RS 232串行通訊是各類工程應用中經常使用的通訊方式之一，但其點對點的通訊方式經常會在使用中帶來不便。

       一般的RS 232通訊應用，經常由一個控制方控制一臺設備，或采用菊花鏈方式連接，根據通訊地址的不同，由一個控制方控制多臺設備。但在工程應用中卻經常會遇到2臺或2臺以上的PC機需要控制同一臺設備，即由多個控制方控制一臺設備的情況，而為受控設備僅具備1個RS 232串口，這時需要有一臺能夠實現RS 232串口多方控制的設備，本文針對這種設備的其中一種比較*的設計方法進行說明。該設備不僅成本低，實現方法簡單，而且功能可擴展，在工程中具有較強的適用性，能滿足多種復雜控制的需要。

       l硬件設計

       在控制系統中，控制方和被控設備的通訊協議和控制程序是固定的，在設計中不能改變，只能通過一臺中間設備，即串口擴展設備，對控制方的命令進行一定的解析處理，從而實現控制方和被控方之間的協調應答。本文選用AT89S52單片機作為串口擴展設備的核心控制器，系統的硬件原理圖如圖1所示。

 

       系統中的AT89S52單片機全兼容In公司MCS51系列單片機的結構和指令，片上具有8 kB的可擦除在線可編程存儲器［1］。串口擴展部分采用TI公司的TL16C554［2］，可擴展4個串口；該芯片直接與單片機連接，根據設定可自動接收來自4個串口的數據并將其存儲在內置的FIFO中，并給出中斷信號，可使單片機通過外部中斷進行處理；同時，可將單片機寫入的數據通過的串口發送。注：通過對其寄存器的設置可實現更多的功能。使用MAX202進行TTL電平到RS 232電平的轉換。若考慮設備間不共地的問題，可在MAX202與TL16C554之間，以及MAX202與單片機之間加光隔進行保護。

       系統中把單片機本身的串口作為主串口，用于連接被控設備，另外4個擴展串口，用于連接4個控制方。當多個控制方同時連續發送較多的命令數據時，為了保證對所有數據的完整接收，需要將沒有來得及處理的數據做暫時的存儲。AT89S52單片機本身帶有256 B內置的RAM，在很多情況下并不能滿足使用需要。DALLAS公司的DSl225含8 k×8 b非易失性SRAM，可作為外置的擴展存儲器件。該器件的讀寫速度達到70 ns，完夠滿足對數據的即時讀寫［3］。

       2程序設計

       2．1數據存儲空間的分配

       程序設計時，首先應對數據空間進行規劃。在該系統中，根據需要，從AT89S52內部8 k的數據存儲器中劃分出5塊區域，做5個FIFO數據隊列，每個FIFO隊列l 536 B空間，分別用于存儲來自5個端口的數據。剩下的512 B作數據存儲的備用空間。

       2．2 程序模塊

       程序采用模塊化的設計思想，以方便修改、移植和檢錯。整個控制程序由主程序、中斷、命令處理模塊、回送處理模塊4部分組成，實現原理如下：

      （1）中斷

       串行口中斷和外部中斷，用于接收來自5個端口的數據，分端口將接收到的數據存入對應的FIFO，這里對數據不做其他的判斷或處理，盡量用zui少的指令完成，減少中斷時間。以避免多個串口同時受到大量數據時，發生數據丟失。

       （2）命令處理模塊

       針對控制方端口FIFO，若控制方FIFO中存在數據，根據協議對數據進行判斷，直接清除不符合協議的數據；對符合協議的命令數據，判斷完整條命令后，通過受控方端口向受控設備轉發整條命令，然后清掉FIFO中此條命令，如此逐步清空FIFO。

        （3）回送處理模塊

       針對受控方端口FIFO，若受控方FIFO中存在數據，與"命令處理模塊"類似，根據協議對數據進行判斷，清除不符合協議的數據，對符合協議的回送數據，判斷完整后，同時通過4個控制方端口向控制設備回送數據，然后清掉FIFO中此條命令，如此逐步清空FIFO。

        （4）主程序模塊

        在主程序中，循環判斷5個FIFO中是否有數據。若控制方FIFO存在數據，進入命令處理模塊，清空FIFO后返回主程序，繼續循環；若受控方FIFO存在數據，進入回送處理模塊，清空FIFO后返回主程序，繼續循環。這樣，每個控制方發送的命令，都會在FIFO中有短暫的緩沖，在多控制方同時發送命令時，本設備可分先后將所有收到的命令逐個發送到受控設備，不會因發生沖突而造成數據丟失。對于受控設備回送的數據，一般包含了工作狀態及配置等信息，需要同時回送到各個控制設備，使各個控制設備能夠及時做相應的調整。

        3功能擴展

        按照上述方法設計的該系統不僅適用于多控制方控制一個串口情況，還可根據工程中遇到的各種需求進行功能擴展。

        （1）一個控制設備和多個受控設備

        雖然，若被控的受控設備提供的通訊協議包含地址，可通過菊花鏈方式分別控制，但在工程應用中有相當多的設備協議中并不包含地址。如果要實現分別控制，可使用本設備，對每個下位端口分別分配一個虛擬地址，在命令處理模塊中加入地址判斷，使收到的命令僅向對應地址的下位端口發送。

        （2）多個控制設備和多個受控設備

       在這種情況下，普通的連接方法不能滿足多設備之間協調通訊的需要。若使用本設備，只需在命令處理模塊和回送處理模塊中，修改相應的端口數目即可。控制方和受控方的功能不變。

        （3）在控制設備和受控設備中存在著多種不同的通訊協議。此時，可利用本設備，添加協議轉換模塊，使之具備多種協議的解析功能，在收和發之間進行對應的協議轉換，這種方法，比工程中通常采用更改控制設備的控制程序的方法更簡單、方便。

       （4）上述幾種情況并存。尤其是控制設備與受控設備協議不同，而多個受控設備協議沒有地址，且需要分別控制時。本設備也可對每個受控方端口分別分配一個虛擬地址來實現分控，并在收發中間進行通訊協議的轉換。

       4 結 語

       本文設計的串口擴展設備，不但成本低、設計簡單，而且可滿足工程上串口應用的多種不同需要，具有較高的使用價值，對工程技術人員具有一定的參考意義。