单片机技术在多机通信系统设计中的应用

张卫兵　龙凯

摘要：近年来我国社会经济取得了飞速发展，各种科学技术水平也有了很大提高，在这样的时代背景下，人们最常用的一种科学技术就是网络通信。现代人们对通信产品的需求也有了很大改变，为了确保通信系统可以高速、及时、正常通讯，必须一个健全、有效的控制系统有效控制、检测网络通讯、数据传输以及工业自动化等操作。单片机技术凭借其自身诸多优点目前已经被广泛应用于通信领域中，对于确保通信稳定性具有极其重要的现实意义。本文主要介绍了单片机技术的相关情况，并且分析了单片机技术应用于多机通信系统设计中的实际情况。

关键词：单片机技术；多机通信系统设计；实际应用分析

中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）18-0243-02

随着信息技术、网络技术的不断发展以及广泛应用，社会各领域工作效率都得到了很大提高，与此同时也大大促进了通信技术的发展。单片机属于微型计算机的分支之一，具有性价比高、自身体积比较小等优势，目前被广泛于家用电器、通信技术、金融、交通、机械制造以及工业控制等诸多领域中。目前单片机的单机控制已经无法满足社会发展的实际需求，未来应用单片机实现多机协调工作是一种必然发展趋势。多机通信主要指的是至少由2台单片机组成一个网络结构，利用串行通信方式最终控制某个过程，实现多机通信的关键就是多机间相互传输数据信息、相互通信。下面笔者主要研究分析了单片机技术应用于多机通信系统设计中的实际情况，希望能够提高多机通信系统性能，为人们提供更好的服务。

1 多机通讯的相关介绍

主从式多机型属于一种分散型网络结构，不仅使用比较灵活，而且接口比较简单，下面笔者重点介绍这种主从式多机型。

1.1 软件中断型主从式多机通信

关于主从式多机通信程序，目前主要有两种不同的编写方法：①软件中断法。也就是指每一个从机接收到主机发送过来的地址，在R1置“1”，当从机开始响应串行口中断以后，就可以在中断服务程序和主机保持通信、联络。②查询法。也就是通过查询T1、R1状态使从机接收、发送数据。

1.2 主从式多机通信的基本原理

主从式多机系统中，主机只会有一台，但是往往会配置多台从机。主机可以向从机传送信息，而且进入到相应的中断服务程序中。每一台从机在中断服务程序中可以将自己接收的从机地址及其本机地址进行对比。如果从机对比不等的话，会退出中断服务程序（但SM2依然是1），对比成功的话就说明从机是主机寻址通信的。被主机寻址的从机，在中断服务程序中会令SM2为0，这样可以更好的接收命令或者数据。具体的过程步骤如下：①主机设置SM2为0，每个从机SM2为1，这样便于更好的接收主机发送的地址。②主机将地址发送给从机的过程中，需要将第9数据位设为1，这样就可以指示从机来接收该地址。③当SM2、RB为1，而R1为0的过程中，每个从机就可以接收到主机传送的从机地址，并且进入到相应的中断服务程序中对比本机地址，从而最终确认到底是不是被寻址从机。④被寻址从机根据相应指令将SM2清除，从而正常接收数据，然后将自己接收到的相应从机地址发送回主机，让主机进行核对。如果从机未被寻址，SM2始终为1，而且会在中断服务程序中退出。⑤主机与被寻址完成数据通信以后，被寻址从机完成通信后会让SM2重新变成1，然后会在中断服务程序中退出，继续等到下一次通信。

2 单片机的基本概念及发展现状

单片机实际上就是一种集成电路芯片，应用了ROM、RAM、CPU等具有数据处理能力技术以及超大规模集成电路技术，通过一个硅片建立起一个微型计算机系统。相对于专用处理器来说，单片机在嵌入型系统中比较适用，这也是单片机得到广泛应用的主要原因。单片机具体而言主要包括输入输出设备、存储器、控制器以及运算器等多种设备，基本上现代所有的单片机都会附带通信接口，在计算机上也可以很方便的进行信息数据通信，这样不仅可以满足远距离通信，而且也可有效确保通信的稳定性。目前我国通信设备基本上都实现了单片机的智能控制，比如无限电对讲机、列车无线通信以及手机等，由此可见，单片机网络通信技术应用日益广泛，基本上已经渗透到了社会发展的每个领域中。刚开始单片机技术主要是应用于两片单片机之间的通信，然后才出现主从式通信设备，现代主要是发展单片机应用于多机通信系统中。

3 多机通信系统设计

3.1 选择通信方式

单条一位宽传输线上按照一比特的顺序传输数据指的就是串行通信。这种通信方式最大的优点是只用一条传输信道就可以使双方收发信息，操作成功率比较高，而且可减少通信成本。利用计算机串行口已经广泛应用到串行通信方式，而且这种通信方式是远程通信的主要方式。而在多个并行信道上以成组的形式传输数据的方式就是指并行通信。这种并行通信最大的优点是传输速度比较快，然而发送端和接收端之间会存在若干条不同的线路，因此通信费用相对比较高，只是对高速率通信、近距离通信比较适用。目前，并行口通信、计算机内部总线中已经广泛采用并行通信这种通信方式。

3.2 确定通信模式

串行通信主要指的是一位一位的传送数据，整个通信数据相对较为简单，只需要有一对传输线方可进行通信，然而传输速度相对较慢。串行通信在实际应用中包括异步传送、同步传送，其中同步传送指的是一个数据块开头采用同步字符。传送数据的过程中如果采用相同频率时钟脉冲，从而使接收端、发送端的时间严格保持同步，这样的时钟脉冲也被称作同步脉冲。传送数据的时候，可以同时发出同步脉冲以及数据。数据块中通常会发出1-2个同步字符，接收端刚开始会接收同步字符，一旦确定是同步才接收相应的数据。这种同步传送方式需要的相关硬件设备比较复杂，由于会严格要求同步脉冲相位保持一致，因此相对于异步传送模式而言，其传送频率相对更高。异步传送通信模式的硬件连接虽然相对较为简单，但是软件设计可能会比较困难。

4单片机技术应用于多机通信系统设计的实际情况

4.1网络协议设计中的实际应用

多机通信系统网络协议设计中合理采用计算机技术、网络技术以及单片机技术的话，一方面有利于优化操作，另一方面也可以灵活应用相关的操作以及技术，为人们提供更好的服务。多机通信系统设计中应用单片机技术，可以确保网络协议的正常、有序运行，而且也是应用网络技术、计算机技术中实现数据交建立的基本规则。因此为了保障能够正常、有序的进行通信，就应该制定网络协议。一般多机通信系统中的多台通信机会共同使用一个服务机，而多机通信系统的基础协议就是TCP/IP协议，为了进行多机通信，应该制定新网络协议来确保多机通信系统的客户端和服务端实现多机数据通信。数据传输通信的过程中，服务端会先咨询数据发送命令，假如首次咨询答案和网络协议的既定值有所出入，应该继续咨询，假如咨询结果还是有一定出入的话，就不会和这个客户端传输数据，而且会绕开该客户端，继续咨询下一个客户端的数据通信命令，如果指导数据通信咨询客户端结果和网络协议既定信息相同的话，方可传输数据。假如客户端不能接受的话，此次传输数据是不成功的，就应该原路返回。

4.2多机通信系统网络拓扑设计的实际应用

多机通信系统中应用单片机的网络拓扑设计中整体上会采用网络拓扑结构线型，同时由服务机负责统一管理，合理分配所有网络资源。服务端会轮流询问每个客户端数据，假如有分配发送时间的话，就会将网络总线的使用权移交，不然的话就会继续对下个客户端进行询问。多机通信系统网络拓扑结构中的每台机器发送的数据都会清楚的显示在其他机器上，同时网络信号比较可靠，其主要是基于网络拓扑结构来实现的。

4.3多机通信系统接口电路功能设计中采用单片机技术的实际情况

网络接口可以提交、中继接收数据，而且也可以提供网络状态信号，这样每个端口间可成为同构等设计。多机通信系统设计中应用单片机技术可以进一步优化整个系统性能及其功能，而且该系统的网络接口电路设计也可以更好的满足用户对功能的需求。设计多机通信系统网络接口电路的时候，通常需要应用四个单片机一起接收数据，每个单片机都应该对应相应的端口。值得注意的是，多机通信系统网络接口电路设计中应用单片机技术的话，应该将网络状态信号接口适当增加，每个单片机尚未工作的情况下网络中就不会传输数据，这样网络信号接口就会是低电平，连接单片机的话就会支撑起整个网络状态，从而传输、接收数据。

4.4单片机技术在其他结构设计中的实际应用

多机通信系统设计中采用单片机技术的情况下，一定要不断完善这个系统以及服务端功能，而且应该读取ADC数据，可随意接管每台客户机网络，也智能开启控制风机，将电视角度数据充分显示出来，而且应该接收服务机咨询，确认发送数据，其次需要控制键盘、读取客户机地址，将环境温度充分显示出来等。多机通信系统中应用单片机技术的话，每个设备都应该具备自身独立的驱动程序，同时驱动程序只要控制、调用自己多控制设备即可。

综上所述，多机通信系统设计中合理应用单片机技术的情况下，可大大提高整个多机通信系统的功能，进一步优化整个通信系统结构，使整个系统的操作程序尽可能简化，更有利于确保多机通信系统运行的灵活性、稳定性，可以为人们提供更优质的服务。

参考文献：

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[2] 林雪梅，彭佳红，姚志成.单片机多机通信协议的设计[J].微计算机信息，2011（05）：69-70.

[3] 艾晓飞.单片机在生产设备升级改造中应用[J].科技风，2012（19）：56-57.