avr单片机中使用MODBUS协议的方法 本文关键词：机中，协议，方法，avr，MODBUS
avr单片机中使用MODBUS协议的方法 本文简介：Avr单片机中使用modbus协议的方法有幸做了个项目，其中使用到了单片机和上位机通讯的程序，上位机用组态实现功能，探索了些方法，写出来和大家分享一下，这些知识本不是什么秘密，本人参考了许多资料，自己整合了一下。每种程序都是算法多样，最终功能实现就行。大家做单片机串口通讯时是不是总想有一种以不变应万
avr单片机中使用MODBUS协议的方法 本文内容：
Avr单片机中使用modbus协议的方法
有幸做了个项目，其中使用到了单片机和上位机通讯的程序，上位机用组态实现功能，探索了些方法，写出来和大家分享一下，这些知识本不是什么秘密，本人参考了许多资料，自己整合了一下。每种程序都是算法多样，最终功能实现就行。
大家做单片机串口通讯时是不是总想有一种以不变应万变的思想，就是在底层单片机硬件和软件不变的情况下，去适应任何上位机软件系统，当然可以实现，这就需要用到标准的通讯协议了，以下我就和大家分享一下我做的modbus协议（单片机端），如果上位机用组态软件的情况下，你直接使用通讯协议就行它会自动和单片机通讯。
大家在设计单片机程序时首先要定义好数据结构，先构想一下需要哪些采集数据，上位机需要查询什么数据，数据的类型和全局与否，运算的精度等等。然后把上位机需要采集的数据用一个数组管理起来，便于modbus协议的实现。单片机里串口通讯程序尽量用查询发送，中断接收的方式，要定义发送缓冲区和接收缓冲区，以便提高系统效率。以下程序用gcc实现，单片机用avr单片机。
ISR(USART0_RX_vect)//串口0接收中断服务程序
{
volatile
unsigned
char
status,data;
cli();//关中断
status
=
UCSR0A;//ucsr0a赋值状态标志
data
=
UDR0;//接收的数据放入data变量
usart0_rx_complete=0;//接收完成标志赋值0，还没有完成
if
((status
//接收缓冲区指针加一
switch
(usart0_rx_count)
{
case
1:
if(data==add//第一个字节是地址，读入内部本机地址进行比较
{
usart0_rx_buf[0]=data;
TIMSK0=0x01;//启动定时器0，进行超时控制
}
else
{
usart0_rx_count=0;
}
break;
case
2:
if
(((data==0x03)||(data==0x01)||(data==0x05)||(data==0x10))==0)//如果第一位不等于读指令0x03，01，０５，１０功能码，则清接收缓冲区指针
{
usart0_rx_count=0;
}
else//等于这几个功能码则进行，则将他放入接收数组，并预计接收数组长度，不是10码时都是8个字节
{
usart0_rx_buf[1]=data;
if
(data!=0x10)
{
rx0_buf_size=8;
}
}
break;
case
3:
usart0_rx_buf[2]=data;
break;
case
4:
usart0_rx_buf[3]=data;
break;
case
5:
usart0_rx_buf[4]=data;
break;
case
6:
usart0_rx_buf[5]=data;
break;
case
7:
usart0_rx_buf[6]=data;//10码时接收的字节计数
if
(usart0_rx_buf[1]==0x10)
{
rx0_buf_size=9+usart0_rx_buf[6];
}
break;
case
8:
usart0_rx_buf[7]=data;//1,用10功能码时有效的数据位，system_reg_data的数据，这里规定最多接收26个字节（不带crc）
break;
case
9:
usart0_rx_buf[8]=data;//2
break;
case
10:
usart0_rx_buf[9]=data;//3
break;
case
11:
usart0_rx_buf[10]=data;//4
break;
case
12:
usart0_rx_buf[11]=data;//5
break;
case
13:
usart0_rx_buf[12]=data;//6
break;
case
14:
usart0_rx_buf[13]=data;//7
break;
case
15:
usart0_rx_buf[14]=data;//8
break;
case
16:
usart0_rx_buf[15]=data;//9
break;
case
17:
usart0_rx_buf[16]=data;//10
break;
case
18:
usart0_rx_buf[17]=data;//11
break;
case
19:
usart0_rx_buf[18]=data;//12
break;
case
20:
usart0_rx_buf[19]=data;//13
break;
case
21:
usart0_rx_buf[20]=data;//14
break;
case
22:
usart0_rx_buf[21]=data;//15
break;
case
23:
usart0_rx_buf[22]=data;//16
break;
case
24:
usart0_rx_buf[23]=data;//17
break;
case
25:
usart0_rx_buf[24]=data;//18
break;
case
26:
usart0_rx_buf[25]=data;//19
break;
case
27:
usart0_rx_buf[26]=data;//20
break;
case
28:
usart0_rx_buf[27]=data;//21
break;
case
29:
usart0_rx_buf[28]=data;//22
break;
case
30:
usart0_rx_buf[29]=data;//23
break;
case
31:
usart0_rx_buf[30]=data;//24
break;
case
32:
usart0_rx_buf[31]=data;//25
break;
case
33:
usart0_rx_buf[32]=data;//26
break;
case
34:
usart0_rx_buf[33]=data;//27
break;
case
35:
usart0_rx_buf[34]=data;//28
break;
}
if(usart0_rx_count>=rx0_buf_size)//串口0接收到了指定个数的数组则
{
usart0_rx_count=0;//接收缓冲区指针清零
usart0_rx_complete=1;//串口0接收完标志
time0_num=0;//串口0的中断次数清零。它是超时控制的依据
TIMSK0=0x00;//收到数据后则停止定时器0不进行超时控制
}
}
else
{
usart0_rx_count=0;
}
sei();
//开中断
}
以上中断接收程序可以实现上位机发来的0x03，01，０５，１０功能码指令，并且可以自动判断上位机发来10功能码的包长。大家首先要深入了解modbus通讯协议的内涵，仔细体会各行程序的含义。其中本人加入了对通讯的超时控制，实际应用中很有必要。
前面已经将上位机发来的命令，用中断接收的方式存入了单片机的接收缓冲区，中断服务程序不能执行太长时间，所以要将对指令的解读放入了主程序里。
把对modbus指令的解读程序列出，如下，只给出框架，因为每种应用是不一样的，需自己加入。
void
run_modbus(void)
{
switch
(usart0_rx_buf[1])
{
//判断主机发来的modbus
功能码是什么
case
0x01://读继电器输出的当前状
要加入回传数据
break;
case
0x03://功能码03
要加入回传数据
break;
case
0x05://05功能码
要加入回传数据
break;
case
0x10://10功能码
要加入回传数据
break;
}
}
以上程序完全依赖一个提供给上位机数据的数组，自己要仔细排列好数据顺序，定义好长度。
这里的程序使用一年有余完全正确和稳定。
以上是基于串口实现的，信息高速发达的今天串口已经力不从心了。关于通讯，建议大家面向未来，了解一下can总线网络通信，嵌入式工业以太网网络通信、zigbee无线网络通信、IrDA无线遥控通信、wifi无线网络通信、gprs通信等等，本人喜欢zigbee，精力有限不能全学啊。有心得会继续分享。
篇2：单片机实现MIDI音乐知识介绍
单片机实现MIDI音乐知识介绍 本文关键词：单片机，知识，介绍，音乐，MIDI
单片机实现MIDI音乐知识介绍 本文简介：单片机实现MIDI音乐相关知识介绍1.乐音基础知识2.midi知识3.乐理知识4.乐器分类和波形乐音基础知识：从听觉角度来讲，声音主要由四种属性——高低、长短、强弱、色彩（即常说的音色）。其中：1.音的高低是由发音源在一定时间内的振动次数（频率）来决定的。振动次数越多，频率越高，音也就越高。反之则低
单片机实现MIDI音乐知识介绍 本文内容：
单片机实现MIDI音乐相关知识介绍
1.
乐音基础知识
2.
midi知识
3.
乐理知识
4.
乐器分类和波形
乐音基础知识：
从听觉角度来讲，声音主要由四种属性——高低、长短、强弱、色彩（即常说的音色）。其中：
1.
音的高低是由发音源在一定时间内的振动次数（频率）来决定的。振动次数
越多，频率越高，音也就越高。反之则低；
2.
音的长短是由发音源振动时所持续的时间来决定的。持续的时间越长，音越长，反之则短；
3.
音的强弱取决于由发音源的振动幅度（振幅），幅度越大，音越强，幅度小音就弱；
4.
而发音源的材质、形状及泛音数的多少则决定了音色。
声音的以上这四种属性，在音乐的表现中都是非常重要的，其中又以“高低”和“长短”最为重要。比如一首歌曲，本来是由人声演唱的，但是如果我们把它改编为器乐曲、并且减小音量，虽然改变了音的长短和音色，但是仍然可以很容易地分辨出它的旋律。但是，如果我们把这首乐曲中每个声音的长短、高低随意的改变
，其原来的旋律马上会受到严重的破坏——面目全非呀！由此可见，无论是创作、演奏、歌唱的时候都应该对声音的高低（音高）和长短（即后面
要谈到的“时值”、“节奏”）加以特别的注意。
由于物体在振动的时候并不是总是规则的，所以声音又有“乐音”和“噪音”之分。规则振动发出的是乐音，反之则称为噪音。在音乐中，用的最多的是乐音，但是这并不代表噪音就不属于音乐的组成部分，乐队中的大部分节奏打击乐
器所发出的声音就属于噪音，但它同样具有非常丰富的音乐表现力，甚至成为了现代通俗音乐中不可缺少的部分。
最后，还需要再提到的一点是——我们平时听到的某一个音都不只是一个单独的纯正的音在响，而是许多个声音的结合，我们称之为“复合音”。这是因为物体在振动的时候不仅整体在振动，而且各个部分也在振动。以吉他为例，在我们拨响一根琴弦地的同时，这根琴弦的1/2、1/3、1/4……各个部分也都在分别振动。这种由琴弦（发音源）整体振动产生的声音称为“基音”，是最容易被人耳听到的音。其它部分振动产生的音，称为“泛音”在与基音同时发声的时候是不容易被听到的，除非我们刻意地抑制基音，突出泛音
MIDI知识：
了解midi这部分实际是对和弦音樂程式在EM78806
C上的谱子部分了解。
可以进行这样的想象：如果我们听到一首音乐是一个人独奏吉它发出来的，MIDI则相当于该独奏曲的乐谱。虽然乐谱本身不能产生出任何实际的声音来，但是乐谱确定了音乐演奏得有多快，拨哪个音符，以及应该用多大的力度弹奏吉它。MIDI技术的一大优点是它送到和存储在你电脑里的数据量相当小就MIDI信号(或数据)本身而言，不过只是一堆数据而已，没有任何的声音。是Music
Instrument
Digital
Interface的缩写，意思是：音乐设备的数字化界面(或连接)。我们可以把一大堆乐器的音色先录下来，然后每个音色给它一个编号。比如Acoustic
Piano编号为00。接着再给所有的音高也用一串编号表示(因为我们通常用的是12平均律)，比如C3音我们编号为00。剩下就是音符的时值问题，我们可以把8分音符编号为60。好，
现在如果要一个原声钢琴8分音符的C3音，就可以用一串数字“00
00
60”来表示。
乐理知识：
聲音三要素:
(一):音高(pitch)聲波頻率的高低
(二):音量(volume)聲波振幅的高低
(三):音色(timbre)基音和泛音所組合的頻率成分
樂曲組成要素:
(一):Tempo:
beat
per
minute（拍子）
每分鐘的拍數(其中beat為樂譜中表示音符長度的單位)
一般可見beat長度-1/16,1/8,1/4,1/3,1/2,1,2,4
(二):Pitch
Scale（音阶）每個八度有12個半音(12平均率)
-C,C#,D,D#,E,F,F#,G,G#,A,A#,B每個八度音高差兩倍
-A3:
220Hz,A4:
440Hz,A5:
880Hz每個半音之間音高相差12√2
下面描写了2-7个频段中个音符的频率
2
3
4
5
6
7
C
32.70
65.41
130.81
261.63
523.25
1046.50
C#
34.65
69.30
138.59
277.18
554.37
1108.73
D
36.71
73.42
146.83
293.66
587.33
1174.66
D#
38.89
77.78
155.56
311.13
622.25
1244.51
E
41.20
82.41
164.81
329.63
659.26
1318.51
F
43.65
87.31
174.61
349.23
698.46
1396.91
F#
46.25
92.50
185.00
369.99
739.99
1479.98
G
49.00
98.00
196.00
392.00
783.99
1567.98
G#
51.91
103.83
207.65
415.30
830.61
1661.22
A
55.00
110.00
220.00
440.00
880.00
1760.00
A#
58.27
116.54
233.08
466.16
932.33
1864.66
B
61.74
123.47
246.94
493.88
987.77
1975.53
乐音的四要素
乐音四要素是：音强、音高、音色和波形包络。现将它们的含义分述如下：
1．音强
音强就是人们在听闻时感到的响度，也就是我们通常说的声音的强弱或大、小，重，轻。它是人耳对声音稳弱的主观评价尺度之一。其客观评价尺度——也即物理量的测量，是声波的振幅。
声频范围也就是人们可以听到的声振动频率范国，为20赫到20千赫。20赫以下称为次声，20千赫以上称为超声。在声频频率范围内，人耳对中频段1～3千赫的声音最为灵敏，对高、低频段的声音，特别是低频段的声音则比较迟钝。人耳还有一种特征，对很强的声音，感觉其响度与频率的关系不大，或者说同振幅的各频率的声音，听起来响度差不多．但对低声级信号（即很轻的声音），感觉到它的响度与频率关系甚大：对于同样振幅的声音，低、高频段的声音听起来响度比中频段的轻。
2．音高
音高或称音调，是人耳对声音调子高低的主观评价尺度。它的客观评价尺度是声波的频率。和音强与振幅的关系不一样，音高与频率基本上是一致的。当两个声音信号的频率相差一倍时，也即f2=2f1时，则称f2比f1高一个倍频程。音乐中的1（do）与i，正好相差一个倍频程，在音乐学中也称相差一个八度音。在一个八度音内，有12个半音。以1—i八音区为例，
12个半音是：1—＃1、＃1—2、2—＃2、＃2—3、3—4、4—＃4，＃—5、5一＃5、＃5—6、6—＃6、＃6—7、7—i。请注意，这12个音阶的分度基本上是以对数关系来划分的。
各种不同的乐器，当演奏同样的频率的音符时，人们感觉它们的音高相同，这里指的演奏的声音具有同样的基频。但乐器每发一个音，这个音除了具有基频fo，以外，还有与fo成正
整数倍关系的谐波。前面说过，每个音的音高感觉由fo决定，而每种乐器的不同各次谐波成分，则决定乐器特有的音色
3音色
人们除对响度、音高有明显的都别力外，还能准确地判断声音的“色调”。单簧管、圆号虽然演奏同一音高（基频）的音符，但人们能够明确分辨出哪个是单管管，哪个是圆号，而不会混淆。这是由于它们的音色、波形包络不同。音色决定于乐音的泛音（谐波）频谱，也可以说是乐音的波形所确定的。因为乐音的波形（可由电子示波器上看到）绝大多数都不是简单的正弦波，而是一种复杂的波。分析表明这种复杂的波形，可以分解为一系列的正弦波，这些正弦波中有基频f0，还有与f0成整数倍关系的谐波：f1、f2、f3、f4，它们的振幅有特定的比例。这种比例，赋予每种乐器以特有的“色彩”一—音色。如果没有谐波成分，单纯的基音正弦信号是毫无音乐感的。因此，乐器乐音的频率范围，决非只是基频的频率范围，应把乐器乐音的各次谐波都包括在内，甚至很高次数的泛音，对乐器音色影响仍很大。
4．波形包络
乐音的波形包络指乐音演奏（弹、吹、拉，拨）每一音符时，单个乐音振幅起始和结束的瞬态，也就是波形的包络。有些乐器，在弹、吹、拉、拨的开始一瞬间，振幅马上达到最大值，然后振幅逐步衰减，有的乐器则相反，在开始的瞬间振奋较小，然后逐渐加大，再逐渐衰减。这些波形包络变化也影响乐器的音色。
樂器及波形:
一、
樂器分類:
一般樂器大致可以分成三類
1.
銅管樂器:
如
小號,法國號,長號,上低音號與低音號等
2.
木管樂器
如
長笛,豎笛,薩克斯風等
3.
打擊樂器(分有調打擊樂器跟無調打擊樂器)
無調打擊樂器(音高不變的):
如
大鼓,小鼓,鈸,三角鐵,響板等
有調打擊樂器(音高富於變化):
如
定音鼓,木琴,鐵琴等
二、
波形：
钢琴
钢琴放大图
小号
小号放大