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