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Visual C++在異步串行通信控制中的應(yīng)用</P><P> 邱紅兵 韓峰</P><P> 摘要：系統(tǒng)介紹了Visual C++實(shí)現(xiàn)異步串行通信的基本原理，分別講述了用Windows函數(shù)庫API函數(shù)實(shí)現(xiàn)和C運(yùn)行時(shí)庫的實(shí)現(xiàn)方法，以及在控制系統(tǒng)中的編程應(yīng)用實(shí)例。<BR> 關(guān)鍵詞：控制系統(tǒng)；串行通信；Visual C++應(yīng)用<BR> 中圖分類號(hào)：TP311.11 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A</P><P> The Visual C++ Application in Asynchronous Serial Communication Control</P><P> QIU Hong-bing HAN feng</P><P> Abstract: The paper is focus on the principle of asynchronous serial communication by Visual C++, and tells of their implement methods using API function in Windows function warehouse and C function singly. The paper also adduces program application sample in control system.<BR> Key Words: control system；serial communication；Visual C++ application</P><P> 1 引言<BR> Visual C++是建立在Window 95和Window NT 32位程序上的可視化編程環(huán)境，對(duì)于控制系統(tǒng)的可視化開發(fā)提供了極大的便利，但是對(duì)于計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中數(shù)據(jù)采集、控制，用Visual C++實(shí)現(xiàn)的介紹卻很少�；诖耍榻BVisual C++在測(cè)控系統(tǒng)應(yīng)用中的基本原理及應(yīng)用，其中異步串行通信是關(guān)鍵。其基本構(gòu)成是：下位機(jī)（單片機(jī)系統(tǒng)）完成信號(hào)檢測(cè)、A/D轉(zhuǎn)換和簡(jiǎn)單的控制功能，通過系統(tǒng)總線（如RS-232C）與上位機(jī)（PC機(jī)）相連，進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制，形成主從式結(jié)構(gòu)。</P><P> 2 工作原理<BR> 通過傳感器檢測(cè)得到被控信號(hào)及相關(guān)信號(hào)，經(jīng)過放大、濾波處理形成有效信號(hào)，通過A/D轉(zhuǎn)換形成數(shù)字信號(hào)，輸入到單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理。其中單片機(jī)系統(tǒng)完成相應(yīng)算法或控制功能；PC機(jī)主要完成監(jiān)視、控制其下面的單片機(jī)系統(tǒng)，進(jìn)行集中管理。它們之間的通信可通過RS-232C標(biāo)準(zhǔn)總線進(jìn)行異步傳輸。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。</P><P> <BR> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/2003102315234499366.gif" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/2003102315234499366.gif" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><BR> 圖1 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖</P><P> 3 Visual C++實(shí)現(xiàn)串行通信<BR> Visual C++實(shí)現(xiàn)串行通信有幾種方式可供選擇，如利用計(jì)算機(jī)上的標(biāo)準(zhǔn)串行口進(jìn)行，或自制專用卡插入工控機(jī)的PCI總線的ISA擴(kuò)展槽等。下面主要論述利用計(jì)算機(jī)上的標(biāo)準(zhǔn)串行口進(jìn)行串行通信，可分為利用Windows函數(shù)庫API函數(shù)和利用C運(yùn)行時(shí)庫實(shí)現(xiàn)。其中API函數(shù)主要以創(chuàng)建資源的形式進(jìn)行串行通信，C運(yùn)行時(shí)庫采用類似C的方式進(jìn)行。<BR> 3.1 API函數(shù)實(shí)現(xiàn)<BR> Windows應(yīng)用程序要與標(biāo)準(zhǔn)串口通信，Windows函數(shù)庫中提供了24個(gè)低級(jí)函數(shù)，這些函數(shù)可與外部設(shè)備的通信提供了基本的工具，文件輸入和文件輸出函數(shù)為通信資源句柄的打開、關(guān)閉以及執(zhí)行讀寫操作提供了基本的接口，Win32 API也包含一系列訪問通信資源的通信函數(shù)，具體工作過程如下：首先打開一個(gè)通信資源句柄CreateFile()，接著進(jìn)行串行通信資源的配置（包括波特率、奇偶校驗(yàn)、停止位和數(shù)據(jù)位等信息），通過SetCommState()、GetCommState()進(jìn)行修改和查詢完成初始化設(shè)置；串行通信資源的讀寫通過ReadFile()、WriteFile()來完成收發(fā)數(shù)據(jù)，監(jiān)視串行通信資源某些可能發(fā)生的事件可通過WaitCommEvent()來完成，向與某通信資源相關(guān)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序發(fā)送控制命令，使驅(qū)動(dòng)程序執(zhí)行特定任務(wù)。對(duì)于具體參數(shù)設(shè)置可參閱有關(guān)書籍。［1］<BR> 3.2 C運(yùn)行時(shí)庫實(shí)現(xiàn)<BR> 對(duì)于利用C運(yùn)行時(shí)庫實(shí)現(xiàn)串行通信在此將詳細(xì)進(jìn)行討論。它與硬件密切相關(guān)，其核心器件是通用異步接收發(fā)送器（簡(jiǎn)稱UART），并在機(jī)箱后部外引一個(gè)25腳（或15腳、9腳）的D型連接器作為數(shù)據(jù)終端設(shè)備（DTE）一側(cè)，它通過異步通信電纜（RS-232）與另一側(cè)數(shù)據(jù)通信設(shè)備（DCE）（MODEM或其它通信設(shè)備）相連。<BR> 3.2.1 RS-232異步串行口連接<BR> 異步串行通信對(duì)應(yīng)用接口極其敏感，常用的RS-232C接口有MODEM接口標(biāo)準(zhǔn)連接和零MODEM的非標(biāo)準(zhǔn)連接，但在實(shí)際應(yīng)用中，并非需要全部控制信號(hào)線，而且在某種場(chǎng)合下，還允許采取若干種非標(biāo)準(zhǔn)的連接方式，如圖2所示。其中圖2a主要適用于長(zhǎng)距離串行通信，而圖2b適用于短距離異步通信，無需MODEM這類DCE設(shè)備介入。<BR> </P><P> <BR> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/2003102315231635722.gif" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/2003102315231635722.gif" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><BR> 圖2 RS-232接口連接</P><P> 3.2.2 異步串行通信原理<BR> 利用C進(jìn)行異步通信編程，其實(shí)是對(duì)UART內(nèi)部寄存器的讀出或?qū)懭氩僮�。VC可利用-inp()/-outp()函數(shù)對(duì)其進(jìn)行編程，它們的端口地址列于表1。</P><P> 表1 UART內(nèi)部寄存器端口分配<BR> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/2003102315251717304.gif" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/2003102315251717304.gif" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A></P><P> * DLAB指線路控制器 D7位；<BR> ** 括號(hào)前指COM1，括號(hào)內(nèi)指COM2。 </P><P> 下面，從編程應(yīng)用的順序考慮，對(duì)表1各個(gè)寄存器的作用進(jìn)行說明（端口地址以COM1為例）。<BR> 首先確定異步通信的數(shù)據(jù)格式，包括波特率因子的鎖存，奇偶校驗(yàn)位的設(shè)定，停止位數(shù)和數(shù)據(jù)位數(shù)的確定，各位定義如下：D7置1對(duì)除數(shù)鎖存，D6置1允許間斷，D5D4D3奇偶位，D2停止位數(shù)，D1D0數(shù)據(jù)位數(shù)。<BR> 接著確定通信雙方傳輸波特率，確定波特率的方法是在通信前，將波特率因子（16位）分兩次寫入到波特率因子寄存器，波特率與波特率因子的關(guān)系舉例：如波特率為75，其波特率因子為0x06(MSB)，0x00(LSB)；波特率為1200，其波特率因子為0x00(MSB)，0x60(LSB)；1800對(duì)應(yīng)0x00(LSB)，0x40(MSB)；2400對(duì)應(yīng)0x00(LSB)，0x30(MSB)；3600對(duì)應(yīng)0x00(LSB)，0x20(MSB)；9600對(duì)應(yīng)0x00(LSB)，0x0C(MSB)等等。<BR> 緊接著是讀取線路狀態(tài)判斷，適用于URAT的查詢I/O，若采取中斷I/O，不需判斷。對(duì)URAT采取查詢I/O方式，首先要讀取線路狀態(tài)，以判斷是否就緒并用于發(fā)送或接收。存在UART內(nèi)部狀態(tài)的線路狀態(tài)寄存器的各位定義如下：D7恒0，D6發(fā)送移位寄存器為空，D5發(fā)送保持寄存器為空，D4 接收到間斷條件，D3接收到幀格式錯(cuò)，D2接收到奇偶校驗(yàn)錯(cuò)，D1接收到超越錯(cuò)，D0接收器數(shù)據(jù)就緒。<BR> 然后進(jìn)行判斷。確定芯片操作方式和控制MODEM可通過對(duì)MODEM控制寄存器的寫入操作完成。［2］<BR> 3.2.3 應(yīng)用實(shí)例<BR> VC對(duì)異步串行通信編程應(yīng)用實(shí)例。主控計(jì)算機(jī)主要完成對(duì)其下的單片機(jī)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)收集、處理控制和報(bào)警功能�？刂葡到y(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。對(duì)于控制軟件的串行通信有以下部分組成：串行口的初始化、數(shù)據(jù)收集處理和控制報(bào)警等部分（以串行口COM1為例，端口基址0x3f8）。<BR> 初始化串行通信口一般做以下幾件事：確定數(shù)據(jù)傳輸幀格式（包括數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度、停止位長(zhǎng)度及奇偶有無和類型選擇）、確定傳輸波特率（與數(shù)據(jù)信號(hào)傳輸率同值）以及確定UART操作方式。操作方式指正常通信或循環(huán)反饋用于診斷，是程序查詢I/O還是通信中斷I/O。<BR> void CCommu::Init() {<BR> _outp(0x3fb,0x80);//設(shè)置線路控制寄存器置DLAB=1進(jìn)行設(shè)定波特率<BR> _outp(0x3f8,0x30);//寫入波特率因子，波特率為2400<BR> _outp(0x3f9,0x00);<BR> _outp(0x3fb,0x03);//設(shè)置線路控制寄存器置DLAB=0確定數(shù)據(jù)幀傳輸格式<BR> _outp(0x3f9,0x00);//設(shè)置中斷允許寄存器采用查詢I/O<BR> }<BR> 數(shù)據(jù)收集處理主要完成數(shù)據(jù)接收發(fā)送。在收發(fā)過程中必須檢測(cè)MODEM狀態(tài)寄存器和線路狀態(tài)寄存器。通信流程如圖3所示：圖3a為發(fā)送流程，圖3b為接收流程。部分程序如下：<BR> </P><P> <br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/2003102315222611459.gif" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/2003102315222611459.gif" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A><br><A HREF="/editor/uploadfiles/learns01/2003102315223340963.gif" TARGET=_blank><IMG SRC="/editor/uploadfiles/learns01/2003102315223340963.gif" border=0 alt=按此在新窗口瀏覽圖片 onload="javascript:if(this.width>580)this.width=580"></A></P><P> 圖3 查詢I/O方式下通信流程圖</P><P> BOOL CCommu::WaitForStatus(int flag)<BR> { //When flag is 1,send else receive<BR> int statusflag,j1=0,j2=0;<BR> BOOL TimeOverFlag=FALSE;<BR> do{<BR> statusflag=(int)_inp(0x3fd);<BR> if(flag==1){<BR> statusflag=statusflag&0x20;<BR> if(statusflag!=0){break;}<BR> }<BR> else{<BR> j1++;<BR> statusflag=statusflag&0x01;<BR> if(statusflag!=0){break;}<BR> else{<BR> if(j1 % 5000==0){j2++;j1=0;} } if(j2>60){TimeOverFlag=TRUE;break;}<BR> }<BR> }while(1);<BR> return TimeOverFlag;<BR> }</P><P> void Ccommu::SendData(int data)<BR> {_outp(0x3f8,data);}</P><P> _int8 Ccommu::ReceData()<BR> {return (_int8)_inp(0x3f8);<BR> 對(duì)于控制、報(bào)警可根據(jù)具體要求確定。一般可采取主控計(jì)算機(jī)集中控制集中報(bào)警的方式，或從單片機(jī)系統(tǒng)自主控制主計(jì)算機(jī)集中管理報(bào)警的方式。對(duì)于數(shù)據(jù)的收發(fā)過程按上述原則進(jìn)行，在此不在詳述。</P><P> 4 結(jié)束語<BR> 本文介紹的Visual C++實(shí)現(xiàn)異步串行通信用于電力系統(tǒng)電纜故障在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中運(yùn)行良好；對(duì)于控制系統(tǒng)的可視化、網(wǎng)絡(luò)化開發(fā)有參考意義。</P><P> 作者簡(jiǎn)介：邱紅兵(1974-)，男，湖北云夢(mèng)縣人，碩士研究生，主要從事數(shù)學(xué)模型建立、微機(jī)應(yīng)用軟件開發(fā)、機(jī)電控制及自動(dòng)化研究。<BR> 作者單位：北京理工大學(xué) 機(jī)電工程系，北京 100081</P><P> 參考文獻(xiàn)<BR> ［1］穆宗學(xué)，章江，肖蓉.Visual C++ 4.2編程實(shí)踐指要［M］. 北京：中國鐵道出版社，1997. 160-169.<BR> ［2］高登芳，潘承武，朱英杰.微型計(jì)算機(jī)實(shí)用測(cè)控接口技術(shù)［M］. 北京：北京科學(xué)技術(shù)出版社，1990. 214-224.</P><P> <BR>
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