C#.net环境下与单片机串行通信的实践.doc

C#.net环境下与单片机串行通信的实践1 引言 windows环境下，主机和单片机之间实现串行通信可以利用api函数编写，但需要调用api函数，编写起来也比较复杂。但用户利用c#.net 中的serialport控件中的标准事件处理函数、事件和方法，就不必了解通信过程中的底层操作和记住相应api函数，从而能比较容易和高效地实现与单片机的串口通信。2 c#.net主机和at89c51的连接 单片机有一个全双工的串行通讯口，所以单片机和电脑(ibm-pc机)之间可以方便地进行串口通讯。由于ibm-pc机串行口输出的是rs232电平，而单片机串口输出的是ttl电平，两者之间应有一个电平转换电路。本系统采用了专用芯片max232进行转换，如图1所示。 图中，imp-pc机的下传命令和数据由ibm-pc机的txd端(rs-232电平)发送，经max232转换为ttl电平被at89c51串行口所接收。同样，at89c51的上传代码(ttl电平)由max232转换rs-232电平加以发送，经过ibm-pc机的rxd端，并由其内部的串行口变换为ttl电平。 图1 c#.net主机和单片机的接口电路以一个简单的实例加以分析。假设单片机采集到的一个数据(开关量)已放在发送缓冲区，pc机在每次通信时向单片机发送8位二进制数据；单片机接收到后据此数据点亮相应氖灯，同时将发送缓冲区中的8位开关量发送给pc机(全双工通信)。本串行通信程序分pc机主机通程序和单片机串行通信程序两部分。3 pc机主机的串行通信程序 pc机c#.net下的程序窗体控件如附表所列，表中列出了本文所用到的5个控键。其中，serialport用于设置串口名称、串行通信波特率和提供编制串行通信程序方法。label和button用于编制数据在屏幕上的显示界面，maskedtextbox用于输入发送给单片机的控制命令。图2 pc机与单片机的串行通信界面图pc机在c#.net下窗口的设计界面如图2所示。图中，“发送的命令”栏中用于在键盘上输入需要发送的数据，“接受到的数据”栏用于显示由单片机发送来的开关量。例如：在该栏中输入10101010数据后点击发送按纽，读者一方面可以在“接受到的数据”栏中看到单片机发送过来的开关量，另一方面也可以在单片机的对应氖灯上观察到从c#.net主机端接收到的数据10101010。3.1 serialport控件常用属性 serialport控件位于工具箱的“组件”选项卡中。使用时直接在设计窗口中拖放实例，它的常用属性如下： (1) portname用于设置串行口名称，一般pc机上有com1、com2等多个串口，该属性用于设定使用哪个串行口进行通信。 (2) baudrate用于设定串行通信所用的通信波特率，一般为2400，4800，9600等。 为了实现pc机在c#.net下与单片机的串行通信，可采用如下方法： (1) 使用open()打开串行口，因为每次通信前先要打开串行口。 (2) write(byte buffer,int offset,int count):将字节型数组buffer中的数据发送到串口，offset为数组起始索引，count表示发送数据的数目，如write(buffer,1,3)则表示将buffer1,buffer2,buffer3,三个字节型数据发送到缓冲区。 (3) read(char buffer,int offset,int count)用法同write,表示将数据从缓冲区读出。 (4) 使用close()关闭串口。 serialport控件所提供的发送和接受缓冲区可自行设置大小，默认情况下接收缓冲区为4096字节，发送缓冲区为2048字节，每次发送的数据都要先送入发送缓冲区，再由系统自动将数据逐个发送到串行口；每次接收数据时，串行口先将接收数据存入缓冲器队列，再由用户读取。3.2 通讯程序 相应程序如下： using system; using system.collections.generic; using ponentmodel; using system.data; using system.drawing; using system.text; using system.windows.forms; namespace com public partial class form1 : form public form1() initializecomponent(); private void form1_load(object sender, eventargs e) setcomconfig(); private void button1_click(object sender, eventargs e) senddata(send.text); /设置串口初始化信息 private void setcomconfig() /设置串口名为com1 serialport1.portname = com1; /设置波特率为2400 serialport1.baudrate = 2400; /打开串口 serialport1.open(); /发送信息 private void senddata(string data) byte senddata = new byte1;/定义字节型数组用于暂存数据 senddata0 = convert.tobyte(data, 2);/将输入的数据转换为字节型数据 serialport1.write(senddata, 0, 1);/将数据发送到串口 /接受信息 private void receivedata() byte sbufdata = new byte1;/定义字节型数组用于暂存数据 serialport1.read(sbufdata, 0, 1);/从串口读取数据 receive.invoke(new eventhandler(delegate receive.text = convert.tostring(sbufdata0, 2);/将数据转换为二进制8位字符并返回该值 ); private void serialport1_datare -ceived(object sender, system.io.ports.serialdatareceivedeventargs e) receivedata();/每次串口接受到数据时触发执行 3.3 串行通信程序中的数据转换和显示 串行通信实验程序中，不仅要有进行串行通信的具体程序，还需要将所传数进行转换和显示。从上述串行通信程序可以明显看到：程序中使用了convert类中的tobyte(string value,int frombase)方法将输入的string型数据转换为byte型数据并存入相应的数组中，以便串行口进行发送。对于接收到的数据，主机程序也使用了covert类中的tostring(long value,int tobase)方法将byte型数据转换为string型二进制数，以便在通信程序的显示界面上加以显示。 本程序中采用调用invoke方法，通过声明一个委托实现把转换后的字符数据在label控件上加以显示。这是因为若从另外一个线程操作windows窗体上的控件，就会和主线程产生竞争，造成不可预料的结果，甚至死锁。因此windows gui编程有一个规则，就是只能通过创建控件的线程来操作控件的数据，否则就可能产生不可预料的结果。4 单片机的串行通信程序4.1 原理设计 单片机串行通信程序应当安装在at89c51的flash存储器中，以实现和ibm-pc主机间的通信，并把从串行口接收到的数据在氖灯上加以显示。相应硬件接线如图3所示。图3 单片机系统的电路原理图 图中可见，单片机通过p0口分别和8个氖灯相连，用于显示接收到的数据，p1口分别接8个开关，用于输入开关量。max232为电平变换器，它一方面与单片机的txd和rxd相连，用于将txd上的ttl电平转换为rs232电平以及把接收信号的rs232电平转换为ttl电平；另一方面它还通过一个rs232电缆和ibm-pc串行口相接。max232插头(座)上的电容用于内部耦合升压，max232内部有一组dc-dc的电源转换电路,只需在外部加上4个电容就能发挥电压转换功能。4.2 流程设计 单片机的串行通信程序有串行口初始化、接收、发送和显示等部分组成，见图4。图中，系统先进行串行口初始化(启动一次发送)，然后等待串行口接收中断，系统响应该中断后就执行串行口接收中断服务程序，并将接收到的数据送到p0口和点亮氖灯；其次是从p1口读取开关量送到发送缓冲区，并把发送缓冲区中的发送数据送到串行口以完成一次通信。图4 单片机的发送/接收程序4.3 串行通信波特率的计算 在pc机上，串行通信波特率可以直接设置为2400，4800，9600等。在单片机上，串行通信波特率需要在程序中加以设置。但在实现串行通信双方的通信时，串行通信双方所设置的通信波特率必须一致。单片机的波特率设置和串行口工作状态、定时器t1的溢出率和波特率选择位smod等有关。单片机的波特率计算公式如下：本串行通信中，由于单片机主频为6mhz和smod设置为1，故定时器t1的初值应设定为f3h。根据上式计算出的波特率约为2403.85，因此pc机的波特率应设置为2400。4.4 程序设计 单片机串行通信程序清单如下： org 0000h ljmp main org 0023h ljmp sintsbv org 0030h sintsbv： clr ri；清接受标志 mov a, sbuf；串口接受的数据送a mov p0, a；将数据送p0显示 mov p1, #0ffh；准备读取p1引脚 mov a, p1；读取p1数据到a mov sbuf, a；将数据送到串口 reti org 0100h main：mov tmod, #20h；t1为方式2 mov th0, #0f3h ；设定波特率为2400b/s mov tl0, #0f3h mov scon, #0f8h；串行口为方式3，允许接受， tb8=1 mov pcon, #80h mov ie, #90h；开串口中断 setb ea setb tr1；启t1工作 sjmp $ end5 结束语 c#语言是种较新型的语言，采用该语言编写的通信程序可以很方便地汇集分布式控制系统中各台单片机或控制系统发送来的数据，也可以向各台单片机和子系统发布命令。此