闡述VB串口編程技術要領

1、闡述VB串口編程技術要領摘要：串口通信因為其簡單，靈活易用，在許多領域有著廣闊的應用前景。本文在深入了解串口通訊技術的基礎上，結合自身的工程實踐經驗，闡述了VB串口編程的技術要點。并結合一個通訊實例，分析通訊的具體實現(xiàn)，給相關領域的研究人員提供值得參考的信息。 關鍵詞：串口；RS232；API；Pcomm；Mscomm；通信程序 現(xiàn)在通訊方式越來越多，速度越來越快，但串行通訊由于自身價格低、協(xié)議透明、硬件投資少、軟件編程簡單等諸多優(yōu)點在遠程數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、通信及控制領域里一直占據(jù)著極其重要的地位。它不僅沒有因為時代的進步而被淘汰，反而在規(guī)格上越來越完善、應用越來越廣，長久不衰。 一、串口通信的

2、通信機理 PC串行通信是指直接對串行端口的UART(PC機的通用異步收發(fā)器，也叫異步通信適配器，是PC機用于異步通信的接口)進行編程實現(xiàn)的通信。PC機每個UART中的INS8250中有10個可編程的單字節(jié)寄存器，可用于控制、監(jiān)視操作串行端口，COM1的寄存器地址3F8H-3FEH，COM2的寄存器地址為2F8H-2FEH。10個寄存器由7個地址訪問，其中5個寄存器的訪問條件是先設置3FBH線路控制寄存器的最高位為“1”，該位也稱為DLAB狀態(tài)位。 一般說來，PC機都有一個或多個串行端口，它們依次為Com1、Com2。這些串口提供了外部設備與PC進行數(shù)據(jù)傳輸和通信的通道，在CPU和外設之間充當了

3、解釋器的角色。當字符數(shù)據(jù)從CPU發(fā)送給外設時，這些字符數(shù)據(jù)將被轉換成串行比特流數(shù)據(jù)；而當接受數(shù)據(jù)時，從外界進來的比特流數(shù)據(jù)被轉換成字符數(shù)據(jù)傳遞給CPU進行處理。在操作系統(tǒng)方面，Windows用通信驅動程序(COMM.DRV)調用API函數(shù)發(fā)送和接受數(shù)據(jù)。當用通信控件或聲明調用API函數(shù)時，它們由COMM.DRV解釋并傳遞給設備驅動程序。 作為一個VB程序員，要編寫串口通信程序，只需知道通信控件提供給Windows通信API函數(shù)的接口即可，換言之，只需設定和監(jiān)視通信控件的屬性和時間即可。 二、串行通訊接口RS-232 前一章節(jié)討論了串口通訊的通信機理，但為了實現(xiàn)具體的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、通信功能，必

4、須了解具體的串口形式。目前使用最廣泛的串行接口有兩種：RS-232和RS-485。本文著重討論RS-232，RS-485不作介紹。 RS-232C標準的全稱是EIA-RS-232C標準，其中EIA代表美國電子工業(yè)協(xié)會，RS代表推薦標準，232是標識號，C代表RS232的最新一次修改(1969年)，在這之前，有RS232A、RS232B協(xié)議。它規(guī)定連接電纜和機械、電氣特性、信號功能及傳送過程。EIA-RS-232C定義了按位串行傳輸?shù)臄?shù)據(jù)終端設備(DTE)和數(shù)據(jù)通訊設備(DCE)之間的接口信息。RS-232C是從DTE或計算機串行接口角度來定義引腳信號的。 目前RS-232是PC機與通信工業(yè)中應

5、用最廣泛的一種串行接口。RS232被定義為一種在低速率串行通訊中增加通訊距離的單端標準。RS232采取不平衡傳輸方式，即所謂的單端通訊。 DB9(9針串口)的接線方式如下：1腳，數(shù)據(jù)載波檢測DCD；2腳，接收數(shù)據(jù)RXD；3腳，發(fā)送數(shù)據(jù)TXD；4腳，數(shù)據(jù)終端準備DTR；5腳，信號地GND；6腳，數(shù)據(jù)設備就緒DSR；7腳，請求發(fā)送RTS；8腳，清除發(fā)送CTS；9腳，振鈴指示DELL。 DB25(25陣串口)，常用的針腳也有9個，且和DB9可以一一對應，具體接線方式為：8腳，數(shù)據(jù)載波檢測DCD；3腳，接收數(shù)據(jù)RXD；2腳，發(fā)送數(shù)據(jù)TXD；20腳，數(shù)據(jù)終端準備DTR；7腳，信號地GND；6腳，數(shù)據(jù)設備

6、就緒DSR；4腳，請求發(fā)送RTS；5腳，清除發(fā)送CTS；22腳，振鈴指示DELL。 一般來說，對于要求不太高的場合，使用接收數(shù)據(jù)RXD，發(fā)送數(shù)據(jù)TXD，信號地GND三個腳即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。如果要求有硬件流控制，則必須使用DTR、DSR、RTS和CTS這四個腳。 值得注意的是RS-232C是用正負電壓來表示邏輯狀態(tài)，與TTL以高電平表示邏輯狀態(tài)的規(guī)定不同。因此，為了能夠與計算機接口或終端的TTL器件連接，必須在RS-232C與TTL電路之間進行電平和邏輯關系的變換。目前較為廣泛地使用集成電路轉換器件，如MC1489、SN75150芯片可完成TTL電平到EIA電平的轉換，而MC1489、SN751

7、54可實現(xiàn)EIA電平到TTL電平的轉換。 三、三種讀取串口數(shù)據(jù)的方式 目前通用的串口通訊的軟件實現(xiàn)方式有3種，本文都進行詳細的介紹，它們各有自身的優(yōu)缺點，讀者在編程時可根據(jù)具體的情況選擇合適的方式。 3.1利用Mscomm控件 VB提供的這個通信控件“隱藏”了大部分串口通信的底層運行過程，程序員只需編寫少量的代碼就可以完成軟件的開發(fā)過程。在通信數(shù)據(jù)量不大，通信要求不是很高的情況下建議采取此方式。 利用Mscomm控件實現(xiàn)通信最需要掌握的就是它的幾個主要屬性，下面選取其中重要的進行介紹，其余的可以參考相關資料。 (1)Settings屬性：以字符串的形式設置并返回波特率、奇偶校驗位、數(shù)據(jù)位、停止

8、位。這個屬性很重要，針對不同的終端設備需要根據(jù)設備的具體情況進行調整(比如日本的設備不同于美國的設備，通常會采用奇校驗)。 (2)InputMode屬性：設置接收數(shù)據(jù)的類型，0為文本格式，1為二進制格式。 (3)Input屬性：讀取并刪除接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)流。 (4)Output屬性：向發(fā)送緩沖區(qū)傳送一數(shù)據(jù)流。 (5)Rthreshold屬性：該屬性為一閥值，它確定當接收緩沖區(qū)內的字節(jié)個數(shù)達到或超過該值后就產生代碼為ComEvReceive的OnComm事件。 (6)Handshaking屬性：設置和返回握手協(xié)議，即計算機內部CPU與串口之間的通訊協(xié)議，保證在緩沖區(qū)過載時數(shù)據(jù)不會丟失。這個屬性

9、在保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性方面有很大的作用，共有四個選項，分別表示：無流控制；軟件流控制；硬件流控制；軟硬件流控制。采用硬件流控時，要求串口之間和電纜支持硬件握手，在自己制作串口通信線時，有關硬件握手的線RTS、CTS、DSR、DTR要連接正確。 在正確設置這些屬性的基礎上，剩下的就是打開串口，通過串口發(fā)送及接受數(shù)據(jù)了。本文后續(xù)章節(jié)利用一個實例詳細講解了這些屬性的設置及具體代碼。 3.2直接調用Win32API通信函數(shù) 直接調用WindowsAPI函數(shù)，可以清楚地理解串口通信的機制，根據(jù)需要靈活地配置串口的各種參數(shù)和屬性，而且直接調用低層API函數(shù)，通信效率比較高，但付出的代價就是程序較復雜，編程

10、周期長，適合于大型通信程序及通訊質量要求較高的場合。 在32位的Windows系統(tǒng)中，串口通信是作為文件處理的，串口操作一般為打開、關閉、讀取、寫入等操作，相應的WindowsAPI函數(shù)如下： (1)CreateFile()函數(shù)：實現(xiàn)串口的初始化并打開串口，返回串口句柄資源以供后續(xù)進程調用。 (2)CloseFile()函數(shù)：關閉串口，串口是非共享資源，應用程序以獨占方式使用，通信結束應立即關閉。 (3)ReadFile()函數(shù)：從串口輸入緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)流。 (4)WriteFile()函數(shù)：向串口輸出緩沖區(qū)發(fā)送數(shù)據(jù)。 (5)GetCommState()函數(shù)：獲取串口的當前配置。 (6)Set

11、CommState()函數(shù)：重新分配串口資源的各個參數(shù)。 由于WindowsAPI函數(shù)大部分是用C或C+編寫，所以在VisualBasic6.0中調用WindowsAPI函數(shù)之前必須先在模塊級代碼上用Declare語句對所調用的函數(shù)和用到的數(shù)據(jù)結構進行聲明，具體的函數(shù)聲明及數(shù)據(jù)結構請參考朱友芹編新編WindowsAPI參考大全。 3.3調用第三方函數(shù)庫(如Pcomm函數(shù)庫) DLL(DynamicLinkLibrary)動態(tài)鏈接庫是一種可以被VB語言調用的程序模塊。DLL中包含的可執(zhí)行代碼不能單獨執(zhí)行，而應由Windows應用程序調用執(zhí)行。一般數(shù)據(jù)采集卡的供應商都會提供該采集卡的DLL庫函數(shù)，

12、使用這些DLL庫函數(shù)，可以做到程序代碼共享，減少程序的編寫工作量。用戶不需要知道這些代碼的實現(xiàn)細節(jié)，只需要了解調用函數(shù)的參數(shù)和函數(shù)處理后的返回值。 Pcomm函數(shù)庫是由臺灣Moxa公司為開發(fā)串口通信程序提供的一套函數(shù)庫。通過對WindowsAPI函數(shù)的進一步封裝，提供50多個串口操作函數(shù)。覆蓋了Windows操作系統(tǒng)下幾乎所有異步通信的問題，可以簡潔的開發(fā)多線程通訊程序。采用該庫，通信的可靠性與使用MSComm32控件比較有了明顯提高，而相對直接使用Win32API函數(shù)編程則降低了程序開發(fā)難度，縮短了程序開發(fā)周期。 這種方式上述直接調用WindowsAPI函數(shù)有相似之處，但也有明顯的差異。AP

13、I函數(shù)常采取的方法是在串口監(jiān)視線程中設置串口通信事件掩碼及重疊機制，允許程序在后臺等待串口通信事件。通過WaitCommEvent檢測特定的串行通信事件。而在Pcomm中，可以采用中斷處理的方式，為各種事件指定相應的中斷處理函數(shù)，如接收到一定數(shù)目的字符，接收到結束字符，接收到中止信號以及發(fā)送緩沖區(qū)為空等；同時還可以采用線程控制的方式，直接采用庫中的sio_read()和sio_write()函數(shù)讀寫串口。 Pcomm.DLL中的函數(shù)按功能分為6項：端口設置、數(shù)據(jù)發(fā)送與接收、串口狀態(tài)檢測、事件服務、文件傳輸、雜項。Pcomm.DLL中主要的函數(shù)介紹如下。 sio_open：打開端口；sio_cl

14、ose：關閉端口。 sio_ioctl：設置端口參數(shù)，如波特率等。 sio_read：從端口接收數(shù)據(jù)；sio_write向端口發(fā)送數(shù)據(jù)。 sio_iqueue：得到接收緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)長度。 sio_oqueue：得到發(fā)送緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)長度。 Pcomm在串口通信中的功能十分強大，但基于篇幅的考慮，在此不便贅述，讀者可參考相關書籍或Pcomm自帶的幫助文檔。 四、串口通訊的錯誤及處理 由于外界干擾或電壓波動等原因，串口通訊可能會出現(xiàn)錯誤，如接受緩沖區(qū)溢出，奇偶校驗錯誤等。為了處理這些錯誤，在Mscomm控件中就提供了一個OnComm事件，它可以捕獲通信時發(fā)生的串口事件和錯誤信息，自動轉入事件處理

15、程序。在OnComm事件中，CommEvent屬性是OnComm事件的指示，下面簡單介紹幾個重要的CommEvent屬性值。 ComEventBreak：表示收到一個中斷信號； ComEventFrame：表示硬件檢測到一個數(shù)據(jù)幀錯誤； ComEvenRxover：表示接收緩沖區(qū)溢出； ComEventTxFull：表示輸出緩沖區(qū)已滿； ComEvReceive：表示接手到了Rthreshold個字符； ComEvEOF：表示接受到了EOF字符(ASCII字符26)。 編程時用SelectCase語句，根據(jù)不同的CommEvent屬性值，去執(zhí)行不同的處理程序。 除了以上所述的通訊錯誤外，在串口

16、通信時，如果數(shù)據(jù)傳輸突然中斷，對串口的讀寫操作可能會進入無限期的等待狀態(tài)，為避免這種情況發(fā)生，必須設置串口讀寫操作的等待時間，等待超時后，串口的讀寫操作將被主動放棄，這樣即使數(shù)據(jù)傳輸突然中斷程序也不會被掛起或阻塞。可以根據(jù)具體要求規(guī)定串口讀寫操作的最長時間值，即串口讀寫必須在這段時間內完成，否則提示串口操作失敗。 五、串口通訊實例 本實例是一個采集設備電流及功率的通訊程序，采集儀為橫河WT230數(shù)字功率計，因為要采集的數(shù)據(jù)量不大，且工程結構簡單，故采用Mscomm控件的形式進行串口讀寫操作。 具體實現(xiàn)步驟如下： (1)在窗體Form上添加兩個重要的控件：Timer1和Mscomm1； (2)在

17、程序的Form_Load事件過程中添加如下代碼： mPort=1使用COM1端口 MSComm1.Setting=“9600，o，8，1”設置通信口參數(shù)，注意是奇校驗，具體的校驗方式要視具體的儀器而定 MSComm1.InputMode=comInputModeBinary設置接收模式為二進制形式，注意一般對于數(shù)據(jù)采集這類設備通信，都應該設置為二進制形式 MSComm1.PortOpen=True參數(shù)設置好后打開端口 MSComm1.HandShaking=2-comRTS設置為硬件流控制，可以有效避免數(shù)據(jù)丟失的情況發(fā)生 (3)程序開始后在一定情況設置Timer1.Enabled屬性值為Tru

18、e激活Timer1_Time事件，可以在固定的時間間隔下執(zhí)行Timer1_Timer過程中的代碼程序，完成數(shù)據(jù)采集。在Timer1_Timer過程中添加如下代碼： MSComm1.Output=“COMMUNICATE：WAIT1”+Chr(13)+Chr(10) MSComm1.Output=“MEASURE：NORMAL：VALUE?”+Chr(13)+Chr(10) 上述語句是將讀取指令發(fā)送到串口輸出緩沖區(qū)(注意每個命令字符串后都要加上回車和換行符Chr(13)+Chr(10)，再由系統(tǒng)將其自動發(fā)送給通過RS232通信線與計算機端口連接的WT230數(shù)字功率計，功率計在接收到命令字符串后，

19、經過自身的單片機處理，就自動地把它測到的電壓、電流、功率數(shù)據(jù)以固定的格式和字符形式通過RS232通信線傳回至計算機，計算機程序從輸入緩沖區(qū)讀取這些字符數(shù)據(jù)并利用VB字符處理函數(shù)(如Val，InStr)進行處理就得到了所要的數(shù)據(jù)，下面是具體的程序代碼。 Dimbytinput()asbyte注意要將bytinput定義為不定長數(shù)組 DimstrtemAsString DimiasInteger bytinput=MSComm1.Input將輸入緩沖區(qū)數(shù)據(jù)讀入給字節(jié)型數(shù)組bytinput Fori=0ToUBound(bytinput) strtem=strtem+Chr(bytinput(i)字節(jié)數(shù)組中的ASCII碼值轉換成