Labview串口通信開發(fā)實例

1、精選文庫 串口通信的基本概念 串口通信的基本概念 1，什么是串口？ 2，什么是 RS-232？ 3，什么是 RS-422？ 4，什么是 RS-485？ 5，什么是握手？ 串口是計算機(jī)上 總線 Universal Serial Bus 兩個基于RS232的串口。串口同時也是儀器儀表設(shè)備通用的通信 協(xié)議；很多GPIB兼容的設(shè)備也帶有RS-232 口。同時，串口通信 協(xié)議也可以用于獲取遠(yuǎn)程采集設(shè)備的數(shù)據(jù)。 1，什么是串口？ 種非常通用設(shè)備通信的協(xié)議（不要與通用串行 或者USB昆淆）。大多數(shù)計算機(jī)包含 、幾 。 串口通信的概念非常簡單，串口按位（ bit ）發(fā)送和接收字節(jié)。 盡管比按字節(jié)（ byte

2、）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根 線發(fā)送數(shù)據(jù)的同時用另一根線接收數(shù)據(jù)。它很簡單并且能夠?qū)崿F(xiàn) 遠(yuǎn)距離通信。比如 IEEE488 定義并行通行狀態(tài)時，規(guī)定設(shè)備線總 常不得超過 20 米，并且任意兩個設(shè)備間的長度不得超過 2 米； 而對于串口而言，長度可達(dá) 1200 米 典型地，串口用于 ASCII 碼字符的傳輸。通信使用 3 根線完成： （1）地線，（2）發(fā)送，（3）接收。由于串口通信是異步的，端 口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時在另一根線上接收數(shù)據(jù)。其他線 用于握手，但是不是必須的。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、 數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗。對于兩個進(jìn)行通行的端口，這些參 數(shù)必須匹配： a, 波

3、特率：這是一個衡量通信速度的參數(shù)。它表示每秒鐘傳送 的bit的個數(shù)。例如300波特表示每秒鐘發(fā)送300個bit。當(dāng)我 們提到時鐘周期時，我們就是指波特率例如如果協(xié)議需要4800 波特率，那么時鐘是4800HN這意味著串口通信在數(shù)據(jù)線上的采 樣率為4800HN通常電話線的波特率為14400，28800和36600。 波特率可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這些值，但是波特率和距離成反比。高波特 率常常用于放置的很近的儀器間的通信，典型的例子就是GPIB 設(shè)備的通信。 b, 數(shù)據(jù)位：這是衡量通信中實際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。當(dāng)計算機(jī)發(fā)送 一個信息包，實際的數(shù)據(jù)不會是 8位的，標(biāo)準(zhǔn)的值是5、7和8 位。如何設(shè)置取決于你想傳送的信息

4、。比如，標(biāo)準(zhǔn)的ASCII碼是 0127 （7位）。擴(kuò)展的ASCII碼是0255 （8位）。如果數(shù)據(jù)使 用簡單的文本（標(biāo)準(zhǔn)ASCII碼），那么每個數(shù)據(jù)包使用7位數(shù)據(jù)。 每個包是指一個字節(jié)，包括開始/停止位，數(shù)據(jù)位和奇偶校驗位 由于實際數(shù)據(jù)位取決于通信協(xié)議的選取，術(shù)語“包”指任何通信 的情況。 C，停止位：用于表示單個包的最后一位。典型的值為1，1.5和 2位。由于數(shù)據(jù)是在傳輸線上定時的，并且每一個設(shè)備有其自己 的時鐘，很可能在通信中兩臺設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。因此 停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供計算機(jī)校正時鐘同步 的機(jī)會。適用于停止位的位數(shù)越多，不同時鐘同步的容忍程度越 大，但是數(shù)據(jù)傳

5、輸率同時也越慢。 種簡單的檢錯方式。有四種檢 d,奇偶校驗位：在串口通信中 錯方式：偶、奇、高和低。當(dāng)然沒有校驗位也是可以的。對于偶 和奇校驗的情況，串口會設(shè)置校驗位（數(shù)據(jù)位后面的一位），用 一個值確保傳輸?shù)臄?shù)據(jù)有偶個或者奇?zhèn)€邏輯高位。例如，如果數(shù) 據(jù)是011,那么對于偶校驗，校驗位為 0,保證邏輯高的位數(shù)是 偶數(shù)個。如果是奇校驗，校驗位位 1,這樣就有3個邏輯高位。 高位和低位不真正的檢查數(shù)據(jù)，簡單置位邏輯高或者邏輯低校 驗。這樣使得接收設(shè)備能夠知道一個位的狀態(tài)，有機(jī)會判斷是否 有噪聲干擾了通信或者是否傳輸和接收數(shù)據(jù)是否不同步。 2,什么是 RS-232？ RS-232（ANSI/EIA-2

6、32標(biāo)準(zhǔn)）是IBM-PC及其兼容機(jī)上的串行連 接標(biāo)準(zhǔn)。可用于許多用途，比如連接鼠標(biāo)、打印機(jī)或者M(jìn)odem 同時也可以接工業(yè)儀器儀表。用于驅(qū)動和連線的改進(jìn)，實際應(yīng)用 中RS-232的傳輸長度或者速度常常超過標(biāo)準(zhǔn)的值 于PC串口和設(shè)備間點對點的通信。RS-232串口通信最遠(yuǎn)距離是 50英尺。 RS-232只限 DB-9針連接頭 從計算機(jī)連出的線的截面。 RS-232針腳的功能: 數(shù)據(jù)： TXD(pin 3)：串口數(shù)據(jù)輸出 RXD(pin 2)：串口數(shù)據(jù)輸入 握手: RTS(pin 7)：發(fā)送數(shù)據(jù)請求 DSR(pin 6 ) CTS(pin 8)：清除發(fā)送 DCD (pin 1) DTR(pin 4

7、) 數(shù)據(jù)發(fā)送就緒 數(shù)據(jù)載波檢測 數(shù)據(jù)終端就緒 地線： GND(pin 5)：地線 其他 16 RI (pin 9 ):鈴聲指示 3,什么是RS-422？ RS-422( EIA RS-422-A Standard )是 Apple 的 Macintosh 計算 機(jī)的串口連接標(biāo)準(zhǔn)。RS-422使用差分信 a 號, RS-232使用非立 平衡 參考地的信號。差分傳輸使用兩根線發(fā)送和接收信號，對比 RS-232,它能更好的抗噪聲和有更遠(yuǎn)的傳輸距離。在工業(yè)環(huán)境中 更好的抗噪性和更遠(yuǎn)的傳輸距離是一個很大的優(yōu)點。 4,什么是 RS-485? RS-485。 RS-485 (EIA-485標(biāo)準(zhǔn))是RS-42

8、2的改進(jìn)，因為它增加了設(shè)備的 個數(shù)，從10個增加到32個，同時定義了在最大設(shè)備個數(shù)情況下 的電氣特性，以保證足夠的信號電壓。有了多個設(shè)備的能力，你 可以使用一個單個RS-422 口建立設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。出色抗噪和多設(shè)備 能力，在工業(yè)應(yīng)用中建立連向 PC機(jī)的分布式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)、其他數(shù) 據(jù)收集控制器、HMI或者其他操作時，串行連接會選擇 RS-485是RS-422的超集，因此所有的RS-422設(shè)備可以被 RS-485 控制。RS-485可以用超過4000英尺的線進(jìn)行串行通行。 DB-9引腳連接 從計算機(jī)連出的線的截面。 RS-485和RS-422的引腳的功能 數(shù)據(jù)：TXD+(pin 8)，TXD- (pin

9、5) 握手：RTS+(pin 3)，RTS- (pin 6) 地線：GND 9), RXD+( pin 4), 7), CTS+(pin 2), (pin 1 ) RXD- (pin CTS- (pin 5，什么是握手？ 但是對于 RS-232通行方式允許簡單連接三線：Tx、Rx和地線。 數(shù)據(jù)傳輸，雙方必須對數(shù)據(jù)定時采用使用相同的波特率。盡管這 種方法對于大多數(shù)應(yīng)用已經(jīng)足夠，但是對于接收方過載的情況這 種使用受到限制。這時需要串口的握手功能。在這一部分，我們 討論三種最常用的RS-232握手形式：軟件握手、硬件握手和 Xmodem a，軟件握手：我們討論的第一種握手是軟件握手。通常用在實 際數(shù)

10、據(jù)是控制字符的情況，類似于GPIB使用命令字符串的方式。 必須的線仍然是三根：Tx，Rx和地線，因為控制字符在傳輸線上 和普通字符沒有區(qū)別，函數(shù)SetXModen允許用戶使能或者禁止用 戶使用兩個控制字符XON和 OXFF這些字符在通信中由接收方發(fā) 送，使發(fā)送方暫停。 例如：假設(shè)發(fā)送方以高波特率發(fā)送數(shù)據(jù)。在傳輸中，接收方發(fā)現(xiàn) 由于CPU忙于其他工作，輸入buffer已經(jīng)滿了。為了暫時停止 傳輸，接收方發(fā)送XOFF典型的值是十進(jìn)制19,即十六進(jìn)制13, 直到輸入buffer空了。一旦接收方準(zhǔn)備好接收，它發(fā)送XON典 型的值是十進(jìn)制17，即十六進(jìn)制11,繼續(xù)通信。輸入buffer 滿時，LabWi

11、ndows發(fā)送XOFF此外，如果XOFF傳輸被打斷， LabWindows會在buffer達(dá)到75%和90%時發(fā)送XOFF顯然， 發(fā)送方必須遵循此守則以保證傳輸繼續(xù)。 b, 硬件握手：第二種是使用硬件線握手。和Tx和Rx線一樣， RTS/CTS和DTR/DSF一起工作，一個作為輸出，另一個作為輸入 第一組線是 RTS( Request to Send )和 CTS( Clear to Send )。 當(dāng)接收方準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)，它置高 RTS線表示它準(zhǔn)備好了，如果 發(fā)送方也就緒，它置高 CTS表示它即將發(fā)送數(shù)據(jù)。另一組線是 DTR(Data Terminal Ready )禾 DSR(Data S

12、et Ready )。這些現(xiàn) 主要用于Modemi信。使得串口和Modern信他們的狀態(tài)。例如： 當(dāng)ModemB經(jīng)準(zhǔn)備好接收來自PC的數(shù)據(jù)，它置高DTR線，表示 和電話線的連接已經(jīng)建立。讀取DSF線置高，PC機(jī)開始發(fā)送數(shù)據(jù)。 一個簡單的規(guī)則是 DTR/DSRI于表示系統(tǒng)通信就緒，而 RTS/CTS 用于單個數(shù)據(jù)包的傳輸。 在LabWindows函數(shù)SetCTSMode使能或者禁止使用硬件握手。 如果CTS模式使能，LabWindows使用如下規(guī)則： 當(dāng)PC發(fā)送數(shù)據(jù)： RS-232庫必須檢測CTS線高后才能發(fā)送數(shù)據(jù)。 當(dāng)PC接收數(shù)據(jù)： 如果端口打開，且輸入隊列有空接收數(shù)據(jù)，庫函數(shù)置高RTS和DT

13、R 如果輸入隊列90%滿，庫函數(shù)置低RTS但使DTR維持高電平。 如果端口隊列近乎空了，哭喊數(shù)置高RTS但使DRT維持高電 如果端口關(guān)閉，庫函數(shù)置低 RTS和DTR c, XModem握手:最后討論的握手叫做XModem文件傳輸協(xié)議。這 個協(xié)議在Modemil信中非常通用。盡管它通常使用在 Modemil信 中，XModen協(xié)議能夠直接在其他遵循這個協(xié)議的設(shè)備通信中使 用。在LabWindows中，實際的XModem應(yīng)用對用戶隱藏了。只要 PC和其他設(shè)備使用XModen協(xié)議，在文件傳輸中就使用 LabWindows的 XModen函數(shù)。函數(shù)是 XModemConfig XModemSend 和

14、n XModemReceive 、end of data、 、packet_size。 ，個標(biāo)準(zhǔn)的定義： XModen使用介于如下參數(shù)的協(xié)議：start of data neg_ack、wait_delay 、start_delay 、max_tries 這些參數(shù)需要通信雙方認(rèn)定，標(biāo)準(zhǔn)的XModem有 然而，可以通過XModemConfigi!數(shù)修改，以滿足具體需要。這 些參數(shù)的使用方法由接收方發(fā)送的字符neg_ack確定。這通知發(fā) 送方其準(zhǔn)備接收數(shù)據(jù)。它開始嘗試發(fā)送，有一個超時參數(shù) start_delay ;當(dāng)超時的嘗試超過 max_ties次數(shù)，或者收到接收 方發(fā)送的start_of_da

15、ta，發(fā)送方停止嘗試。如果從發(fā)送方收到 start_of_data，接收方將讀取后繼信息數(shù)據(jù)包。包中含有包的 數(shù)目、包數(shù)目的補(bǔ)碼作為錯誤校驗、packet_size字節(jié)大小的實 際數(shù)據(jù)包，和進(jìn)一步錯誤檢查的求和校驗值。在讀取數(shù)據(jù)后，接 收方會調(diào)用wait_delay，然后想發(fā)送方發(fā)送響應(yīng)。如果發(fā)送方?jīng)] 有收到響應(yīng)，它會重新發(fā)送數(shù)據(jù)包，直到收到響應(yīng)或者超過重發(fā) 次數(shù)的最大值max_tries。如果一直沒有收到響應(yīng)，發(fā)送方通知 用戶傳輸數(shù)據(jù)失敗。 由于數(shù)據(jù)必須以Pack_size個字節(jié)按包發(fā)送，當(dāng)最后一個數(shù)據(jù)包 發(fā)送時，如果數(shù)據(jù)不夠放滿一個數(shù)據(jù)包，后面會填充ASCII碼 NULL( 0)字節(jié)。這導(dǎo)

16、致接收的數(shù)據(jù)比原數(shù)據(jù)多。在 XModer#況 卜一定不要使用XON/XOFF因為XModen發(fā)送方發(fā)出包的數(shù)目很 可能增加到XON/OF控制字符的值，從而導(dǎo)致通信故障。 RS-232 ，RS-422 和 RS-485串口通訊接口的快速比較 問題： RS-232，RS-422 以及RS-485 串口的基本區(qū)別是什么？ 解答： 是大多數(shù)計算 并不是 RS-422 的一 下面的表格比較了：工作方式，驅(qū)動器和接收器的總數(shù)，電纜的最大長度及最大傳輸速率。RS-232 機(jī)通用的接口，比如 COM1 和COM2。注意，大多數(shù)計算機(jī)的接口COM1 以及COM2 RS-422/RS-485 。然而，RS-422

17、 是蘋果 Macintosh計算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口。RS-485 是基于 種改進(jìn)，在工業(yè)中更普遍。所有NI的RS-485 板卡都支持 RS-422 標(biāo)準(zhǔn)。 項目 Ra-422 KSM35 工方武 単端 羞尿 養(yǎng)分 單銭上的動器和1* 收翠旳總載砂4貼 網(wǎng)秦一次一牛墾站黠 i牛曬動器 i平擠收器 丄牛據(jù)動 JO牛接腹器 無個動器 電址雖喪拴便 站英尺f500pF) 4CXW慕尺 4000英尺 S大傳彈聿（對 尺JOOO炯 汕購卩（特定悄呪下 可與高） 1D hit吐曲 10 Mbit 沁 問題：串行通訊的基本架構(gòu)是什么? 解答：串口通訊架構(gòu) 每一個異步串行系統(tǒng)的核心都是一個UART（通用異步接收機(jī)/發(fā)

18、送機(jī)）。UART不僅控制傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，相應(yīng)的電 平，同時也控制通訊的速度。UART能夠存儲足夠的信息，所以保證了在電腦忙得時候，數(shù)據(jù)流也能連續(xù)傳輸。這 對于同時處理大量任務(wù)的操作系統(tǒng)非常有幫助。下面附圖是理想串行通訊的示意。我們大部分的串行卡都有一個輸 入輸岀的FIFO （查看目錄了解詳細(xì)信息）。FIFO 的數(shù)據(jù)可以通過串行驅(qū)動獲取。串行驅(qū)動會自動地把FIFO 的 數(shù)據(jù)傳輸?shù)杰浖木彺?，這個緩存是可以在應(yīng)用軟件由用戶配置的（比如，在LabVIEW 您可以使用Serial Port In it VI來設(shè)置緩存去大?。?。讀接口的數(shù)據(jù)實際上包含從軟件緩存讀的過程。 有三種方式確認(rèn)串口的操作： 的發(fā)送和

19、接受引腳短接。 LabWi ndows/CVI 確認(rèn)硬件操作的回路測試 LabVIEW ，超級終端和 LabWi ndows/CVI 第一步描述短接引腳的過程。LabVIEW 。這三種方式進(jìn)行回路測試是把串口 的處理寫在下面，而超級終端和 的過程在本文后面的鏈接里。對于LabVIEW建議使用如下步驟： a，連接一根電纜到串口。最常用的RS-232 電纜是9針或者25針（DB-9 或者DB-25 ）。在電纜端把2、3 RXD-（對于DB-9 電纜，連 至q pin7 ；對于 Combicon 4線模式。 引腳短接。這會把計算機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的線連接到接收數(shù)據(jù)的線。一旦短接，BD-9的上一排變成【1 2

20、 = 3 4 5】。 對于RS-485 端口，電壓是差分的。因此，你必須短接TXD+ 和RXD+ 、TXD-和 接pin4 到pin8 和pin5 到pin9 ;對于模塊化接口，連接pin2 到pin6 和pin3 接頭，連接pin1到pin5 和pin2到pin4 。）確保你的軟件配置為 在LabVIEW 中應(yīng)用串口 第一部分使用LabVIEW系統(tǒng)VI 一、串口 VI介紹 LabVIEW 的串口通訊 VI 位于 Instrument I/O Platte 的 Serial 中，包括: 1 VI名稱 1 VI功能 1 VISA Con figure Serial Port 1 初始化 VISA

21、 resource name 指定的串口通訊參數(shù) 1 VISA Write 將輸岀緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)發(fā)送到 VISA resource name指定的串口 1 VISA Read 將VISA resource name指定的串口接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)讀取指定字節(jié)數(shù)的數(shù)據(jù)到計算機(jī)內(nèi)存中 1 VISA Serial Break 向VISA resource name指定的串口發(fā)送一個暫停信號 VISA Bytes at Serial Port 查詢 VISA resource name 指定的串口接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù) VISA Close 結(jié)束與 VISA resource name 指定的串口資源之

22、間的會話 VISA Set I/O Buffer Size 設(shè)置 VISA resource name 指定的串口的輸入輸岀緩沖區(qū)大小 VISA Flush I/O Buffer 清空 VISA resource name 指定的串口的輸入輸岀緩沖區(qū) 二、使用說明 在 LabVIEW 環(huán)境中使用串口與在其它開發(fā)環(huán)境中開發(fā)過程類似，基本的流程框圖如下。 ansHiHi ns迥 7 -HtfUr L 口 R國匸 攝收I ml Trua 卜 irror 型 關(guān)閉 lol - E 圖1、串口操作數(shù)據(jù)流圖 首先需要調(diào)用 VISA Con figure Serial Port 完成串口參數(shù)的設(shè)置，包括串口

23、資源分配、波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗位和流控等等 duplicate fTSA rtsource it也me Tm l| EEIriAL BBiBg 如果初始化沒有問題，就可以使用這個串口進(jìn)行數(shù)據(jù)收發(fā)。發(fā)送數(shù)據(jù)使用 VISA Write，接收數(shù)據(jù)使用VISA Read 。在接收數(shù)據(jù)之 前需要使用 VISA Bytes at Serial Port 查詢當(dāng)前串口接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，如果 VISA Read 要讀取的字節(jié)數(shù)大于緩沖區(qū) 圖2、初始化串口 中的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)，VISA Read 操作將一直等待，直至Timeout 或者緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)字節(jié)數(shù)達(dá)到要求的字節(jié)數(shù)。當(dāng)然也可以分批讀 取接收緩

24、沖區(qū)或者只從中讀取一定字節(jié)的數(shù)據(jù)。 l/fid R叵1 接收數(shù)據(jù) duplicate VISA r esoiiritame I 發(fā)送藪據(jù)1 jjlpJAca七e VISA rvsdurve tame 讀舉字節(jié)數(shù) H uxdi 圖3、從串口發(fā)送數(shù)據(jù) 圖4、從串口接收數(shù)據(jù) 在某些特殊情況下，需要設(shè)置串口接收 /發(fā)送緩沖區(qū)的大小，此時可以使用VISA Set I/O Buffer Size ;而使用 VISA Flush I/O Buffer則可以清空接收與發(fā)送緩沖區(qū)。在串口使用結(jié)束后，使用 VISA Close 結(jié)束與 VISA resource name 指定的串 口之間的會話。 圖5、設(shè)置緩沖

25、區(qū)大小 圖6、清空緩沖區(qū) 圖7、結(jié)束會話/線程 具體的例子可以參考: exa mpl esi nstrs mp Iserl.llb 第二部分使用 MSCOMM控件 日索取。 在LabVIEW 中使用MSCOMM 控件，與在 VC、VB中使用一樣。同樣可以使用中斷方式進(jìn)行接收。具體的例子可以發(fā) 精選文庫 X 冊舗口伽歸 畫迂 Dll IIV 退出 串口己經(jīng)打開幫助 tMEW及虐捌般器協(xié)作同盟 Http:/labie QQ:359305303 圖8、使用控件的串口收發(fā)程序 17 精選文庫 審口擡制 M坤口碟尸 de Change 卄 ! 可可H 1 Tb. 1胡pg g 口 =/; 29 PISC

26、qihih I :miEGomn III ForlOfn = k FsrtOpen DiUad 口口口口 2 一“刑 TruP ”卜 .沁z 潛除窗口 tfI ror-UOp SIHSCcrwi S CnmEv*n b SIMSCwim g b C 心 mftFwrt 卜 gettings k PcrtDpen ETErtsLold 卜 STLr*skfll J J. q匚 n4U J . 口 口 口口口 gnh口 口口口 MSCofhm 0600, R ji=rfperaL； printf (Single character:簽bcn”，瓦)； 一對應(yīng)ASCiTtT符 print f (Use unsigned printf (Unsigned hex print, f ( ?；s ,bu.f); int: num: 山)：W對應(yīng)的wia制數(shù) ZhXn ,x) : w對應(yīng)的出進(jìn)劇 break; 1。進(jìn)mie進(jìn)制數(shù)據(jù)倍輸時，比如輜人55： 對應(yīng)ASC口碼字蓿:S 對應(yīng)1IJ進(jìn)制輸出：