信號與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)箱--計(jì)算機(jī)與單片機(jī)通信接口

一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/strong>
1.熟悉RS-232接口電路的作用與電路組成；
2.掌握計(jì)算機(jī)與實(shí)驗(yàn)平臺串行通信的方法；
3.掌握計(jì)算機(jī)與實(shí)驗(yàn)平臺串行通信的軟件編程及運(yùn)行程序。
二、計(jì)算機(jī)串行通信接口電路原理
實(shí)驗(yàn)平臺設(shè)有專門用于與外部計(jì)算機(jī)串行通信的接口電路。它采用RS-232標(biāo)準(zhǔn)。下面先介紹RS-232標(biāo)準(zhǔn)和RS-232接口芯片，然后介紹計(jì)算機(jī)與平臺串行通信的實(shí)驗(yàn)電路。
1.RS-232接口電路
1）RS-232C標(biāo)準(zhǔn)
EIA RS-232C（現(xiàn)在已發(fā)展到RS-232E）是異步串行通信中應(yīng)用最廣的標(biāo)準(zhǔn)總線，它包括了按位串行傳輸?shù)碾姎夂蜋C(jī)械方面的規(guī)定，適用于數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）和數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）之間的接口。一個完整的RS-232C接口有22根線，采用標(biāo)準(zhǔn)的25芯插頭座。其中15根引線組成主信道通信，其它則為未定義和供輔信道使用的引線。輔信道也是一個串行通道，但其速率比主信道低得多，一般不使用。如果要使用的話，主要是傳送通信電路兩端所接的調(diào)制解調(diào)器的控制信號。實(shí)用的大多數(shù)計(jì)算機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)或智能單元之間只需要使用3～5根信號線路即可工作，其中包括兩個方向的數(shù)據(jù)線和一對握手信號線RTS和DSR，另外一條是公用的信號地線。實(shí)驗(yàn)平臺上不用握手信號，采用了最簡單的3線連接方式。
由于RS-232是早期為促進(jìn)公用電話網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信而制定的標(biāo)準(zhǔn)，其邏輯電平對地是對稱的，完全與TTL、CMOS邏輯電平不同。RS-232的邏輯電平規(guī)定：邏輯‘0’電平為+5～+15V，邏輯‘1’電平為-5～-15V。因此具有RS-232電平的器件與具有TTL電平的器件要互相連接必須先經(jīng)過電平轉(zhuǎn)換。表23-1為現(xiàn)行的EIA/TIA RS-232E，CCITTV.28標(biāo)準(zhǔn)摘要：
RS-232C標(biāo)準(zhǔn)由于發(fā)送器和接收器之間具有公共信號地，不可能采用雙端信號，只能采用單端信號即不平衡傳輸方式。因此，共模噪聲會耦合到信號系統(tǒng)中。這是迫使RS-232使用較高傳輸電壓的主要原因，即便如此，該標(biāo)準(zhǔn)的信號傳輸速率也只能達(dá)到20KB/S，而且最大通信距離僅30米，只有這種條件下才能可靠地進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

表23-1 EIA/TIA-232E，V28標(biāo)準(zhǔn)摘要
由于實(shí)驗(yàn)平臺的信號電平使用TTL/CMOS電平，外部計(jì)算機(jī)內(nèi)的發(fā)送器、接收器采用RS-232C電平。當(dāng)計(jì)算機(jī)與平臺進(jìn)行串行通信時，必須加入電平轉(zhuǎn)換器，把平臺的TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)接口的RS-232電平。這類電平變換器有許多產(chǎn)品，平臺上選用具有電平轉(zhuǎn)換功能的MAXIM公司200系列的MAX202型收發(fā)器。
2）MAX202收發(fā)器
MAX200系列（MAX200-MAX211/MX213）收發(fā)器是一種集發(fā)送器與接收器于一體同時具有電平轉(zhuǎn)換功能的接口電平轉(zhuǎn)換電路，它可把TTL/CMOS電平與RS-232電平互換，是專為使用±10V或±12V電源的RS—232與V.28通信接口而設(shè)計(jì)。收發(fā)器使用+5V輸入電源，片內(nèi)設(shè)有充電泵式的電壓變換器，把+5V變換為±10V以便提供RS-232輸出電平。其中MAX209內(nèi)部的電壓變換器將+5V變換為±12V，故它們可提供±12V的RS-232輸出電平。比其它型號輸出電平更高，傳輸距離更遠(yuǎn)。
MAX200-MAX211/MAX213收發(fā)器在數(shù)據(jù)速率為20Kb/S時滿足所有EIA/TIA-232E與CCITT V.28標(biāo)準(zhǔn)。在數(shù)據(jù)速率超過120Kb/S時發(fā)送器可輸出±5V EIA/TIA-232E輸出信號電平，符合EIA/TIA-232E標(biāo)準(zhǔn)。
2.計(jì)算機(jī)與實(shí)驗(yàn)平臺串行通信電路
圖23-1為PC機(jī)與實(shí)驗(yàn)平臺串行通信實(shí)驗(yàn)的方框圖。

圖23-1 計(jì)算機(jī)與實(shí)驗(yàn)平臺串行通信實(shí)驗(yàn)方框圖
3.程序下載與運(yùn)行結(jié)果讀取原理（本項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容放到課題設(shè)計(jì)中進(jìn)行）
1）程序下載：運(yùn)行信號與系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)平臺的上位軟件Signal，選擇“DSP應(yīng)用實(shí)驗(yàn)”，點(diǎn)擊“裝載”按鈕，在彈出的對話框中選擇要裝載的文件（如DSP應(yīng)用程序）或數(shù)據(jù)（如：濾波器設(shè)計(jì)），通過RS232串口送入單片機(jī)AT89S52（UB04），UB04通過DSP的HPI 接口將PC機(jī)送來的程序或數(shù)據(jù)發(fā)給DSP，PC機(jī)發(fā)運(yùn)行命令給單片機(jī)UB04，UB04使DSP復(fù)位，并運(yùn)行裝載的程序。
注：本軟件可直接將編譯好DSP的執(zhí)行文件“*.OUT”下載到DSP芯片的SRAM中。
2）DSP中數(shù)據(jù)讀取：DSP將運(yùn)行結(jié)果存于DRAM中，主機(jī)AT89S52通過HPI接口讀取數(shù)據(jù)并通過PC機(jī)的串口將數(shù)據(jù)發(fā)送到PC機(jī)（如：頻譜分析）。
3）運(yùn)行上位軟件Signal，選擇“DSP應(yīng)用實(shí)驗(yàn)”，點(diǎn)擊“裝載”按鈕，裝載已編譯好的目標(biāo)文件（*.OUT），然后按“運(yùn)行”按鈕，即可使DSP運(yùn)行裝載的程序。
三、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
1.熟悉RS-232接口電路的標(biāo)準(zhǔn)和電路組成；
2.用高級語言編寫PC機(jī)異步串口的通信程序；
3.用51的匯編語言編寫單片機(jī)與PC機(jī)的通信程序；
4.參閱DSP主機(jī)接口的有關(guān)資料，編寫單片機(jī)通過主機(jī)接口讀寫DSP中DRAM中數(shù)據(jù)的程序。
四、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求
1.畫出計(jì)算機(jī)與實(shí)驗(yàn)平臺串行通信的電路，說明MAX202芯片的作用；
2.描述DSP的HPI接口的工作原理，給出DSP和主機(jī)AT89S52通信的程序框圖。
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