串口通訊在CCD相機系統中的應用
1引言
CCD相機系統在運行過程中,有許多來自工作現場的數據需要實時采集,處理和記錄。以便上級管理系統及時掌握相機的工作狀態。并且上級管理系統需要實時調整相機參數,并發出相應的指令,使得相機采集到的圖像像質更好。
MCS-51單片機內部含有一個可編程全雙工串行通信接口,該接口電路不僅能同時進行數據的發送和接收,也可作為一個同步移位寄存器使用。MCS-51單片機串行口的結構由串行口控制寄存器、發送和接收電路等三部分組成。
串行通信是一種能把二進制數據按位傳送的通信,故它所需傳輸線條數極少,特別適用于分級、分層和分布式控制系統以及遠程通信之中[1]。根據實際使用的需要,CCD相機系統與上級管理系統之間的通訊由單片機串口來完成。本文對該系統中的串行通信系統加以介紹。
2系統串行通訊體系
按照串行數據的同步方式,串行通信可以分為同步通信和異步通信兩類。本系統采用同步通信方式。數據的輸入和輸出接口有各自的時鐘來控制,這兩個時鐘源彼此獨立,互不同步[1]。
由于CCD相機系統的數據輸入和數據輸出不會在同一時刻進行,本系統的串行通訊體系結構包含以下幾個部分:單片機小系統,串行數據輸入模塊,串行數據輸出模塊。其中單片機小系統結構簡單,性能成熟,在這里不再贅述。現就串口輸入、串口輸出模塊做出說明:
2.1串行數據輸入模塊
相機參數的注入由上級管理系統負責,CCD相機系統通過數據總線將參數直接讀入相機系統中的單片機小系統。
數據輸入門控信號通過單片機P1口連接。當上級管理系統欲向CCD相機系統注入調整參數指令時,先使門控信號有效,單片機系統即準備好接收數據;然后在時鐘信號的配合下,一位一位地讀入數據,并通過數據總線將并行數據讀入單片機。
2.2串行數據輸出模塊
在每個間隔時間到來時,CCD相機系統向上級數據管理系統送出相機系統的參數,以備檢查相機系統的狀態是否正常。電路設計如圖1。在方式0下,串行數據輸出電路通過幾個串入并出的移位寄存器,由MCS-51單片機的RxD線串行輸出數據,并從移位寄存器的最高位串行輸出。
3系統的串口通訊協議
3.1系統串口通訊協議特點
由于傳輸距離和可靠性的要求,該通訊協議具備如下特點[2]:
(1)采用一對一的通訊方式,無握手過程。通訊中,上級管理系統為主站,CCD相機系統為從站;
(2) 為了有效地識別相機參數。針對各項指令參數設定了各自的命令代碼,但幀長度保持不變。
(3)由于校驗編碼是差錯檢測的核心,對提高數據傳輸的可靠性非常重要,且奇偶校驗方式簡單可行,故采用奇偶校驗方式保證數據傳送的準確性;
4系統串口通訊軟件實現
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