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1、工控机与多协议串口检测设备通讯技术研究mahaiyan导语：该文介绍了利用VBActiveX控件MSComm实现工控机和多个通讯协议监控设备之间的数据串口通讯，主要讨论了串口通讯常见的通讯协议格式及其组成构造，并结合详细的硬件设计实例摘要：该文介绍了利用VBActiveX控件MSComm实现工控机和多个通讯协议监控设备之间的数据串口通讯，主要讨论了串口通讯常见的通讯协议格式及其组成构造，并结合详细的硬件设计实例，给出了多协议串口通讯系统完好体系构造及优化管理方案。同时，分析了串口通讯的两种方式并给出了相应的软件设计例程，整个系统构造简单、可靠性高、运行效果良好。关键词：RS232；监控系统；串
2、口通讯；MSComm控件Abstract：ThepaperdealswiththeserialcommunicationthatusestheVBActiveXMSCommtorealizethedatacommunicationbetweenanindustrialcontralcomputerandmulti-communicationprotocolmonitoringdevicesalongwiththecommoncommunicationprotocolformatandcompositestructure.Thewholecommunicationalsystemarchitec
3、tureandoptimalmanagementmechanismarepresentedwhithaninstanceofconcretehardwaredesign,Thispaperalsoanalyzestwomodesofserialcommunicationandgivesoutacorrespondingexampleofthesoftwaredesign.Thepracticalapplicationshowsthatthesyetemhasmanyfeatures,suchassimplestructure,highreliabilityandgoodeffectivenes
4、s.Keywords：RS232;monitoringsystem;serialcommunication;MSCommcontrol伴随着当代化消费经过中智能化、自动化程度的进步，越来越多的综合经过系统需要开发自身的数据收集与监控平台1，利用Windows编程技术开发这样的实时测控应用程序时，关键而且经常要面临与外围监控设备通讯的问题2，3。由于串行通讯是在一根传输线上一位一位的传送信息，防止了多条线路特性的不一致，所以如今大量的智能仪器或者数据收集模块都带有RS232/485串行通讯接口，通过相应的通讯协议和串口通讯程序，可以将测试、收集的数据传输到上位工控机，以知足各种形式后续数据处理的
5、要求。同时整个监控系统会根据系统运行情况通过串口向监控设备发送指令，调节设备的运行参数等使得消费经过平稳进展。该文就是对大型数据收集及监控系统中针对多个设备仪表串口通讯怎样实现优化管理和控制做一些讨论。1系统硬件及信号线的连接在某大型物理模拟监控系统中共有4个设备利用串口4,5进展控制，图1所示系统硬件连接图中，每个设备都通过工控机RS23212m串口进展远程实时数据收集和控制管理。系统中工控机与终端的接口只需3根信号线，即发送数据线TXD、接收数据线RXD和信号地线SG，便可以直接对终端进展数据的接收和发送，不需对信号线的状态进展判断或者设置。2多通讯协议与通讯格式通讯协议是指通讯双方的一种
6、约定。约定包括对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式和控制字符定义等问题做出统一规定，通讯双方必须共同遵守。它属于ISOSOSI7层参考模型中的数据链路层。当有多个串口检测设备需要与上位机通讯时6，正确的理解通讯协议是串口通讯的关键和难点。实际上由于各厂家自行定制格式，因此控制、参数设置、参数读取、状态读取指令相差甚远，没有形成统一的协议标准。表1分别以ISCO注塞泵的Dasnet通讯格式和恒温箱先锋温控仪的Normal通讯格式两个典型为例进展讲明，对读者快速、正确理解串口协议起到抛砖引玉的作用。2.1Dasnet发送命令代码讲明1从接收命令的终端设备地址目的地址开场，地址是一个
7、数字位09，多个设备连接时，设定地址号不能重叠；2应答方式标识，详细有3种意思：E-错误，B-繁忙，C-接收；3命令源地址：发命令设备的初始地址，一般为0；4长度：表示了所要发送命令的长度，以ASC码表示；5命令：单独的读命令或者写命令其后带或者不带参数组成；6校验码：是两位十六进制数，它从起始位置到命令完毕全部字符的和然后求补所得结果的单字节校验码和以256为模等于0；7回车CR符0DH：表示全命令的完毕。如发送命令：R304STOPD1CR其文本方式发送为：R304STOPD1CR其二进制发送方式为：计算校验码的方法有：模数的十六进制、模数的十进制、非模数的十六进制、非模数的十进制。现以模
8、数的十六进制方法为例讲明校验码的计算：122FH=52H+33H+30H+34H+53H+54H+4FH+50H；22F=22FH100H；3D1H=100H-2FH；4把D1H用16进制两个ASC码表示，并加到命令结尾；5把“CR0DH加到最后表示整个命令的完毕。2.2Normal发送全文件和返回全文件通讯格式代码讲明1起始符以“40H，表示文件的开场；2地址：调节器设定的地址号0031，多调节器时，设定地址号不能重叠；3文件：文件是由单独的读命令或者写命令其后带或者不带参数组成；4文件是以ASC码字符冒号“：3AH作为完毕；5BCC校验码：从起始字符“后到文件的完毕符“：含完毕符全部字符的
9、异或者运算XOR，所得结果的双字节校验码；6回车CR符0DH表示全文件的完毕。举例讲明：二进制异或者30HXOR31HXOR44HXOR31HXOR3AH=4EH其文本方式为：01D14ECR其二进制方式为40H30H31H44H31H3AH34H45H0DH2.3多串口通讯协议特点通过以上两种通讯格式的比照可以看出，一般都具有如下的组织构造和特点：1开场、完毕标志字符所有信息传输必须以一个标志字符开场，且以同一个字符完毕。这个标志字符是CR,称标志场F。从开场标志到完毕标志之间构成一个完好的信息单位，称为一帧Frame。所有的信息是以帧的形式传输的，而标志字符提供了每一帧的边界。接收端可以通
10、过这些信息来探知帧的开始和完毕，以此建立帧同步。2地址场和控制场在标志场之后，可以有一个地址场AAddress和一个控制场CControl。地址场用来规定与之通讯的次站的地址。控制场可规定假设干个命令。其宽度可为8位或者16位。3信息场跟在控制场之后的是信息场IInformation,也叫数据场，包含有要传送的数据。并不是每一帧都必须有信息场，即数据场可以省略，当它省略时，那么这一帧主要是控制命令。4帧校验信息紧跟在信息场之后的是两字节的校验信息，帧校验场称为FCFrameCheck场或者称为帧校验序列FCSFrameCheckSquence。校验码可以为纵横奇偶校验或者16位循环冗余校验CR
11、CCyclieRedundancyCode。正确理解校验码的计算是实际串口通讯的难点和关键。3管理体系构造基于多协议的串口通讯系统在大型系统的开发经过中，扮演着极其重要的角色，它具备完好的体系构造，在理论中形成了一套完好的优化管理方案，具有很明晰的层次性。从功能上讲，它的涵盖面很广，从硬件设备的驱动程序到开发整套系统所需的各个开发环节在内，详细构造如图2所示。设备硬件层：主要包括基于RS232串行接口的物理测量设备，它是完成整个系统自动化的底层硬件根底。资源管理层：是软件设计平台和设备之间连接的桥梁，主要由接口驱动和接口软件、控件组成。VB提供的通讯控件提供了标准的事件处理函数、经过，并通过属
12、性的方法提供了串行通讯口参数的设置，可以较容易地解决串口通讯，实现对仪器和设备的远程计算机控制。这局部还包括Windows串口驱动程序和拓展的串口驱动程序，完成Windows底层封装和接口链接7。开发应用层：是一个集成软件开发和程序执行平台，实现对串口检测仪器模块进展初始化和各种配置并实现设备的远程监控，对数据进展保存，方便后期试验数据处理。多协议串口管理介于开发应用层和资源管理层之间，包括了各种的串口管理机制，主要包括端口分配、通讯协议及通讯格式设置、数据校验处理机制、通讯错误处理机制、紧急故障处理机制主要硬件故障等、测试及调试机制、优先级机制、优化协调机制、进出口数据存储机制。这些协议共同
13、保障了多协议串口通讯系统的平安、有效运行。4串口通讯程序的编制4.1编程环境固然Windows提供了完备的开放式通用增强的W32API应用程序接口函数，它把对串口和其他通讯设备的支持和根本输入驱动程序集于一体，其优点是可实现的功能更丰富、应用面更广泛、更合适于编写较为复杂的低层通讯程序，但是利用API函数编写串口通讯程序较为复杂，需要掌握大量通讯知识。另一种方式是采用其通讯控件MSComm来实现2，该控件“隐藏了大局部串口通讯的低层运行经过和许多繁琐的经过，提供了标准的事件处理函数、经过。并通过属性的方法提供了串行通讯口参数的设置。所以只需编写少量的代码来实现主要应用功能和界面的设计，就可以完
14、成软件的开发经过8。MSComm控件提供了事件驱动、查询两种控制串口的方法。查询方式就是在用户程序中设计定时或者不定时查询MSComm控件的某些属性是否发生变化一般查询InBufferCount接收缓冲区中等待计算机接收的字符数是否知足要求，当程序较小，实时性不高时应用这种方法，在该程序中恒温箱和恒流恒压注塞泵的管理用这种方法。而事件驱动方式即中断方式，当有数据到达端口或者端口状态发生改变或者有通讯错误产生时，MSComm控件会产生OnComm事件，用户程序可以捕获该事件并检查CommEvent属性的值来查询事件和错误并进展相应处理，采用这种方法程序响应及时，可靠性高。在程序中回压阀和饱和度测
15、试仪应用这种方式通讯。4.2程序代码在测控系统串口通讯经过中有多个设备同时通讯时，十分是同时有多个任务需要处理时，相互冲突，容易受到外界干扰，为防止通讯错误，需要在集成处理软件中进展抗干扰处理。文中采用两种方法来进展纠错、检错处理：1启动错误定时器，扫描错误数据传输中的错误，假如有错误那么重新启动通讯线程；2对接收的数据进展校验，假设超过通讯设定时间要求或接收数据误码时重发。运行证明，以上两种方法的应用大大进步了通讯可靠性，减小了误码率。下面是其通讯局部程序的片段。/翻开串口，启动通讯模块/关闭串口，通讯完毕模块利用VB6.0的MSComm通讯控件建立了多个协议设备和工控机的串口通讯系统，并将
16、该系统运用于实际的某大型三维物理模拟装置。从实际运行的情况看，由于在通讯系统中采用了先进的多串口优化管理机制，所以基于这种方式所构成的计算机数据收集及监控系统，对于传输间隔比拟近的实验室或现场控制，是一种性价比很高的系统解决方案，而且该系统具有结构简单、可靠性高、测量准确、控制灵敏的特点，对以后建立此类基于通讯协议设备的串口通讯监控系统具有很高的参考价值。1郑彪，汪秉文.串口通讯在工业控制中的应用J.自动化仪表，2002，23458-59.2汪明建，汪明武，加油站计算机监控系统串口通讯设计J.自动化与仪表，1999，14357-59.3柯文，华静.微机与多台加工中心串行通讯的实现J.工业仪表与自动化装置，2003，317-19.4李英顺，伦淑娴.PC机和检测仪器串口通讯的实现J.沈阳航空工业学院学报，2003，20226-28.5柯伯乐，池江，汤天浩.基于MOXA多串口卡的多串口通讯的实现J.工业控制计算机，2004，17146-47.6阙江，孙苓生，张明.用VB6.0实现工控软件和下位机的串口通讯J.电力自动化设备，2002，22934-36.7莫卫东，白鹏.VisualBasic6.0高级编程技巧-控制篇M.西安：西安交通大学出版社，1999.8刘炳文.精通VisualBasic6.0中文版M.北京：电子工业出版社，1999.