摘　要：該文介紹了利用VB ActiveX控件MSComm實現(xiàn)工控機和多個通訊協(xié)議監(jiān)控設(shè)備之間的數(shù)據(jù)串口通訊，主要討論了串口通訊常見的通訊協(xié)議格式及其組成結(jié)構(gòu)，并結(jié)合具體的硬件設(shè)計實例，給出了多協(xié)議串口通訊系統(tǒng)完整體系結(jié)構(gòu)及優(yōu)化管理方案。同時，分析了串口通訊的兩種方式并給出了相應(yīng)的軟件設(shè)計例程，整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、運行效果良好。 關(guān)鍵詞：RS232；監(jiān)控系統(tǒng)；串口通訊；MSComm控件 Abstract：The paper deals with the serial communication that uses the VB ActiveX MSComm to realize the data communication between an industrial contral computer and multi-communication protocol monitoring devices along with the common communication protocol format and composite structure.The whol e communicational system architecture and optimal management mechanism are prese nted whith an instance of concrete hardware design,This paper also analyzes two modes of serial communication and gives out a corresponding example of the soft ware design. The practical application shows that the syetem has many features, such as simple structure,high reliability and good effectiveness. Key words：RS232;monitoring system;serial communication;MSComm control 0引言 　　伴隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中智能化、自動化程度的提高，越來越多的綜合過程系統(tǒng)需要開發(fā)自身的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控平臺［1］，利用Windows編程技術(shù)開發(fā)這樣的實時測控應(yīng)用程序時，關(guān)鍵而且經(jīng)常要面臨與外圍監(jiān)控設(shè)備通訊的問題［2，3］。由于串行通訊是在一根傳輸線上一位一位的傳送信息，避免了多條線路特性的不一致，所以現(xiàn)在大量的智能儀器或數(shù)據(jù)采集模塊都帶有RS232/485串行通訊接口，通過相應(yīng)的通訊協(xié)議和串口通訊程序，可以將測試、采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔还た貦C，以滿足各種形式后續(xù)數(shù)據(jù)處理的要求。同時整 個監(jiān)控系統(tǒng)會根據(jù)系統(tǒng)運行情況通過串口向監(jiān)控設(shè)備發(fā)送指令，調(diào)節(jié)設(shè)備的運行參數(shù)等使得 生產(chǎn)過程平穩(wěn)進行。該文就是對大型數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)中針對多個設(shè)備儀表串口通訊如何實現(xiàn)優(yōu)化管理和控制做一些探討。 1系統(tǒng)硬件及信號線的連接 　　在某大型物理模擬監(jiān)控系統(tǒng)中共有4個設(shè)備利用串口［4,5］進行控制，圖1所示系統(tǒng)硬件連接圖中，每個設(shè)備都通過工控機RS232（＜12 m）串口進行遠程實時數(shù)據(jù)采集和控制管理。 　　系統(tǒng)中工控機與終端的接口只需3根信號線，即發(fā)送數(shù)據(jù)線（TXD）、接收數(shù)據(jù)線（RXD）和信號地線（SG），便可以直接對終端進行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，不需對信號線 的狀態(tài)進行判斷或設(shè)置。 2多通訊協(xié)議與通訊格式 　　通訊協(xié)議是指通訊雙方的一種約定。約定包括對數(shù)據(jù)格式、同步方式、傳送速度、傳送步驟、檢糾錯方式以及控制字符定義等問題做出統(tǒng)一規(guī)定，通訊雙方必須共同遵守。它屬于ISO‘ S OSI 7層參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層。當有多個串口檢測設(shè)備需要與上位機通訊時［6］，正確的理解通訊協(xié)議是串口通訊的關(guān)鍵和難點。實際上由于各廠家自行定制格式，因此控制、參數(shù)設(shè)置、參數(shù)讀取、狀態(tài)讀取指 令相差甚遠，沒有形成統(tǒng)一的協(xié)議標準。表1分別以ISCO注塞泵的Dasnet通訊格式和恒溫箱先鋒溫控儀的Normal通訊格式兩個典型為例進行說明，對讀者快速、正確理解串口協(xié)議起到拋磚引玉的作用。 2.1Dasnet發(fā)送命令代碼說明 　　（1）從接收命令的終端設(shè)備地址（目的地址）開始，地址是一個數(shù)字位（0～9），多個設(shè)備連接時，設(shè)定地址號不能重疊； 　　（2）應(yīng)答方式標識，具體有3種意思：E-錯誤，B-繁忙，C-接收； 　　（3）命令源地址：發(fā)命令設(shè)備的初始地址，一般為0； 　　（4）長度：表示了所要發(fā)送命令的長度，以ASCⅡ碼表示； 　　（5）命令：單獨的讀命令或?qū)懨睿ㄆ浜髱Щ虿粠?shù)）組成； 　　（6）校驗碼：是兩位十六進制數(shù)，它從起始位置到命令結(jié)束全部字符的和然后　　求補所得結(jié)果的單字節(jié)校驗碼（和以256為模等于0）； 　?。?）回車CR符（0DH）：表示全命令的結(jié)束。 　　如發(fā)送命令：R304STOPD1［CR］ 　　 　　其文本方式發(fā)送為：R304STOPD1［CR］ 　　其二進制發(fā)送方式為：　　 　　計算校驗碼的方法有：模數(shù)的十六進制、模數(shù)的十進制、非模數(shù)的十六進制、非模數(shù)的十進制?，F(xiàn)以模數(shù)的十六進制方法為例說明校驗碼的計算： 　　（1）22FH=52H+33H+30H+34H+53H+54H+4FH+50H； 　?。?）2F=22FH÷100H； 　?。?）D1H=100H-2FH； 　?。?）把D1H用16進制兩個ASCⅡ碼表示，并加到命令結(jié)尾； 　?。?）把“CR”（0DH）加到最后表示整個命令的結(jié)束。 2.2Normal發(fā)送全文件和返回全文件通訊格式代碼說明 　?。?）起始符以“ @”（40H），表示文件的開始； 　?。?）地址：調(diào)節(jié)器設(shè)定的地址號00～31，多調(diào)節(jié)器時，設(shè)定地址號不能重疊； 　?。?）文件：文件是由單獨的讀命令或?qū)懨睿ㄆ浜髱Щ虿粠?shù)）組成； 　　（4）文件是以ASC Ⅱ碼字符冒號“：”（3AH）作為結(jié)束； 　?。?）BCC校驗碼：從起始字符“@”后到文件的結(jié)束符“：”（含結(jié)束符）全部字符的異或運算（XOR），所得結(jié)果的雙字節(jié)校驗碼； 　　（6）回車CR符（0DH）表示全文件的結(jié)束。 　　舉例說明： 　　 　　二進制異或30H XOR 31H XOR 44H XOR 31H XOR 3AH=4EH 　　其文本方式為：@01D1∶4E CR 　　其二進制方式為 　40H30H31H44H31H3AH34H45H0DH 2.3多串口通訊協(xié)議特點 　　通過以上兩種通訊格式的對比可以看出，一般都具有如下的組織結(jié)構(gòu)和特點： 　?。?）開始、結(jié)束標志字符所有信息傳輸必須以一個標志字符開始，且以同一個字符結(jié)束。這個標志字符是［CR］,稱標志場（F）。從開始標志到結(jié)束標志之間構(gòu)成一個完整的信息單位，稱為一幀（Frame）。所有的信息是以幀的形式傳輸?shù)?，而標志字符提供了每一幀的邊界。接收端可以通過這些信息來探知幀的開頭和結(jié)束，以此建立幀同步。 　?。?）地址場和控制場在標志場之后，可以有一個地址場A（Address）和一個控制場C（Control）。地址場用來規(guī)定與之通訊的次站的地址?？刂茍隹梢?guī)定若干個命令。其寬度可為8位或16位。 　?。?）信息場跟在控制場之后的是信息場I（Information）,也叫數(shù)據(jù)場，包含有要傳送的數(shù)據(jù)。并不是每一幀都必須有信息場，即數(shù)據(jù)場可以省略，當它省略時，則這一幀主要是控制命令。 　　（4）幀校驗信息緊跟在信息場之后的是兩字節(jié)的校驗信息，幀校驗場稱為FC（Frame Che ck）場或稱為幀校驗序列FCS（Frame Check Squence）。校驗碼可以為縱橫奇偶校驗或16位循環(huán)冗余校驗CRC（Cyclie Redundancy Code ）。正確理解校驗碼的計算是實際串口通訊的難點和關(guān)鍵。 3管理體系結(jié)構(gòu) 　　基于多協(xié)議的串口通訊系統(tǒng)在大型系統(tǒng)的開發(fā)過程中，扮演著極其重要的角色，它具備完整的體系結(jié)構(gòu)，在實踐中形成了一套完整的優(yōu)化管理方案，具有很清晰的層次性。從功能上講，它的涵蓋面很廣，從硬件設(shè)備的驅(qū)動程序到開發(fā)整套系統(tǒng)所需的各個開發(fā)環(huán)節(jié)在內(nèi)，具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。 　　設(shè)備硬件層：主要包括基于RS232串行接口的物理測量設(shè)備，它是完成整個系統(tǒng)自動化的底層硬件基礎(chǔ)。 　　資源管理層：是軟件設(shè)計平臺和設(shè)備之間連接的橋梁，主要由接口驅(qū)動和接口軟件、控件組成。VB提供的通訊控件提供了標準的事件處理函數(shù)、過程，并通過屬性的方法提供了串行通訊口參數(shù)的設(shè)置，可以較容易地解決串口通訊，實現(xiàn)對儀器和設(shè)備的遠程計算機控制。這部分還包括Windows串口驅(qū)動程序和拓展的串口驅(qū)動程序，完成Windows底層封裝和接口鏈接［7］。 　　開發(fā)應(yīng)用層：是一個集成軟件開發(fā)和程序執(zhí)行平臺，實現(xiàn)對串口檢測儀器模塊進行初始化和 各種配置并實現(xiàn)設(shè)備的遠程監(jiān)控，對數(shù)據(jù)進行保存，方便后期試驗數(shù)據(jù)處理。 　　多協(xié)議串口管理介于開發(fā)應(yīng)用層和資源管理層之間，包括了各種的串口管理機制，主要包括端口分配、通訊協(xié)議及通訊格式設(shè)置、數(shù)據(jù)校驗處理機制、通訊錯誤處理機制、緊急故障處 理機制（主要硬件故障等）、測試及調(diào)試機制、優(yōu)先級機制、優(yōu)化協(xié)調(diào)機制、進出口數(shù)據(jù)存儲機制。這些協(xié)議共同保障了多協(xié)議串口通訊系統(tǒng)的安全、有效運行。 4串口通訊程序的編制 4.1編程環(huán)境 　　雖然Windows提供了完備的開放式通用增強的W32API（應(yīng)用程序接口）函數(shù)，它把對串口和其他通訊設(shè)備的支持和基本輸入驅(qū)動程序集于一體，其優(yōu)點是可實現(xiàn)的功能更豐富、應(yīng)用面 更廣泛、更適合于編寫較為復(fù)雜的低層通訊程序，但是利用API函數(shù)編寫串口通訊程序較 為復(fù)雜，需要掌握大量通訊知識。另一種方式是采用其通訊控件MSComm來實現(xiàn)［2］，該控件“隱藏”了大部分串口通訊的低層運行過程和許多繁瑣的過程，提供了標準的事件 處理函數(shù)、過程。并通過屬性的方法提供了串行通訊口參數(shù)的設(shè)置。所以只需編寫少量的代 碼來實現(xiàn)主要應(yīng)用功能和界面的設(shè)計，就可以完成軟件的開發(fā)過程［8］。 　　MSComm控件提供了事件驅(qū)動、查詢兩種控制串口的方法。查詢方式就是在用戶程序中設(shè)計定時或不定時查詢MSComm控件的某些屬性是否發(fā)生變化（一般查詢InBufferCount接收緩沖區(qū) 中等待計算機接收的字符數(shù)是否滿足要求），當程序較小，實時性不高時應(yīng)用這種方 法，在該程序中恒溫箱和恒流恒壓注塞泵的管理用這種方法。而事件驅(qū)動方式即中斷方式，當有數(shù)據(jù)到達端口或端口狀態(tài)發(fā)生改變或有通訊錯誤產(chǎn)生時，MSComm控件會產(chǎn)生OnComm事件，用戶程序可以捕獲該事件并檢查CommEvent屬性的值來查詢事件和錯誤并進行相應(yīng)處理，采用這種方法程序響應(yīng)及時，可靠性高。在程序中回壓閥和飽和度測試儀應(yīng)用這種方式通訊。 4.2程序代碼 　　在測控系統(tǒng)串口通訊過程中有多個設(shè)備同時通訊時，特別是同時有多個任務(wù)需要處理時，互相沖突，容易受到外界干擾，為防止通訊錯誤，需要在集成處理軟件中進行抗干擾處理。文中采用兩種方法來進行糾錯、檢錯處理： 　　（1）啟動錯誤定時器，掃描錯誤數(shù)據(jù)傳輸中的錯誤，如果有錯誤則重新啟動通訊線程； 　?。?）對接收的數(shù)據(jù)進行校驗，若超過通訊設(shè)定時間要求或者接收數(shù)據(jù)誤碼時重發(fā)。 　　運行證明，以上兩種方法的應(yīng)用大大提高了通訊可靠性，減小了誤碼率。下面是其通訊部分程序的片段。 　　/打開串口，啟動通訊模塊 　　 　　/關(guān)閉串口，通訊結(jié)束模塊 5結(jié)束語 　　利用VB6.0的MSComm通訊控件建立了多個協(xié)議設(shè)備和工控機的串口通訊系統(tǒng)，并將該系統(tǒng)運用于實際的某大型三維物理模擬裝置。從實際運行的情況看，由于在通訊系統(tǒng)中采用了先進的多串口優(yōu)化管理機制，所以基于這種方式所構(gòu)成的計算機數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)，對于傳輸距離比較近的實驗室或者現(xiàn)場控制，是一種性價比很高的系統(tǒng)解決方案，而且該系統(tǒng)具有結(jié) 構(gòu)簡單、可靠性高、測量精確、控制靈活的特點，對以后建設(shè)此類基于通訊協(xié)議設(shè)備的串口通訊監(jiān)控系統(tǒng)具有很高的參考價值。 參考文獻 ［1］鄭彪，汪秉文.串口通訊在工業(yè)控制中的應(yīng)用［J］.自動化儀表，2002，23（4）∶58-59. 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