利用16C554实现主从式单片机远距离通信扩展

;;; 摘要：通过16C554完成上位主机对多台MODEM的控制，利用背靠背连接实现主机与下位机的远距离通信。该系统已成功地用于城市交通路口的信息传输。 ;;; 关键词：MODEM 单片机系统 16C554 通信 引言 在交通路口的红绿灯控制系统中，需要将各器口车流量、车速等状态信息时传到主控室，另外，上位主机随时可能下发各种道路控制信息。这种远距离通信常通过MODEM以点对点的方式进行。常用MODEM通信链路的连接方式有两种。第一种是通过电话以拨号方式完成通信链接。采用这种方式，上位主机与各路口机的距离可无限远，但缺点是每个路口占用1个电话号。由于主机与路口机的通信是频繁的，若不采用专线电话，则难以保证信息收发的实时性；而采用专线连接，势必增加系统成本和设备开销。另一种连接是直接通过调制电缆连接两台MODEM，即背靠背连接。背靠背的连接在数据传输波特率为9600 baud时，通信距离可以达到10 km，完全能够满足中小城市道路控制系统中的通信要求。本系统采用了后一种连接方式。 1 系统硬件设计 系统由两大部分组成：插在计算机中的上位主机和各路口的下位机。根据通信链路的连接方式，89C52为核心组成的上位主机需要通过多台MODEM实现与各路口机的数据传输。系统选用了EXAR公司的UART（通用异步收发器）16C554来扩展单片机异步通信妆口。1片16C554可以完成对4台MODEM的操作。下位路口机也是由89C52组成，对MODEM的操作通过其自身UART及部分P1口线实现。图1为系统结构框图。 1.1 MODEM链路的连接 系统采用背靠背连接方式，只要用调制电缆直接连接对应MODEM的Line口就实现了链路的连接。 1.2 上位主机电路组成 上位机主要完成两部分工作。一是与计算机交换数据，将车辆检测数据及当前各路口红绿灯状态等信息送计算机显示，同时接收计算机下发的控制数据。这部分任务通过ISA总线完成，在这里不作叙述。二是控制MODEM与路口机链接，完成数据的收发。对MODEM的操作由单片机对16C554编程实现。图2是上位主机的原理图。其中62256用于暂存所有路口的收发数据；16C554用于扩展单片机的异步通信接口，实现对4路MODEM的控制；MAX238完成TTL电平至RS-232的电平转换；GAL20V8实现扩展外设的译码。 16C554是内部带有16字节收发FIFO的通用异步收发器，具有独立的收发控制电路。4路标准的MODEM接口，通过软件可分别设置允许每一路中断。波特率、数据帧格式等也都可由软件编程设置。该芯片可工作在24MHz或14.7464MHz，当时钟频率为24MHz时，数据传输率可达1.5Mbps；时钟频率为14.746 4MHz时，数据传输率达912.6Kbps，完全可以用于高速MODEM的控制中。 1.3 路口机电路组成 以89C52为核心的单片机系统实现了路口机的全部功能：与上位机的通信及车辆信息的处理。系统扩展了1片6264，现MODEM的通信接口由89C52内部的UART及P1口实现。图3给出了通信接口的电路原理图。 RS-232标准定义的接口有两种形式：25针和9针。这里采用了9针连接器。当MODEM工作于全双工方式时，不需要使用RTS/CTS握手信号。另外，背靠背的连接MODEM没有接电话机，故无需检测振铃信号RI。这样，9根线中只有连接6根线。

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