摘要：结合单片机和matlab两者的优点，基于事件驱动的中断通信机制，提出一种matlab环境下pc机与单片机实时串行通信及数据处理的方法；完成单片机数据采集系统与pc机的rs-232/rs-485串行通信及其通信数据的分析处理、文件存储、fir滤波及图形显示；简化系统开发流程，提高开发效率。该方法已成功应用于一个pic16f876单片机应用系统实例之中。

关键词：pic16f876 matlab 串口通信 rs-232 事件驱动 回调函数

引言

matlab是由美国mathworks公司开发的面向理论分析研究、工程计算数据处理和缓图的一套具有强大功能的软件系统。其中matlab语言是一种以矩阵为基本运算单元的解释执行的高级语言，编程简例，只要几条语句就能实现诸如fft变换、fir/iir滤波等数据分析处理，易于掌握。从matlab6.0版本开始，mathworks公司在软件中增加了设备控制箱（instrument control toolbox），提供了对rs-232/rs-485通信标准的串口通信的正式支持。利用该工具箱的serial类及instrcallback()回调函数，能可靠地进行实时串地通信。为此，笔者充分结合单片机和matlab的优点，基于事件驱动的中断通信机制，提出了一种matlab环境下pc机与单片机实时串行通信的数据处理方法，极大地简化开发流程，提高了系统开发效率。另外，与目前普遍采用的基于matlab查询方式下的非实时串行通信技术相比，这种方法的实用性也大大增强了。

1 系统总体设计简介

下面以mircochip公司的pic16f876单片机为下位机，pc机为上位机组成的实时数据采集处理系统为例，介绍基于matlab环境下pc机与单片机串行通信的实时数据处理方法的实现。数据采集系统的结构框图如图1所示。pc机串口与单片机usart口通过max232电平转换芯片相连，系统工作时，matlab通过调用设备控制工具箱中的serial类及相关函数。来创建串口设备对象，得到设备的文件句柄，从而以操作文件的方式实现对pc机串行口的读写操作。因而pc机可以通过matlab向串行口发送特殊指令，pic单片机应用系统对此作出相应的反应，将a/d采样数据通过串行口回送给pc机。此时，matlab通过中断的方式，实时接收单片机发送的数据，并完成对数据的分析处理、文件存储、fir滤波及图形显示。

2 pic16f876与pc机串行通信接口的设计

2.1 pic16f876单片机串行通信接口的硬件设计

pic16f876微处理器芯片内部集成了一个串行通信（sci）模块。该模块是一个通用的同步/异步收发（usart）通信接口。

图2

pic16f876的sci通信接口有两个外部引脚——rc6/tx（sci发送输出引脚）和rc7/rx（sci接收输入引脚），引脚的信号电平为ttl类型；而pc机串口的异步串行通信基于rs232标准。两者通信信号的逻辑电平不一致，必须进行信号电平转换。为此，在电路中选用maxim公司的max232芯片，以实现ttl电平与rs-232电平的双向转换。rs-232通信距离一般以不超过12m为宜，在工业控制现场很受限制。为保证硬件设计的兼容性和易扩展性，能够应用于不同场合，考虑到实际应用的需要，在硬件电路中还可选用一个max491芯片，添加了一个rs-485通信接口。

如图2所示，实际使用过程中，系统可以根据需要，灵活使用不同的通信标准，十分方便。当pic单片机sci通信接口引脚直接通过max232芯片与pc机串口相连时，系统采用rs-232的通信标准；当pic单片机sci通信接口口引脚与max489芯片的di、ro引脚相连时，系统采用rs-485的通信标准。另外，还可通过pic单片机控制max489芯片的de、re引脚，随时使能或屏蔽掉max489的数据接收和数据发送功能。

2.2 pic16f876与pc机串行通信接口的软件设计

本通信系统中规定的字符格式为：每一帧的数据占10位——1位起始位，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验位。中间的8位数据位即为有效的通信传输字节。双方的波特率设置为115.2kb/s，以较高速度进行通信。同时，为了增强通信的可靠性、减少通信的误码率，在通信过程中约定了双方的软件握手方法。为了不致使通信过于复杂，提高通信速度，可以直接将握手信号0xff嵌入到数据包中。软件握手协议规定如下：pc机发送符合