说得严谨点，单片机完成任意项目如同一多解的数学方程式，轻松点的说法，就是不同的要求如同各种绚丽多彩的积木，不同的玩家可以堆积出风格完全不同的造型。

　　面对不同的需求，不同的人编制的程序一般不会完全一致，甚至完全不同，从占用空间方面探讨最简约者比最烦琐者减少一半甚至更多是很平常的事情，而从执行效果或其他方面（例如某种功能的速度），同样可能出现很大的差异。

　　对于单片机编程，你在某一应用领域的造诣或许比别人优秀，但在另外的方面或许反倒存在很大的差异，应该说没有真正意义绝对的优劣之分，要举行一场相对公平的竞赛，充要的前提在于大家应该站在同一起跑线上。

　　一场相对公平的竞赛应该尽量避免一些需要某方面特长的主题，比较好的主意在于把重点放到大家都必须面对的同样问题，各凭自己的经验和编程技巧，解决同样问题产生的效益和占用空间的差异，就可以在一定程度上公平地比较出水平的差异。

　　DES加密算法的最大特点在于大量涉及的流程，恰好是最适合单片机进行的逻辑运算，其中应用最多的换位过程，更能够体现单片机比一般微机的灵活性，不敢说“最”至少应该说是非常适合单片机运行的程序。除了数据的输出、入外，DES加密算法无须与外界任何的交流，造就了大家公平竞赛的同等条件，没有谁在平时不需要接触这些指令语句，个人造诣的高低本身就是竞赛结果的需要。

　　华强斑竹三年前提供的信息《[历史资料]华强斑竹当年转载单片机实现DES算法资料》揭示了一位同行当年用８９Ｃ５２实现的DES加密算法，已经为此标准开了先河，至少说明了单片机实现DES编程的可行性。竞赛是运算速度和占用空间的比较，谁也没有取巧的机会，只能是真工夫的体现。

　　顺便说一句，那位先驱之所以使用那种芯片应该不是看中8K的程序空间，而是必须用到那附加的128字节的RAM，同时，根据他提供的几个子程序判断，他编制的程序虽未必占满低一档次的4K空间，但也绝非更低档次2K空间所能够容纳（个人分析仅供参考）。

　　因为尚未取得大家的认同，具体的标准和规则就不再多加说明，一旦取得一致意见，具体的标准也应该由大家共同商定,而非我在这里预先确定。

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[资料]《秘密密钥挑战赛》节选

2  车载CAN总线控制系统^[4]的设计

    由于对实时性要求比较高，所以采用高速CAN总线，信息传输速度为500kbps，连接的主要对象有：驾驶员计算机、发动机、自动变速器、安全气囊、仪表信号采集系统、联合制动系统等。由于各个节点作用不同，所以在硬件搭建和软件设计以及通信协议的制定上都采用了相应的方案。下面以联合制动单元为例，做具体分析。

    联合制动单元接收由驾驶员计算机终端发送的CAN总线消息命令，根据对液力制动扭矩、机械制动扭矩、合成扭矩等参数进行检测的状态，经过电液控制算法计算，实现前驱、后驱制动控制。对正常制动回路油位、紧急制动回路油位的报警等信息，通过CAN总线反馈给驾驶员计算机终端。

2．1　联合制动单元硬件电路组成

    以AT90CAN128单片机作为控制系统核心，外围设有8路光隔模拟量输入、4路模拟量输出、多路光隔开关量输入、输出、LED报警及CAN总线收发器，总线的接口芯片选用的是Philips公司的PCA82C250。具体结构见图2。

图2、制动单元硬件框图

2．2          通信协议制定

2．2．1 各终端消息标识符的定义

    表1定义了驾驶员计算机终端及联合制动单元之间相互通讯的消息标识符。

表1、各终端的消息标识符

    采用CAN扩展帧的29位标识符进行定义，其中P为3位优先级；R为保留扩展位；8位的BW为报文类型代码；8位的BD为目标地址或报文类型扩展码；8位的BY为发送报文源地址。部分设备节点名称和分配地址如下：主驾驶员终端地址10、副驾驶员终端地址20、联合制动单元地址30。

2．2．2 各消息类型和命令值内容的定义

    驾驶员计算机终端对联合制动单元的控制消息内容为2个字节——命令类型和命令值。命令类型包括：状态查询命令（数据0x1，命令值0x0）、前/后驱制动命令（数据0x2/0x3，命令值0x0）、联合制动单元前/后驱制动信息确认（数据0x4/0x5，命令值0x0）等。

    联合制动单元提供给驾驶员计算机终端的消息内容包括：联合制动单元状态信息（7字节，分别为液力制动扭矩、机械制动扭矩、合成扭矩、速度以及紧急回路和正常油压的数值，以及正常制动回路油位和紧急制动回路油位的报警状态）、联合制动单元报警信息（2字节，分别为正常制动回路油位报警和紧急制动回路油位的报警）、联合制动单元制动返回消息（2字节，分别为收到的前驱或后驱制动命令的命令数据和命令值）等。

2．3  软件设计（CAN总线通讯部分）

2．3．1 初始化部分

    初始化前将CAN通用控制寄存器的最高位置1（复位模式）。完成后，回到操作模式。

    下面给出了CAN控制器的初始化程序：

void  CAN_INIT ( void )

{

CANGCON = 0x80 ;  /*进入复位模式并且复位MOb*/

while  ( ENFG == 1 ) ;  /*测试CANGSTA中的ENFG位是否为0*/

CANGIE = 0xB0 ;  /*使能所有中断及接收、发送中断*/

CANIE2 = 0xFF ;  /*MOb 0~7中断使能*/

CANIE1 = 0x00 ;  /*MOb 8~14中断禁止*/

CANBT1 = 0x02 ;  /*设置波特率为500kbps*/

CANBT2 = 0x20 ;  

CANBT3 = 0x01 ; 

CANTCON = 0x8F ;  /*设置定时器预定标*/

/*以“联合制动单元状态查询消息”为例*/

CANPAGE = TX_PAGE ;  /*指定此消息的MOb页（寄存器中的高4位）*/

CANCDMOB = 0x17 ;  /*禁止状态，IDE位为1表示扩展帧，数据长度代码为7*/

CANIDT1 = 0x84 ;  /*标识符设置*/

CANIDT2 = 0xB1 ;

CANIDT3 = 0x18 ;

CANIDT4 = 0xF2 ;

CANIDM1 = 0xFF ;  /*标识符屏蔽设置*/

CANIDM2 = 0xFF ;

CANIDM3 = 0xFF ;

CANIDM4 = 0xFF ;

CANGCON = 0x02 ;  /*进入操作模式*/

While  ( ENFG == 0 ) ;  /*测试CANGSTA中的ENFG位是否为1*/

}

2．3．2　消息的发送部分

    消息的发送均采用中断方式实现。首先通过设置CANPAGE寄存器来指定被发送的页数，将数据装载到CANMSG寄存器中，然后由CANCDMOB寄存器来控制发送动作，将消息发送出去，同时将触发CANSTMOB中的TXOK中断。

    下面以协议中的“联合制动单元状态查询命令”为例，给出了发送程序：

void  CAN_TX ( void )

{

CANPAGE = TX_PAGE ;  /*指定此消息的MOb页（寄存器中的高4位）*/

CANMSG = 0x01 ;  /*装载消息数据*/

CANMSG = 0x00 ;  /*装载消息命令值*/

CANCDMOB = 0x52 ;  /*发送状态，IDE位为1表示扩展帧，数据长度代码为2*/

}

void  CAN_TX_INTER ( void )  /*发送中断子程序*/

{

If  ( ( CANSTMOB & 0x40 ) == 0x40 )  /*发送中断*/

{

CANSTMOB & = 0xBF ;  /*清TXOK位*/

CANCDMOB = 0x12;  /*停止发送*/

}

}

2．3．3　消息的接收部分

    消息的接收同样采用中断方式实现。先设置CANPAGE寄存器来指定接收的页数，随后由CANCDMOB寄存器来控制接收动作，当有消息到达时，将触发CANSTMOB中的RXOK中断，消息中的数据将被装载到CANMSG寄存器中。

    下面以协议中的“接收联合制动单元状态信息”为例，给出了接收程序：

void  CAN_RX ( void )

{

CANPAGE = RX_PAGE ;  /*指定此消息的MOb页（寄存器中的高4位）*/

CANCDMOB = 0x97 ;  /*接收状态，IDE位为1表示扩展帧，数据长度代码为7*/

}

void  CAN_RX_INTER ( void )  /*接收中断子程序*/

{

If  ( ( CANSTMOB & 0x20 ) == 0x20 )  /*接收中断*/

{
         CANSTMOB & = 0xDF ;  /*清RXOK*/

   For ( i = 0 ; i < 7 ; i++ )
            {
              MObData [ RX_PAGE ] [ i ] = CANMSG ;  /*装载数据*/
        }

基于单片机的井场仪表参数无线传输系统设计

   1引 言

　　目前，全国油田钻井现场基本都是有线数据传输。有线传输有很多缺点，现场布线复杂而且存在安全隐患，钻井是流动作业，每钻一口井就要重新布一次线，这样既费时又费力，有时还会由于布线走向的问题导致线路被碰断。一般说来，数据线都是空中架设，风吹日晒使数据线老化的较快，这样就带来直接的经济损失。钻井现场有很多公司在作业，有些参数各公司是共用的，同一个参数每个公司都要读取一次，就需要在同一个测量点上安装两台甚至更多的变送器，这样既造成了浪费又使得现场变送器安装位置紧张。

　　本系统采用无线通信技术，一点发射多点接收，可以实现信息共享，避免了布线的麻烦，而且流动作业时可以方便地安装和拆卸，很好地提高了工作效率。

　　如图1所示，本系统主要分为控制室主机和现场从机，且所有元件均选用符合工业级要求的产品，大大提高了系统的可靠性、耐高温性和抗震性。

2.1控制室主机

　　控制室主机分为控制主机和旁听主机，这是因为钻井现场有多个单位共同作业，都需要现场的数据。对于只需要现场数据的单位可安装旁听主机，只接收现场的各种数据；对于同时需要对现场电机进行控制的单位可安装控制主机。工作原理如图1所示。

　　主机由计算机、单片机和无线通信模块FC211等部分组成。主要功能是：访问分布在现场各种仪表处的从机，采集他们的各项数据，并向从机发送控制命令控制电机的启／停。

2.2现场从机

　　现场从机由单片机部分、电源供电部分、数据采集部分、无线通信部分组成。本系统无线通信部分采用FC211无线通信模块。该模块数据接口为全双工串行接口，无线传输距离为800 m(空旷地)，完全满足现场使用条件，而且此模块性能稳定，使得整个系统在多机通信肘能够稳定运行，实现了对现场数据的准确管理。

　　如图2所示，该系统的工作原理是：现场从机分布在钻井现场的各个位置，将附近的仪表数据采集到单片机内的存储单元，等待控制室主机查询。控制室主机以点名的方式查询现场从机，将数据采集到主机内，并送到上位机进行处理。当控制室主机查询从机时，分布在现场的各个单位的旁听主机也会收到现场从机的数据，这样就实现了现场数据的实时更新。当控制室需要对现场电机控制时，就可以向控制电机的从机发控制命令，从机接到命令将电机歼启或停止，并将所检测的电机状态发回主机。

　　通信协议设计如下：

　　现场每个从机都有一个固定的8位地址(通过拨码开关设定)，所以整个网络能容纳256个从机。现场从机一直处于侦听状态，等待主机点名。点名命令是一个4 B的命令包，分为两种，查询命令和控制命令，格式如下：

　　命令包头：一个命令包的开始，并说明是哪种命令。0xAA：查询命令；0xBB：控制命令。
　　从机地址：被点名的从机地址，地址范围是0～255。
　　命令数据：当为控制命令时，该字节的后四位表示4路开关量的状态。
　　命令包尾：数据包的结束标志，也是从机判断命令是否正确接收的标志。

　　当从机收到点名命令时，首先判断命令包中的从机地址与自己的地址是否相符，如果不是则等待下一次点名，如果是再判断是哪种命令。如果是查询命令则首先将自己地址发送给主机作为点名确认信息，随后再将数据包发送出去，数据包为一个13 B数据包，具体格式如下：

　　字节1：从机地址；
　　字节2：主机用来判断是否是更新数据的标志字节，此字节为1；
　　字节3：开关量输入输出，高4位为开关量输入，低4位为开关量输出；
　　字节4：脉冲计数；
　　字节5～宁节12：4路十位A／D转换数据；
　　字节13：数据包结束字节。

　　如果是控制命令则首先返回自己的地址作为点名确认信息，主机收到后，将发送5次命令数据，从机收到后，将这5次收到的数据与开始收到的控制命令里的命令数据比较，如果一致则将命令输出到I／O口，控制继电器，0.5 s后再采集一次数据，将开关量数据传回到主机来显示电机的工作状态，这样就完成控制室主机控制现场电机的过程。 当控制室主机访问现场从机时，那些旁听主机也收到了现场传来的数据，从而不断更新数据。