金剛石合成控制系統(tǒng)中多串口通信技術(shù)的設(shè)計與實現(xiàn)

1、    金剛石合成控制系統(tǒng)中多串口通信技術(shù)的設(shè)計與實現(xiàn)摘要：通過多串口通信技術(shù)在金剛石合成控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，討論了32位Windows操作系統(tǒng)下，VC多串口通信技術(shù)的設(shè)計與實現(xiàn)方法，并運用面向?qū)ο蠓椒ê投嗑€程技術(shù)設(shè)計了一個比較完善的串口通信類。闡述了用VC開發(fā)上位機與PLC之間的串口通信程序設(shè)計方法和實現(xiàn)技術(shù)。 關(guān)鍵詞：串口通信；面向?qū)ο蠓椒ǎ欢嗑€程；PLC引言傳統(tǒng)的金剛石合成機控制系統(tǒng)是由一個和一個可顯示終端構(gòu)成。這種傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)一般具有如下缺點：() 系  摘要：通過多串口通信技術(shù)在金剛石合成控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，討論了32位Win

2、dows操作系統(tǒng)下，VC多串口通信技術(shù)的設(shè)計與實現(xiàn)方法，并運用面向?qū)ο蠓椒ê投嗑€程技術(shù)設(shè)計了一個比較完善的串口通信類。闡述了用VC開發(fā)上位機與PLC之間的串口通信程序設(shè)計方法和實現(xiàn)技術(shù)。   關(guān)鍵詞：串口通信；面向?qū)ο蠓椒?；多線程；PLC引言傳統(tǒng)的金剛石合成機控制系統(tǒng)是由一個和一個可顯示終端構(gòu)成。這種傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)一般具有如下缺點：() 系統(tǒng)所有的工作都由完成，其控制精度較差，致使合成的金剛石質(zhì)量較差；() 顯示終端的平面尺寸過小，這一方面使得操作人員觀察系統(tǒng)的狀態(tài)很不方便，另一方面?也常常會引起誤操作；() 金剛石合成工藝復(fù)雜，需控制的參數(shù)很多，但原控制系統(tǒng)不能

3、對參數(shù)進行保存，這樣在根據(jù)不同產(chǎn)品和工藝要求對部分參數(shù)進行調(diào)整時，每次都必須重新設(shè)置所有的參數(shù)，操作非常麻煩；（） 界面不友好；（）不能通過控制系統(tǒng)自動考核操作人員的工作質(zhì)量。為了提高控制精度、方便操作，開發(fā)新的控制系統(tǒng)迫在眉睫。筆者針對以上問題，將與有機結(jié)合在一起，開發(fā)了一套新的控制系統(tǒng)。通過該系統(tǒng)可在上位機（）和之間通過與進行大量串口通信。串口通信分析在位系統(tǒng)下使用開發(fā)串口通信程序通常有如下種方法： （）使用公司提供的名為的通信控件； （）直接使用應(yīng)用程序接口（）；（）自行設(shè)計一個串口通信類；（）通過開發(fā)一個控件來實現(xiàn)串口通信功能。在上述幾種方法中，實際上還是使用 函數(shù)

4、，然后把串口通信的細節(jié)給封裝起來，同時提供給用戶幾個簡單的接口函數(shù)。上述幾種方法各有優(yōu)缺點，但在實際情況下，大多數(shù)編程人員喜歡使用函數(shù)自行設(shè)計串口通信類。用 函數(shù)進行串口通信的編程流程如圖所示。其中打開串口是確定串口號與串口的打開方式；初始化串口用于配置通訊的波特率、每字節(jié)位數(shù)、校驗位、停止位和讀寫超時等；讀寫串口用于向串口進行發(fā)送數(shù)據(jù)和從串口接收數(shù)據(jù)；關(guān)閉串口用于將串口關(guān)閉并釋放串口資源（系統(tǒng)下串口是系統(tǒng)資源）。由于絕大多數(shù)控制系統(tǒng)中串口通信是比較費時的，而且監(jiān)控系統(tǒng)還要進行數(shù)據(jù)處理和顯示等，所以一般采用多線程技術(shù)，并用（）函數(shù)創(chuàng)建輔助線程來管理串口通信，這樣，主進程就能在進行串口讀寫的同時

5、，處理數(shù)據(jù)并完成用戶指令的響應(yīng)，但是設(shè)計時一定要處理好數(shù)據(jù)的共享問題。串口讀寫既可以選擇同步、異步方式，也可以選擇查詢、定時讀寫和事件驅(qū)動方式。由于同步方式容易造成線程阻塞，所以一般采用異步方式；而查詢方式要占用大量的時間，所以一般采用定時讀寫或者事件驅(qū)動方式，事件驅(qū)動方式相關(guān)文獻較多，故此重點討論定時讀寫方式。定時讀寫方式就是上位機向下位機發(fā)送固定格式的數(shù)據(jù)，在下位機收到后向上位機返回狀態(tài)信息數(shù)據(jù)。由于數(shù)據(jù)的傳輸需要時間，所有上位機發(fā)送數(shù)據(jù)后就調(diào)用（）函數(shù)進行休眠，休眠的時間可根據(jù)需要進行不同的設(shè)置。這樣，可以節(jié)省時間，以使系統(tǒng)能夠很好地進行監(jiān)控工作和處理其它事務(wù)。串口通信的設(shè)計與實現(xiàn)筆者在

6、系統(tǒng)下，采用面向?qū)ο蟮姆椒ê投嗑€程技術(shù)，并使用 作為編程工具開發(fā)了一個通用串口通信類，該類封裝了串口通信的基本數(shù)據(jù)和方法，下面給出類的簡單介紹。類頭文件中的主要成員變量和成員函數(shù)如下： : _; _; _; _;:(); ? 構(gòu)造函數(shù)(); ? 析構(gòu)函數(shù)() 函數(shù)實現(xiàn)初始化串口 ( “”, , , , , , , , ); ();? 獲得參數(shù)()函數(shù)實現(xiàn)設(shè)置參數(shù) ( , , , ); ()函數(shù)獲得超時參數(shù) (); ()函數(shù)設(shè)置超時參數(shù) ( , , , ); ()函數(shù)實現(xiàn)寫串口操作 ( ,); ( ); 讀串口操作 ();? 關(guān)閉串口;下面對該類的重要函數(shù)作以說明： (）在構(gòu)造函數(shù)（）

7、中已對該類的數(shù)據(jù)成員進行了初始化操作。（）初始化串口函數(shù)（）函數(shù)用于完成串口的初始化工作，包括打開串口、設(shè)置參數(shù)、設(shè)置通信的超時時間等。打開串口使用（）函數(shù)，其中（）函數(shù)中的第一個參數(shù)為要打開的串口，通常將該參數(shù)賦給（）函數(shù)中的第一個參數(shù)；設(shè)置參數(shù)應(yīng)調(diào)用該類中的（）函數(shù)，并將（）函數(shù)中的第至第參數(shù)賦給（）函數(shù)；設(shè)置通信的超時時間應(yīng)調(diào)用該類中的（）函數(shù)，并將（）函數(shù)中的第至第參數(shù)賦給（）函數(shù)。另外，該串口是系統(tǒng)資源，應(yīng)該根據(jù)不同要求對其安全屬性進行設(shè)置。（）（）函數(shù)用于設(shè)置參數(shù)，包括傳輸?shù)牟ㄌ芈?、是否進行奇偶校驗、每字節(jié)長度以及停止位等。（）（）函數(shù)用于設(shè)定訪問的超時值，根據(jù)設(shè)置的值可以計算出總

8、的超時間隔。前面兩個參數(shù)用來設(shè)置讀操作總的超時值，后面兩個參數(shù)用來設(shè)置寫操作總的超時值。（）（）函數(shù)用來完成向串口寫數(shù)據(jù)。由于該系統(tǒng)需要對多個串口進行通信，所以首先應(yīng)把串口號作為參數(shù)傳遞給該函數(shù)；接著該函數(shù)把按參數(shù)傳遞過來的、要發(fā)送的數(shù)據(jù)進行編碼（也就是加入校驗，這樣能減少誤碼率），然后再調(diào)用 函數(shù)（）并把數(shù)據(jù)發(fā)送到串口。（）（）函數(shù)用來完成從串口讀數(shù)據(jù)，由于有多個串口，所以應(yīng)把串口作為參數(shù)傳遞進來，然后調(diào)用函數(shù)（），并把下位機發(fā)送到串口，數(shù)據(jù)讀出來放到緩存里面，接著對數(shù)據(jù)進行處理以將其變換成字符串（）類型并返回。（）（）函數(shù)主要用于獲得串口的當前配置，可通過調(diào)用函數(shù)（）來實現(xiàn)，然后再進行相應(yīng)

9、的處理。（）（）函數(shù)用于獲得訪問超時值。（）（）函數(shù)可用來關(guān)閉串口。因為在系統(tǒng)中串口是系統(tǒng)資源，因而在不用時，應(yīng)將其釋放掉，以便于其它進程對該資源的使用。 基于串口通信的金剛石合成控制金剛石合成控制系統(tǒng)采用主從式控制方式，上位機為微機、下位機為。上位機的主要功能是對系統(tǒng)進行實時監(jiān)控，下位機的主要功能是對系統(tǒng)進行實時控制。上位機采用 操作系統(tǒng)，其監(jiān)控程序可用開發(fā)，上、下位機之間通過與串口進行通信，它們之間采用的通信波特率為，無奇偶校驗，每字節(jié)位，并有位停止位。上、下位機之間傳送的數(shù)據(jù)格式可自己定義。由于傳輸數(shù)據(jù)時可能會引起錯誤，所以加入了校驗算法。該系統(tǒng)通過上位機向下位機發(fā)送數(shù)據(jù)，下位機收到后就

10、把當前系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)返回給上位機。由于該系統(tǒng)中所控制的參數(shù)具有遲滯性，所以應(yīng)采用定時發(fā)送數(shù)據(jù)的方法來采集現(xiàn)場狀態(tài)信息。上位機編程時，可用生成一個對話框類型的程序框架，然后將自己編寫的類加入到該工程中，并在主界面類?中添加一個類的成員變量。當監(jiān)控系統(tǒng)開始工作時，可用?函數(shù)創(chuàng)建輔助線程來管理串口通信，當調(diào)用類中的? ?函數(shù)向串口發(fā)送數(shù)據(jù)后，可調(diào)用? ?函數(shù)使輔助線程休眠一段時間，以便使有充分的時間返回數(shù)據(jù)；接著再調(diào)用類中的（）函數(shù)并從串口讀數(shù)據(jù)，然后再調(diào)用（）函數(shù)使輔助線程再休眠一定的時間。這樣設(shè)計后，當進行串口通信時，主線程就能繼續(xù)完成監(jiān)控功能和處理其他事務(wù)。輔助線程函數(shù)的主要代碼如下： （ ） （）? ； ；如果初始化串口失敗返回（?。ā啊保ā按蜷_串口失敗”）； ；循環(huán)讀寫串口，直到結(jié)束（）這里把要發(fā)送的數(shù)據(jù)傳送給變量向串口寫數(shù)據(jù)(，);讓輔助線程休眠();從串口讀數(shù)據(jù)并賦給變量();這里把從串口得到的數(shù)據(jù)進行處理結(jié)束語運用面向?qū)ο蠓椒ê投嗑€程技術(shù)設(shè)計的通用串口通信類類，通過對 函數(shù)的封裝使串口通信變得簡單方便、容