数据通信与控制网络实验指导书.docx
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数据通信与控制网络实验指导书
数据通信与控制网络
实验指导书
一、实验目的:
通过计算机点对点、点对多点和构成计算机通信网络或现场总线控制网络,使学生加深对计算机网络的理解,掌握构建计算机控制网络的基本方法。
二、实验要求:
1.实验前应预先掌握相关的软硬件技术资料。
2.提前编写出有关程序,方可进行连线与通信实验。
3.根据实验自行确定通信协议。
4.实验报告包括:
1)实验目的、内容。
2)通信连接方式、协议(包括规约与数据格式)。
3)具体程序代码和实验结果。
5.建议采用C、VC、VB或汇编语言等编程方式实现数据的发送与接收功能,并在屏幕上显示出发送/接收的数据。
三、实验内容:
1.RS-232点对点的通信方式:
通过PC机的COM1或COM2串行通信口进行双机连接。
2.RS-485主从通信方式:
通过ADAM模块进行多台(3~4台)PC机的连接,实现一主多从通信。
3.CAN总线多主通信方式:
通过PC机ISA插槽的CAN通信适配卡进行多台PC机连接,实现多主通信。
实验一RS-232点对点通信方式
(一)PC及其兼容工控机的异步通讯接口
PC及其兼容工控机都有两个异步通讯接口:
COM1和COM2,其关键部件是通用异步收发器(UART)INS8250。
INS8250的内部有10个寄存器,分别用于通讯参数的设置、线路及MODEM的控制与状态查询、数据收发及中断管理等。
要在中断方式下收发数据,必须对INS8250的寄存器直接操作,各寄存器名称及其相应的端口地址列于表1。
由表1可知:
THR、RBR和DLL占用同一个端口地址3F8H(2F8H),IER和DLM也占用同一个端口地址3F9H(2F9H),对它们进行访问时,如果设置LCR的最高位为1,访问的是除数寄存器;如果设置LCR的最高位为0,则访问的是THR、RBR和IER。
而THR是只写寄存器,RBR是只读寄存器,在LCR的最高位设置为0时,对端口地址3F8H(2F8H)的写入操作访问的是THR,读出操作访问的是RBR。
硬件连接方式:
将2台PC机的COM1/COM2串行通信口通过9针D型接口3线连接。
(二)INS8250有关寄存器的设置
串行口的初始化主要是对INS8250的有关寄存器进行设置,以确定通讯的数据格式、波特率、中断的触发方式等。
①确定数据格式数据格式是通过设置线路控制寄存器(LCR)来确定的,LCR的定义如下:
其中:
WSL1、WSL0用于选择每个发送或接收的串行字符的位数,分别设置这两位为00、01、10、11时,对应的字长依次是5位、6位、7位、8位;STB用于确定停止位的位数,STB=0时使用1位停止位,STB=1时,如果WSL1、WSL0设置为00,使用1.5位停止位,其它情况下使用2位停止位;PEN用于选择是否允许奇偶校验,PEN=0时,不进行奇偶校验,PEN=1时有奇偶校验;此时,EPS选择校验方式,EPS=0时是奇校验,EPS=1时是偶校验;SP用于选择是否在奇偶校验位和停止位之间插入奇偶标志位,SP=0时不插入,SP=1时插入1位奇偶标志位,偶校验时插一个0,奇校验时插入一个1;SB是设置间断控制位,SB=1时输出数据强迫为0,SB=0时可进行正常的数据收发;DLAB是除数寄存器访问位,DLAB=1时访问除数寄存器,DLAB=0时访问THR、RBR和IER。
②设置波特率INS8250内部包含一个可编程的波特率发生器,它允许用1~65535的任意除数对1.8432MHz的输入频率进行分频,分频后的信号即波特率发生器的输出频率,而波特率是波特率发生器输出频率的1/16。
由此可知,除数=1843200/(波特率×16)。
16位的除数应在初始化时写入除数锁存器。
③中断机制的引发INS8250可由4个事件中的任一个来引发一个中断,这4个事件依此是:
接收数据有效;发送保持寄存器空;接收数据出错;MO-DEM状态改变。
通过IER的bit0~bit3可依次设置它们是否被允许,某位为1时相应的事件允许引发一个中断,为0时禁止。
INS8250通过INTRPT引脚的高电平向系统发出中断请求,为了使INS8250能够向系统发中断,MCR的第三位必须置1。
PC使用8259中断控制器,它可以管理来自外设的8个各自独立的中断请求信号IRQ0~IRQ7,其中IRQ4和IRQ3分别用于COM1和COM2的中断申请。
8259内部有一个中断屏蔽寄存器(IMR),端口地址为21H,它的bit0~bit7分别对应IRQ0~IRQ7,通过设置其中的某一位为0以允许与其对应的中断请求。
(三)程序设计要点
在程序设计时,应该考虑以下问题:
①设置中断向量,以保证CPU执行中断服务程序时有一个正确的入口地址。
可使用C语言的库函数setvect()和getvect()对中断向量进行设置和读取。
②中断服务程序什么时候结束,CPU无法知道,8259中断控制器也无法知道,必须通过指令通知8259中断控制器。
对于PC机,这条指令就是向端口地址20H写入一个命令字20H。
③为保证通讯的可靠性以及不耽误CPU响应其它中断,中断服务程序应尽量短,一些费时的操作如数据存盘等应放在中断服务程序以外。
④在把一个数据写入发送保持寄存器(THR)之前,必须检查线路状态寄存器LSR,以保证发送保持寄存器为空。
⑤初始化中断系统时,应该关闭中断,初始化完成后再开放。
可使用C语言的库函数disable()和enable()来完成。
(四)推荐程序调试方式:
①在1台PC机上安装具有如下界面的软件工具——“串口调试助手”(图1),在另一台PC机上分别调试发送和接收程序;
图1
②在2台PC机上联合调试完整的发送/接收程序。
(五)推荐基础程序1——TurboC语言程序
1.程序说明:
本程序是通过硬件中断方式完成RS-232接收与发送串行通信的。
使用COM1进行通信时,产生的硬件中断号为IQR4,对应的中断向量为0CH。
数据的接收采用环形列队的方法,由函数inportb()来完成。
该程序运行后,用户可由其他设备向本机的COM1串行口发送数据,你可以看到在屏幕的一个窗口中显示到接收的字符串;数据发送程序参数的设置由函数port_init()来完成,数据发送由函数outportb()来完成。
参考书:
徐金梧,杨德斌,徐科.TurboC实用大全。
机械工业出版社.1996年.563-566
尹彦芝.C语言常用算法与子程序.清华大学出版社.1993年.239-241
袁征,杨仁树,严建新.C语言编程技巧程序集.电子工业出版社.1993年.233-234
2.接收数据子程序如下:
/*通过中断方式由RS-232接收数据*/
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#defineBUFFLEN10800
#defineBUFFMAX900
voidInit(void);
voidcheck(unsignedcharstates);
voidenableports(void);
voiddisableports(void);
voidinterruptfarasyncint(void);
voidinterrupt(*asyncvect)(void);
voidputb(unsignedcharch);
unsignedcharinchar,flag=0;
unsignedcharBuffer[BUFFLEN];
intbuffin=0;
intbuffout=0;
inti=0,ii=0;
unsignedchartemp_buffer[BUFFMAX];
unsignedcharch,flag;
/*开放串行口中断*/
voidenableports(void)
{
unsignedcharB;
asyncvect=getvect(0x0c);
disable();
inportb(0x3f8);
inportb(0x3fe);
inportb(0x3fb);
inportb(0x3fa);
outportb(0x3fc,0x08|0x0b);
outportb(0x3f9,0x01);
B=inportb(0x21)&0xef;
outportb(0x21,B);
setvect(0x0c,asyncint);
enable();
}
/*中断服务程序*/
voidinterruptfarasyncint(void)
{
unsignedcharch;
ch=inportb(0x3f8);
flag=1;
putb(ch);
outportb(0x20,0x20);
}
/*关闭串行口中断*/
voiddisableports(void)
{
disable();
outportb(0x3f9,0x00);
outportb(0x3fc,0x00);
outportb(0x21,inportb(0x21)&0x10);
enable();
setvect(0x0c,asyncvect);
}
/*对COM1串行口有关参数的初始化*/
voidInit()
{
outportb(0x3fb,0x80);
outportb(0x3f8,0x0c);
outportb(0x3f9,0x00);
outportb(0x3fb,0x1f);
outportb(0x3fc,0x08|0x0b);
outportb(0x3f9,0x01);
}
voidcheck(unsignedcharstates)
{
while((inportb(0x3fd)&states)==0);
}
voidputb(unsignedcharch)
{
inttemp=0;
if(++ii>BUFFMAX)ii=0;
temp=buffin;
if(++buffin==BUFFLEN)buffin=0;
if(buffin!
=buffout)
Buffer[buffin]=ch;
else
buffin=temp;
temp_buffer[ii]=ch;
}
/*从数据端口3F8H中读取相应的数据*/
unsignedchargetb(void)
{
if(buffout!
=buffin)
{
if(++buffout==BUFFLEN)buffout=0;
return(Buffer[buffout]);
}
elsereturn(0xff);
}
main()
{
clrscr();/*绘制数据接收窗口*/
window(3,2,41,10);
textcolor(0);
textbackground(3);
clrscr();
gotoxy(3,2);
cprintf("ReceivefromCOM1:
\n");
gotoxy(3,4);
cprintf("9600bps,8bit,2stop,even\n");
gotoxy(3,6);
textcolor(223);
cprintf("Pressanykeycountiune!
\n");
getch();
window(45,2,79,22);
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- 数据通信 控制 网络 实验 指导书