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1、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. RS232点对点的通信方式：通过P
2、C机的COM1或COM2串行通信口进行双机连接。2. RS485主从通信方式：通过ADAM模块进行多台（34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
3、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I
4、NS8250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。 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，STB0时使用1位停止位，STB1时，如果WSL1、WSL0设置为00，使用15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，PEN0时，不进行奇偶校验，PEN1时有奇偶校验；此时，EPS选择校验方式，EPS0时是奇校验，EPS1时是偶
5、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，SP0时不插入，SP1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，SB1时输出数据强迫为0，SB0时可进行正常的数据收发；DLAB是除数寄存器访问位，DLAB1时访问除数寄存器，DLAB0时访问THR、RBR和IER。 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165535的任意除数对18432MHz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116。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
6、数锁存器。 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；MODEM状态改变。通过IER的bit0bit3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IRQ0IRQ7，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2
7、1H，它的bit0bit7分别对应IRQ0IRQ7，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： 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。 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。 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
8、。 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。 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： 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 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1Turbo C 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0C
9、H。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.233-2342接收数据子程序如下：/* 通过中断方式由 RS-232 接收
10、数据 */#include#include#include#include#include#include#include#include#define BUFFLEN 10800#define BUFFMAX 900void Init(void);void check(unsigned char states);void enableports(void);void disableports(void);void interrupt far asyncint(void);void interrupt (* asyncvect) (void);void putb(unsigned char c
11、h);unsigned char inchar,flag=0;unsigned char BufferBUFFLEN;int buffin=0;int buffout=0;int i=0,ii=0;unsigned char temp_bufferBUFFMAX;unsigned char ch,flag;/* 开放串行口中断 */void enableports(void)unsigned char B;asyncvect=getvect(0x0c);disable();inportb(0x3f8);inportb(0x3fe);inportb(0x3fb);inportb(0x3fa);o
12、utportb(0x3fc,0x08|0x0b);outportb(0x3f9,0x01);B=inportb(0x21)&0xef;outportb(0x21,B);setvect(0x0c,asyncint);enable();/* 中断服务程序 */void interrupt far asyncint(void)unsigned char ch;ch=inportb(0x3f8);flag=1;putb(ch);outportb(0x20,0x20);/* 关闭串行口中断 */void disableports(void)disable();outportb(0x3f9,0x00);o
13、utportb(0x3fc,0x00);outportb(0x21,inportb(0x21)&0x10);enable();setvect(0x0c,asyncvect);/* 对COM1串行口有关参数的初始化 */void Init()outportb(0x3fb,0x80);outportb(0x3f8,0x0c);outportb(0x3f9,0x00);outportb(0x3fb,0x1f);outportb(0x3fc,0x08|0x0b);outportb(0x3f9,0x01);void check(unsigned char states)while(inportb(0x3
14、fd)&states)=0);void putb(unsigned char ch)int temp=0;if(+iiBUFFMAX)ii=0;temp=buffin;if(+buffin=BUFFLEN)buffin=0;if(buffin!=buffout)Bufferbuffin=ch;elsebuffin=temp;temp_bufferii=ch;/* 从数据端口3F8H中读取相应的数据 */unsigned char getb(void)if(buffout!=buffin)if(+buffout=BUFFLEN)buffout=0;return(Bufferbuffout);else return(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( Receive from COM1:n);gotoxy(3,4);cprintf( 9600 bps,8 bit,2 stop,evenn);gotoxy(3,6);textcolor(223);cprintf(Press any key countiune ! n);getch(
