是很大的情況下，采用調制解調器通過電話線路進行通信較為適用。下位單片機以其所在單位的電話號碼作為其唯一的地址，并由單片機控制電話的使用，可以實現無人值守自動通信。每當電話響鈴一定次數后仍無人接聽，則單片機自動接入線路，通過不同標志來判斷是主機呼叫還是人打電話。若是主機呼叫，表示中心站要求通信，單片機將保持與上位PC機連接，將各種測量數據發送出去并接收主機發來的命令；若是人打電話，則斷開連接繼續進行數據采集，并接通模擬響鈴電路，提醒人們接聽。
　　2、Modem通信接口硬件設計
　　由于89C51單片機串口的電平為TTL電平，必須先轉換為RS－232電平才能與Modem通信。一般采用MAX232芯片實現單片機和Modem的連接，進行電平轉換。　　
　　單片機雖然有串行輸入、輸出口，但不具有RTS、CTS、DTR、DSR等標準接口握手信號線。考慮到單片機與上位機的通信量并不大，所以在連接時采用簡單的“三線式”，即只通過TXD、RXD和地線GND進行連接，其他信號在對Modem初始化時發送AT命令將其忽略。如果單片機和上位機之間的通信量很大，并且需要精確、可靠的控制時，可以在89C51與MAX232之間再擴展一個8250。
　　 3、關鍵技術及實現
　　3．1、對Modem控制及初始化
　　要使Modem正常通信，必須對Modem進行初始化，必須用到HAYES－AT命令集。AT命令是一套控制Modem撥號、應答、鏈接等操作的約定。對Modem(包括上、下位機)的初始化，可以寫在主程序里，這樣每次啟動應用程序時都會重新對Modem進行初始化，也可以把初始化程序寫進Modem非易失存儲器里，這樣就不用每次都對Modem進行初始化。在這里，利用上位機VB程序對串口操作的方便性，把初始化命令配置固化到Modem里面。利用VB的MSComm控件的OUTPUT屬性發送AT命令到Modem對其進行初始化。若對與單片機相連的Modem進行初始化，可以先后發送以下命令：
　　(1)發送“AT&D0&S0&R1”，設置為忽略DTR，DSR，CTS信號。
　　(2)發送“ATE0X0S0＝2”，將Modem設置為不回應所收到的指令以及返回結果碼的類型，S0＝2表示在響鈴2次之后Modem自動摘機并試圖連接。
　　(3)發送“AT&C1”，設置載波偵測信號隨線上實際狀態變化。
　　(4)發送“ATV0”，設置以數字方式返回結果碼。
　　(5)最后發送“AT&W”，將以上配置存放到非易失存儲器中。
　　以上每個AT命令之后必須加上CR(也就是鍵盤上的ENTER鍵)字符，否則Modem將不認識此命令。與PC機相連接的Modem初始化與上面大致一樣，區別在于不用忽略DTR、DSR、CTS和設置成字符串返回結果碼，這樣對調試程序比較方便。
　　3．2、下位機的通信實現
　　上位機Modem(與PC機相連)撥號后，等待下位機Modem(與單片機相連)送來的載波信號；下位機Modem檢測到鈴聲(響了預定的次數)后便自動摘機，然后與上位機進行載波連接。雙方如果在預定時間沒有檢測到載波信號，Modem則自動釋放線路，同時返回NOCARRIER結果碼；一旦載波建立成功，Modem返回CONNECT結果碼，表明雙方連接成功，可進行數據通信。下位機通信程序必須對串行口進行正確的設置，使跟上位機的通信方式和波特率保持一致；通過測試單片機串行口的RI標志位，判斷是否有串口數據的有效輸入來完成檢測PC機的呼叫任務。如果串口接收到數據“32H”(結果代碼2)則開始計時，并繼續查詢串口，若15秒內串口接收到數據“31H”(結果代碼1)，表示載波建立成功，保持單片機與PC機連接，開始與PC機進行通信。數據傳送完成后，再發送“＋＋＋”序列，使調制解調器從聯機狀態返回到命令狀態，延時一段時間后發送“ATH0”命令掛機，一次數據通信結束。若第一次響鈴15秒后還未接收到結果代碼1，則表示載波無效，上次響鈴為人打電話或者是聯接出現錯誤，單片機不與PC機連接而繼續運行現場檢測程序。
　　3．3、基于VB的調制解調器編程
　　VB6．0的MSComm通信控件提供了一系列標準通信命令的接口，它允許建立串口連接，可以連接到其他通信設備(如Modem)、還可以發送命令、進行數據交換以及監視和響應在通信過程中可能發生的各種錯誤和事件，從而可以用它創建全雙工的、事件驅動的、高效實用的通信程序。對MSComm通信控件屬性了解后，就可以進行通信軟件的編制。首先要在程序的初始化階段對通信參數進行設置，主要是初始化串口和Modem(前面已經介紹)，包括選擇通信端口、設置串口波特率、打開串口等。在主控PC機中建立一個電話號碼集，按照N個下屬下位機的采集序號依次將它們的電話號碼編號。在定時通訊時按照軟件記錄器記錄的采集序號，通過查表指令獲得相應的電話號碼，再調用自動撥號程序進行呼叫聯絡；若呼叫成功，則通信鏈路建立，可以與現場下位機進行通信。
　　鑒于傳輸過程中會產生數據的丟失，可采用求和校驗法保證串行通訊數據的準確性。發送方將所傳數據累加求和，僅保留和的最低位字節作為校驗字符放在傳送數據串的末尾，發往對方。對方將接收到的數據累加，取和的最低位字節與校驗字符相比較，若相等，則向發送方送正確通知碼，否則發錯誤通知碼，通知發送方重傳數據，直至接收正確為止。由于分布式遠程測控系統有大量的采集及控制數據要進行傳遞，因此可在中央PC中利用VB6．0建立動態數據庫，用以存放現場采集的數據，上/下限報警值等，該數據庫按照N個下屬現場單片機的約定序號，依次分區，在各種通訊處理中根據不同序號分別從相應數據庫區中讀/寫數據。
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