Windows環(huán)境下PC機(jī)與單片機(jī)串行通信的實(shí)現(xiàn)

串行通信是計(jì)算機(jī)和外設(shè)進(jìn)行通訊、對(duì)外設(shè)進(jìn)行監(jiān)控并獲取由外設(shè)采集到的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的一個(gè)非常重要的手段。由于其所用的傳輸線少，成本低，實(shí)現(xiàn)起來(lái)方便易行，因而得到廣泛的應(yīng)用。

以往在Windows平臺(tái)上的串行通信多使用其提供的API函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)，這種方法使用起來(lái)需要許多底層設(shè)置，因而較為繁瑣，且難以理解。本文結(jié)合筆者在開(kāi)發(fā)遙感CCD相機(jī)控制子系統(tǒng)的過(guò)程中對(duì)串行通信編程的一些經(jīng)驗(yàn)，介紹在32 b Windows操作系統(tǒng)下，用VisualC＋＋6．0的ActiveX技術(shù)實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)之間串行通信的一些方法。

1　硬件組成

系統(tǒng)中采用80C31單片機(jī)作為下位機(jī)，PC機(jī)為上位機(jī)，二者通過(guò)RS232串行口接收或上傳數(shù)據(jù)。接線圖如圖1所示。

由于RS232信號(hào)的電平為：

而單片機(jī)串口信號(hào)電平為TTL電平：　
　　邏輯1為大于3．6 V；　
　　邏輯0為小于0．3 V；

　　
所以必須進(jìn)行二者之間的電平轉(zhuǎn)換。在此使用集成電平轉(zhuǎn)換芯片MAX232來(lái)進(jìn)行RS232C／TTL電平轉(zhuǎn)換。他使用單＋5 V為其工作，配接4個(gè)1μF電解電容即可完成RS232電平與TTL電平之間的轉(zhuǎn)換。其原理圖如圖2所示。轉(zhuǎn)換完畢的串口信號(hào)TXD，RXD直接和 80C31的串行口連接。

2　通信協(xié)議

通信協(xié)議是指通信雙方的一種約定。在PC機(jī)與單片機(jī)通信中，PC機(jī)承擔(dān)主控任務(wù)，負(fù)責(zé)控制參數(shù)的設(shè)定，單片機(jī)接收PC機(jī)指令，并根據(jù)指令信息來(lái)上傳數(shù)據(jù)或控制被控對(duì)象。通信協(xié)議如下：

采用RS232串口異步通信，1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無(wú)奇偶校驗(yàn)位。波特率為9 600 b／s。傳輸數(shù)據(jù)采用二進(jìn)制傳輸模式。以一個(gè)數(shù)據(jù)包為例，其幀頭字符“～”，字符值為7EH（十六進(jìn)制），然后是數(shù)據(jù)串，幀尾是字符值為2A的“＊”字符，則整個(gè)數(shù)據(jù)包為“～XXXX＊”。其中“XXXX”就是已經(jīng)約定好的指令碼。每個(gè)“X”表示一個(gè)十六進(jìn)制數(shù)，如“～1AFF＊”中“1A”表示命令下位機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行增益設(shè)置，而“FF”表示某個(gè)已經(jīng)約定好的增益參數(shù)。下位機(jī)系統(tǒng)接收到此命令后，應(yīng)立即向PC機(jī)回送應(yīng)答命令，然后再進(jìn)行相應(yīng)的操作。如果在 1 s內(nèi)PC機(jī)沒(méi)有收到應(yīng)答，PC機(jī)再重發(fā)命令。根據(jù)通信協(xié)議，結(jié)合Visual C＋＋6．0的特點(diǎn)，提出了如下的編程方法。

3　程序設(shè)計(jì)

3．1　MSComm控件介紹

MSComm（MicrosoftCommunication Control）控件，是Microsoft為簡(jiǎn)化Windows下串行通信編程而提供的ActiveX控件。在串口編程中其提供了2種處理通信問(wèn)題的方法：一是事件驅(qū)動(dòng)（Event-driven）法；一是查詢法。

事件驅(qū)動(dòng)通訊是處理串行端口交互作用的一種非常有效的方法。當(dāng)通信事件發(fā)生時(shí)，MSComm控件會(huì)觸發(fā)OnComm事件，調(diào)用者可以捕獲該事件，通過(guò)檢查其CommEvent屬性便可確認(rèn)發(fā)生的是哪種事件或錯(cuò)誤，從而再做相應(yīng)的處理。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是程序響應(yīng)及時(shí)，可靠性高。

查詢方式實(shí)質(zhì)上還是事件驅(qū)動(dòng)，但在有些情況下，這種方式顯得更為便捷。在程序的每個(gè)關(guān)鍵功能之后，可以通過(guò)檢查CommEvent屬性的值來(lái)查詢事件和錯(cuò)誤。如果應(yīng)用程序較小，并且是自保持的，這種方法可能是更可取的。例如，如果寫一個(gè)簡(jiǎn)單的電話撥號(hào)程序，則沒(méi)有必要對(duì)每接收一個(gè)字符都產(chǎn)生事件，因?yàn)槲┮坏却邮盏淖址钦{(diào)制解調(diào)器的“確定”響應(yīng)。

每個(gè)MSComm控件對(duì)應(yīng)著一個(gè)串行端口，在使用MSComm控件時(shí)，1個(gè)MSComm控件只能同時(shí)對(duì)應(yīng)1個(gè)串口。如果應(yīng)用程序需要訪問(wèn)多個(gè)串口，那么必須使用多個(gè)MSComm控件。

MSComm控件有很多重要的屬性，其中常用的是如下幾個(gè)：
　?。?）CommPort　設(shè)置并返回通信口號(hào)，缺省值為COM1，可設(shè)置1～16個(gè)。
　　（2）SetStrings　設(shè)置并返回波特率、奇偶校驗(yàn)、數(shù)據(jù)位、停止位的字符串。其中波特率的范圍為300～19 200 b／s。
　?。?）PortOpen　設(shè)置并返回通信口的狀態(tài)，同時(shí)用來(lái)打開(kāi)和關(guān)閉通信口。
　　（4）InputLen　決定每次Input讀入的字符個(gè)數(shù)，缺省為0，表示讀取接收緩沖區(qū)的全部?jī)?nèi)容。
　?。?）Input　讀入并清除接收緩沖區(qū)的字符。
　?。?）InBufferCount　返回接收緩沖區(qū)已接收的字符數(shù)，通過(guò)置0可清除接收緩沖區(qū)。
　?。?）Output　將發(fā)送的字符串或數(shù)組寫到發(fā)送緩沖區(qū)。
　?。?）InputMode　定義Input屬性獲得數(shù)據(jù)的方式：0為文本；1為二進(jìn)制。

3．2　編程實(shí)現(xiàn)

從MSComm控件屬性可以看出，MSComm可以以2種不同的形式接收數(shù)據(jù)，即以文本形式和以二進(jìn)制形式。因?yàn)閹缀跛幸詥纹瑱C(jī)為核心的控制系統(tǒng)所傳輸?shù)脑紨?shù)據(jù)都是二進(jìn)制形式的，因此本文主要討論在二進(jìn)制形式下的使用方法。

在VisualC＋＋這種可視化界面中，采用基于對(duì)話框的應(yīng)用程序，在對(duì)話框中插入MSComm控件后，根據(jù)通信協(xié)議，通過(guò)在主對(duì)話框的初始化函數(shù)OnInitDialog（）中，加入如下代碼可以實(shí)現(xiàn)串口打開(kāi)和屬性設(shè)置。

初始化后，接下來(lái)是對(duì)數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。

由通信協(xié)議可知，數(shù)據(jù)包中的數(shù)是以十六進(jìn)制字符表示，因此在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)還需做一定的處理。即先將需要發(fā)送的字符串轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的十六進(jìn)制字節(jié)串，然后再經(jīng)COleVariant類將其轉(zhuǎn)換為通用的VARIANT型變量，再通過(guò)控件的SetOutput（）函數(shù)把數(shù)據(jù)從串口發(fā)出去。以發(fā)送1幀數(shù)據(jù)為例，其實(shí)現(xiàn)的主要代碼如下：

至于數(shù)據(jù)的接收，我們通過(guò)讓MSComm控件響應(yīng)OnComm事件來(lái)完成，通過(guò)ClassWizard加入其對(duì)事件的響應(yīng)，當(dāng)有數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)便會(huì)通知 OnComm（）函數(shù)去處理，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的異步接收。由于接收的數(shù)據(jù)為變體數(shù)據(jù)VARIANT，因此，還必須做一些處理，具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：

根據(jù)以上的方法，我們無(wú)需花很大的工作量，就能編寫出一個(gè)功能較強(qiáng)的串口通信程序。

4　結(jié)　語(yǔ)

按以上方法編寫的程序在Windows XP下由Microsoft VisualC＋＋6．0編譯通過(guò)，并在PC機(jī)與遙控CCD相機(jī)控制子系統(tǒng)的串行通信過(guò)程中獲得了滿意的效果。同時(shí)串行通信的這種軟、硬件實(shí)現(xiàn)方法也可以用于PC機(jī)與其他外設(shè)之間的通信，實(shí)用范圍非常廣泛。

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