ATmega128实现工业设备的主控制板

使用ATmega128实现一个工业设备的主控制板，它与由ATmega8管理的按键和LED显示构成的控制面板距离在2米左右，两者之间采用 USART通信联系。考虑到在实际应用中，俩者之间交换的数据很少，通信速度也不需要很高，重要的是保证通信的可靠和抗干扰，因此在硬件设计上采用电流环的连接方式，见图5.4。   

在图中通信双方采用光隔和三极管，将USART的电平变化变成电流变化后传送连接，如同工业上使用的20mA电流环通信一样，大大提高了通信的抗干扰能力。  

通信协议和规程的制定：  

   l.通信速率采用2400bps（速率太高时电流环的变化会跟不上）。  

   2. 用户数据包采用定长格式，每个数据包长度为6个字节，其中第1个字节是数据包起始字节0xBB，第6字节为数据包结束字节0xEE，其它为用户命令、数据和系统状态参数。  

   3.每次通信由A端发起，下发一个数据包；B端收到一个正确的数据包后，必须返回一个数据包应答。  

   4.A端下发一个数据包后，在300ms内没有正确收到应答包时（在2400bps时传送6个字节的时间约为30ms），将再次重发；3次重发均不能正确收到应答包则报警。  

   5.在系统正常工作时，A端每隔250ms下发一个数据包，B端如果在1s内没有正确收到一个下发的数据包，将进入安全保护程序。  

   在这个应用实例中，USART接口的发送程序与前面给出的典型例程中的一样，而对USART的接收程序进行了改动和简化，使其更加符合在本系统中使用。  

#define UART_BEGIN_STX        0xBB  
#define UART_END_STX        0xEE  
#define RX_BUFFER_SIZE0        6  

char rx_buffer0[RX_BUFFER_SIZE0];  
unsigned char rx_counter;  
bit Uart_RecvFlag  

// USART Receiver interrupt servICe routine  
#pragma savereg-  
interrupt [USART_RXC] void uart_rx_isr(void)  
{  
  unsigned char status,data;  
  #asm  
    push r26  
    push r27  
    push r30  
push r31  
    in   r26,sreg  
    push r26  
  #endasm  

  status=UCSRA;  
  data=UDR;  
  if ((status & (FRAMING_ERROR | PARITY_ERROR | DATA_OVERRUN))==0)  
  {  
    if (!Uart_RecvFlag)  
    {      
       rx_buffer[rx_counter] = data;  
    switch (rx_counter)  
    {  
            case 0:  
        if (data == UART_BEGIN_STX)     rx_counter = 1;  
        break;  
       case 1:  
       case 2:  
       case 3:  
       case 4:  
        rx_counter++;  
        break;  
       case 5:  
        rx_counter = 0;  
        if (data == UART_END_STX)  Uart_RecvFlag = 1;  
        break;  
    }  
      }  
   }  
   else  
      rx_counter = 0;  

   #asm  
        pop  r26  
    out  sreg,r26  
    pop  r31  
    pop  r30  
pop  r27  
    pop  r26  
  #endasm  
}  
#pragma savereg+  
…………  
void main(void)  
{  
  while(1)  
  {  
    if (Uart_RecvFlag)  
    {  
    …………            //处理收到的数据包  
    Uart_RecvFlag = 0;        //允许USART接受新的数据包  
     }  
  …………            //处理其它任务  
  }  
}  

     在这段代码中，接收中断服务程序直接对数据包的起始字符和结束字符进行判断，并完成对整个数据包的接收。当接收到正确的6个字符的数据包后，将 “Uart_RecvFlag”标志置位，通知上层程序处理收到的数据。一旦“Uart_RecvFlag”标志置位后，中断服务程序将不再接收新的数据（放弃掉收到的字节），使得数据缓冲区不会溢出。  

    上层程序的设计，应保证以200ms左右的间隔对“Uart_RecvFlag”标志位进行一次判断。一旦判断“Uart_RecvFlag”标志置位后，马上进行处理，回送应答数据。处理完后将“Uart_RecvFlag”标志清除，允许USART接收新的数据包。  
还可以考虑在数据包中增加“数据包编号”和“数据校验”2个字节，以进一步提高通信的可靠性。