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基于MDB/ICP協(xié)議的自動(dòng)售賣(mài)系統(tǒng)的主控制器實(shí)現(xiàn)

時(shí)間:2023-02-20 23:46:36 電子通信論文 我要投稿
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基于MDB/ICP協(xié)議的自動(dòng)售賣(mài)系統(tǒng)的主控制器實(shí)現(xiàn)

摘要:介紹一種以DALLAS DS5002FP單片機(jī)為主控制器的MDB/ICP協(xié)議實(shí)現(xiàn)。從硬件和軟件描述了如何控制MDB總線,并給出一個(gè)較成熟的控制外設(shè)會(huì)話的總線驅(qū)動(dòng)程序。該協(xié)議實(shí)現(xiàn)清晰、簡(jiǎn)單,采用MCS-51兼容單片機(jī)降低成本,充分體現(xiàn)了MDB/ICP的優(yōu)越性。

    關(guān)鍵詞:單片機(jī) 自動(dòng)售賣(mài)系統(tǒng) 主控制器

基于MDB/ICP協(xié)議的自動(dòng)售賣(mài)系統(tǒng)的主控制器實(shí)現(xiàn)

隨著國(guó)你經(jīng)濟(jì)和技術(shù)的發(fā)展,自動(dòng)售賣(mài)系統(tǒng)由于其方便性、易管理性和低成本,正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。而自動(dòng)售賣(mài)系統(tǒng)的外設(shè)也越來(lái)越復(fù)雜,從投幣機(jī)到讀鈔機(jī)到非現(xiàn)金交易(如IC記賬卡),導(dǎo)致對(duì)主控制器的要求越來(lái)越高。為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì),采用一個(gè)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定的內(nèi)部通訊總線協(xié)議非常必要。

本文介紹了歐洲售機(jī)制造者協(xié)會(huì)(EVMMA)制定的MDB/ICP總線協(xié)議。該協(xié)議簡(jiǎn)潔明了,功能強(qiáng)大,可擴(kuò)展性強(qiáng),并且對(duì)外掛外設(shè)備數(shù)目沒(méi)有限制,是理想的自動(dòng)售賣(mài)系統(tǒng)內(nèi)部總線協(xié)議。本文從主控制器的角度給出了對(duì)MDB/ICP總線進(jìn)行操作控制的硬件和軟件實(shí)現(xiàn)。

1 MDB/ICP協(xié)議簡(jiǎn)介

MDB/ICP協(xié)議(Multi-Drop Bus / Internal Communication Protocol)是歐洲售貨機(jī)制造者協(xié)會(huì)制定的一套用于協(xié)調(diào)自動(dòng)售賣(mài)機(jī)的主控制器(VMC)(范文先生網(wǎng)m.panasonaic.com收集整理)與多個(gè)外設(shè)之間通信的協(xié)議。硬幣機(jī)和讀鈔機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)首先是由Coinco在美國(guó)可口可樂(lè)公司的指定下開(kāi)發(fā)的。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)于1993年被NAMA協(xié)會(huì)采用,經(jīng)過(guò)一個(gè)專(zhuān)門(mén)的工作組修訂后,于1994年被EVMMA采用。第二階段的非現(xiàn)金交易標(biāo)準(zhǔn)由Debitek代表NAMA開(kāi)發(fā),并于1994年被NAMA采用。EVMMA加入了一些兼容的指令后于1994年采用。

MDB接口實(shí)際上是工作于9600波特率的主從型串行總線接口,所外圍設(shè)備(例如硬幣機(jī)、讀鈔機(jī)、讀卡器等)均為主控制器(傳統(tǒng)上稱(chēng)售貨機(jī)控制器——VMC)的從機(jī)。所有外圍設(shè)備與VMC之間的通信方式都一致。

MDB協(xié)議的串行位格式為:1個(gè)起始位,8個(gè)數(shù)據(jù)位,1個(gè)方式位與1個(gè)停止位,共11位。位傳遞的順序如圖1所示。其中方式位根據(jù)傳遞的方式不同置0或置1。在MDB總線上,VMC通過(guò)廣播方式向外發(fā)送命令。第一字節(jié)為地址字節(jié)(實(shí)際上只有高5位尋址信息,低3位為對(duì)外設(shè)的指令),該字節(jié)被所有的外設(shè)讀取,但只有符合地址字節(jié)所指定的外設(shè)才處理其后的數(shù)據(jù)字節(jié),并做出反應(yīng)。在VMC到外設(shè)的數(shù)據(jù)中,地址字節(jié)的方式位被置1,數(shù)據(jù)字節(jié)的方式位被置0,外設(shè)通過(guò)檢驗(yàn)接收到的方式位確認(rèn)是地址命令還是數(shù)據(jù)。當(dāng)數(shù)據(jù)從外設(shè)發(fā)送到主機(jī)時(shí),最后送出的字節(jié)方式位被置1,標(biāo)志著數(shù)據(jù)發(fā)送完畢。

VMC向外設(shè)傳送的指令由一個(gè)地址字節(jié)、一些可選的數(shù)據(jù)字節(jié)與一個(gè)校驗(yàn)和(CHK)字節(jié)構(gòu)成。發(fā)送指令后,外設(shè)應(yīng)答VMC的通信塊可以由一個(gè)數(shù)據(jù)塊和一個(gè)CHK字節(jié)組成,或者一個(gè)應(yīng)答字節(jié)(ACK),或者一個(gè)無(wú)應(yīng)答字節(jié)(NAK)。如果外設(shè)應(yīng)答數(shù)據(jù)塊的話,VMC將通過(guò)一個(gè)應(yīng)答字節(jié)(ACK)、無(wú)應(yīng)答字節(jié)(NAK)或得發(fā)字節(jié)(RET)應(yīng)答外設(shè)傳回的數(shù)據(jù)。

圖2至圖5為幾個(gè)典型的會(huì)話例子,其中“*”表示傳送時(shí)方式位置1,“ADD”表示地址字節(jié),“CHK”表示傳送數(shù)據(jù)的校驗(yàn)和。

2 硬件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

在MDB/ICP總線協(xié)議基礎(chǔ)上,筆者構(gòu)建了一個(gè)實(shí)際的自動(dòng)售賣(mài)系統(tǒng),系統(tǒng)原理圖如圖6所示。VMC通過(guò)MDB總線與投幣機(jī)、讀鈔機(jī)和讀卡器交互,控制外設(shè)的運(yùn)轉(zhuǎn),并從外設(shè)獲得用戶的支持情況。同時(shí),VMC也負(fù)責(zé)處理與用戶之間的交互,驅(qū)動(dòng)液晶顯示,處理鍵盤(pán)輸入,驅(qū)動(dòng)符合用戶需要的電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)出貨。在本項(xiàng)目中,VMC還需通過(guò)MODEM自動(dòng)撥號(hào)連接公司總線的服務(wù)器,將銷(xiāo)售數(shù)據(jù)傳送回公司。

如圖6所示,所有MDB外設(shè)均掛在同一總線上,由總線提供24V和5V的電源,數(shù)據(jù)線與單片機(jī)的串口相連。

本項(xiàng)目中選用的單片機(jī)為DALLAS DS5002FP。該單片機(jī)代碼級(jí)兼容MCS-51系列單片機(jī),在使用外存的情況下仍然可以使用4個(gè)PO作為數(shù)據(jù)I/O,帶外設(shè)的能力較強(qiáng)。但它只有一個(gè)串口,控制MDB總線和控制MODEM都需要使用串口,因此必須將串口進(jìn)行復(fù)用。通過(guò)一個(gè)譯碼器實(shí)現(xiàn)選通功能。

3 MDB/ICP會(huì)話控制

將VMC與外設(shè)之間通過(guò)MDB總線的會(huì)話分為四個(gè)層次:

(1)串口初始化

初始化串口時(shí),主要工作是設(shè)置波率(9600)和傳輸方式(11位)。為順利獲得9600波特率,單片機(jī)采用的晶振為11.0592MHz。源代碼如下(采用Franklin C51語(yǔ)言編寫(xiě)):

// 一點(diǎn)常量定義

#define uchar unsigned char

#define T_RESPONSE 0xee //*5.0毫秒*/

#define MAX_BLOCK_SIZF 36 /*數(shù)據(jù)塊最大長(zhǎng)度*/

#define ERR_TIME_OUT 0x81 /*超時(shí)*/

#define ERR_NO_MODE_BIT 0x82*/未收到最后字節(jié)*/

#define ERR_CHECKSUM 0x83 /*校驗(yàn)和錯(cuò)*/

#define ACK 0x00

#define RET 0xaa

#define NAK 0xff

//初始化串口

void InitSerialPort()

{

SCON = 0xd0; //設(shè)置串口為方式3(9bit)

TMOD &=0x0f;

TMOD I=0x20; //設(shè)置定時(shí)器1為方式2

TR1 =1; //定時(shí)器1使能

TH1 = 0xfd; //設(shè)定波行率:9600 NRZ

PCON &=0x7f; //Set SMOD=0

RI=0;

TI=0;

}

    (2)字節(jié)的傳送

這里需要注意的是:發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)要根據(jù)需要設(shè)置方式位,而接收數(shù)據(jù)時(shí)要返回方式位的值,以判斷是否收完所有數(shù)據(jù)。

// 傳送字節(jié)

void TransmitByte(uchar byte,bit mode)

//形參:byte——準(zhǔn)備發(fā)送的字節(jié)

// mode——預(yù)備要設(shè)置的方式位

{

TB8=mode; //設(shè)置方式位

SBUF = byte; //發(fā)送字節(jié)

While(!TI); //等待發(fā)送完畢

TI=0;

}

//接收字節(jié)

#pragma disable

uchar ReceiveByte(uchar *byte,uchar *bMode)

//形參:*byte——返回接收到的字節(jié)值

// *bMode——返回接收到的字節(jié)的方式位

//返回值:0—超時(shí),1—成功接收

{

TMOD &=0xf0;

TMOD |=0x01; //設(shè)置定時(shí)器0為方式1(16位)

TH0=T_RESPONSE;

TL0=0x00; //設(shè)置超時(shí)門(mén)限

TF0=0;

TR0=1; //定時(shí)器0使能

While (!RI && !TF0)

; //等待接收字節(jié)直至超時(shí)

TF0=0;

if(RI){ //已接收字節(jié)

RI=0;

*byte=SBUF; //返回字節(jié)值

*bMode=RB8; //返回方式位

return 1;

}else{ //超時(shí)

RI=0;

return 0;

}

}

(3)數(shù)據(jù)塊的傳送

這部分與下面的會(huì)話部分放在一個(gè)函數(shù)體內(nèi)實(shí)現(xiàn)。

(4)會(huì)話

    這是MDB會(huì)話控制的核心部分。根據(jù)需要傳送數(shù)據(jù)包,計(jì)算校驗(yàn)字節(jié),控制方式位,在時(shí)序允許的響應(yīng)時(shí)間內(nèi)接愛(ài)外設(shè)返回的數(shù)據(jù),做出ACK或NAK等反應(yīng)。并且按照MDB/ICP標(biāo)準(zhǔn)中堆薦的方式處理異常情況,當(dāng)接受數(shù)據(jù)超時(shí)或校驗(yàn)和錯(cuò)時(shí),重復(fù)發(fā)送命令多次,以增強(qiáng)容錯(cuò)性能。將接收到的數(shù)據(jù)返回給調(diào)用乾,并返回結(jié)果碼。源程序如下:

//與外設(shè)會(huì)話,在調(diào)用之前確認(rèn)譯碼器選通MDB總線

uchar Session(uchar add,uchar dat[],uchar count)

//形參:add——VMC發(fā)送的地址指令字節(jié)

// dat[]——VMC發(fā)送的數(shù)據(jù)塊

// count——數(shù)據(jù)塊的大小

//返回值:0——外設(shè)應(yīng)答ACK

//非0且小于0x80——外設(shè)應(yīng)答的數(shù)據(jù)塊的大小

//大于等于0x80——會(huì)話中出錯(cuò)

//外設(shè)應(yīng)答的數(shù)據(jù)塊存放在全局?jǐn)?shù)組uchar recBuff[]

{

uchar data check,i,j,err;

uchar data mode;

for(j=0;j<5;j++){ //最多重復(fù)發(fā)送命令5次

check=0;

err=0;

TransmitByte(add,1); //發(fā)送地址字節(jié)

Check +=add; //計(jì)算CHK

For(i=0;i<count,i++){ //發(fā)送數(shù)據(jù)字節(jié)

TransmitByte(dat[i],0);

check +=dat[i];

}

TransmitByte(check,0); //發(fā)送CHK

for (i=0,check=0,mode=0;

!mode && i<MAX_BLOCK_SIZE && !err;

i++)

{//反復(fù)接收字節(jié)直到方式位為1或出錯(cuò)

//接收到的數(shù)據(jù)存在全局?jǐn)?shù)組recBuff[]里

if(!ReceiveByte(recBuff+i,&mode))

//超時(shí)。外設(shè)可用超時(shí)表示NAK

err=i?ERR_TIME_OUT:NAK;

else if (i= =0 && recBuff[i]= =NAK && mode)

//收到NAK

err = NAK;

else if (!mode)

//方式位為0表示還有數(shù)據(jù)

check +=recBuff[i];

} //for i

if(!err){ //未發(fā)生錯(cuò)誤

if (!mode){

//收完36個(gè)字節(jié)還未結(jié)束

TransmitByte(NAK,0);

err=ERR_NO_MODE_BIT;

}else if (i>1) {

//收到數(shù)據(jù)塊

if(check !=recBuff[i-1]){ //校驗(yàn)和錯(cuò)

TransmitByte(NAK,0);

err=ERR_CHECKSUM;

} else{

//一切正常,發(fā)送ACK后跳出循環(huán)

TransmitByte(ACK,0);

break;

}

} else

//收到外設(shè)傳來(lái)的ACK

break;

}//if(!err)

Wait(T_RESPONSE); //防止與外設(shè)數(shù)據(jù)沖突

}//for j

//返回接收到的數(shù)據(jù)塊大小或出錯(cuò)代碼

return err?err:(i-1);

}

本文使用DS5002FP實(shí)現(xiàn)了對(duì)MDB總線的控制與訪問(wèn)。通過(guò)將MDB/ICP協(xié)議進(jìn)行分解,很好地實(shí)現(xiàn)了總線驅(qū)動(dòng)。實(shí)踐證明該驅(qū)動(dòng)程序穩(wěn)定、可靠,大大降低了上層界面開(kāi)發(fā)的難度,提高了系統(tǒng)的可維護(hù)性,節(jié)約了成本。


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