英创信息技术串口校验位的Mark/Space设置在英创主板中的应用

英创Linux主板可以通过RS485总线挂载多个单片机组成多机系统，如图1所示，其中Linux主机作为上位机，单片机作为从机，485总线最多能挂载256个从机。系统工作的时候，每一个从机都有自己的地址（从机号），上位机首先发送从机的地址，再发送命令/数据，其发送的命令/数据可以被每一个从机接收，从机收到命令和数据后，如果地址和自己的相符，就进行应答。

图1 Linux主机与单片机组成的多机系统

图2 多机通信帧格式

单片机每收到一个字节都要产生中断，在一般情况下，当Linux主机向从机1发送数据的时候，从机2、3在每一个字节都要产生中断，不论传输的是地址还是数据，也不论是不是跟自己通信。当从机设备比较多、传输数据比较频繁的时候，单片机的负载将大大增加，影响正常的工作。

比较通用的解决办法是充分利用串口固定校验位（Parity Stick）的功能，使用Mark/Space校验位区分地址和数据，如图2所示的多机通信帧中，发送和接收地址字节时，可以使用Mark校验（也可以使用Space校验），发送和接收数据字节时，使用Space校验（也可以使用Mark校验）。系统初始化的时候，所有的从机都设置成Mark校验，进入等待状态。主机发送第一个字节（addr = 从机1）的时候使用Mark校验。这时，所有的从机都收到了addr，并通过校验产生中断。在从机的中断程序中，如果addr和自己的地址相符，就将从机设置成Space校验（从机1），否则，继续保持Mark校验（从机2、3）。紧接着，主机发送data1、data2的时候使用Space校验，这时，由于从机2、3不能通过Space校验，将不会产生中断，只有从机1会产生中断，应答主机。这样就大大降低了处于等待状态的从机2、3的中断负载。

对Linux目前的串口驱动程序而言，在逻辑上应用程序可以先设置一次Mark校验位，write一个地址字节，再设置一次Space校验，接着write多个数据字节来实现多机通信。但是，两次调用write之间可能会有较大的时间间隙，导致单片机接收数据超时，多机通信失败。为此，英创公司专门修改了Linux串口驱动程序，在不增加新的API调用的前提下，只需要在应用程序中连续两次设置校验位即可使串口驱动进入ADDR_DATA_MODE模式，支持Mark/Space多机通信，并且将同一帧数据的addr、data连续发送出去（应用程序只调用一次write函数）。应用程序具体步骤如下（为方便校验位设置，编写了一个校验位设置函数）：

1、校验位设置函数

intCSerial::SetParity(intparity)

{

structtermios new_opt;

intstatus;

unsignedintold_ccflag;

tcgetattr(m_fd,&new_opt);

old_ccflag = new_opt.c_cflag;

new_opt.c_cflag &= ~PARODD ;

new_opt.c_cflag &= ~CMSPAR ;

if(parity == 0)

{

//使用Space校验 标记数据

new_opt.c_cflag |= PARENB | CS8 | CMSPAR;

}

elseif(parity == 1)

{

//使用Mark校验 标记地址

new_opt.c_cflag |= PARENB | CS8 | CMSPAR | PARODD;

}

elseif(parity == 2)

{ //使用偶校验

new_opt.c_cflag |= PARENB; /* Enable parity */

new_opt.c_cflag &= ~PARODD; /* 转换为偶效验*/

}

elseif(parity == 3)

{

//使用奇校验

new_opt.c_cflag |= (PARODD | PARENB); /* 设置为奇效验*/

}

else

{

new_opt.c_cflag = old_ccflag;

}

status = tcsetattr(m_fd,TCSANOW,&new_opt);

returnstatus;

}

2、主程序两次调用校验位设置函数，进入ADDR_DATA_MODE模式

Buf[0] = 0x39;

Buf[1] = 0xC1;

Buf[2] = 0x80;

Buf[3] = 0x1;

Buf[4] = 0x0;

//连续两次设置校验位，进入ADDR_DATA_MODE.

//先设置数据使用的校验位，后设置地址使用的校验位

m_Serial.SetParity(0); //数据使用space校验

m_Serial.SetParity(1); //地址使用mark校验

sleep(1);

m_Serial.WritePort( Buf, 5 );

如上程序将5个字节一起发送出去，其中Buf[0]作为地址，使用mark校验，Buf[1-4]作为数据，使用space校验，波形如图3所示。所有从机收到地址后，都通过校验位，产生中断，但仅地址为0x39的从机会将自己的校验位设置为0。之后Buf[1-4]仅有从机0x39能够产生接收中断，应答主机。

发送完这5个字节后，就退出了ADDR_DATA_MODE模式，继续串口发送的所有字节都使用space校验（先设置的校验位）。如果需要其他校验方式，可以调用SetParity()进行设置。

图3 ADDR_DATA_MODE发送波形图