labview串口通信開(kāi)發(fā)實(shí)例

1、-. z.串口通信的根本概念串口通信的根本概念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？1，什么是串口？串口是計(jì)算機(jī)上一種非常通用設(shè)備通信的協(xié)議不要與通用串行總線Universal Serial Bus或者USB混淆。大多數(shù)計(jì)算機(jī)包含兩個(gè)基于RS232的串口。串口同時(shí)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(shí)，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)。串口通信的概念非常簡(jiǎn)單，串口按位bit發(fā)送和接收字節(jié)。盡管比按字節(jié)byte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(shí)用另一根線接收數(shù)

2、據(jù)。它很簡(jiǎn)單并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。比方IEEE488定義并行通行狀態(tài)時(shí)，規(guī)定設(shè)備線總常不得超過(guò)20米，并且任意兩個(gè)設(shè)備間的長(zhǎng)度不得超過(guò)2米；而對(duì)于串口而言，長(zhǎng)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(shí)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、停頓位和奇偶校驗(yàn)。對(duì)于兩個(gè)進(jìn)展通行的端口，這些參數(shù)必須匹配：a，波特率：這是一個(gè)衡量通信速度的參數(shù)。它表示每秒鐘傳送的bit的個(gè)數(shù)。例如300波特表示每秒鐘發(fā)送300個(gè)bit。當(dāng)我們提到時(shí)鐘周期

3、時(shí)，我們就是指波特率例如如果協(xié)議需要4800波特率，則時(shí)鐘是4800Hz。這意味著串口通信在數(shù)據(jù)線上的采樣率為4800Hz。通常線的波特率為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(shí)際數(shù)據(jù)位的參數(shù)。當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)送一個(gè)信息包，實(shí)際的數(shù)據(jù)不會(huì)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。比方，標(biāo)準(zhǔn)的ASCII碼是01277位。擴(kuò)展的ASCII碼是02558位。如果數(shù)據(jù)使用簡(jiǎn)單的文本標(biāo)準(zhǔn) ASCII碼，則每個(gè)數(shù)據(jù)包使用7位數(shù)據(jù)。每個(gè)包是指

4、一個(gè)字節(jié)，包括開(kāi)場(chǎng)/停頓位，數(shù)據(jù)位和奇偶校驗(yàn)位。由于實(shí)際數(shù)據(jù)位取決于通信協(xié)議的選取，術(shù)語(yǔ)包指任何通信的情況。c，停頓位：用于表示單個(gè)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(shí)的，并且每一個(gè)設(shè)備有其自己的時(shí)鐘，很可能在通信中兩臺(tái)設(shè)備間出現(xiàn)了小小的不同步。因此停頓位不僅僅是表示傳輸?shù)耐戤?，并且提供?jì)算機(jī)校正時(shí)鐘同步的時(shí)機(jī)。適用于停頓位的位數(shù)越多，不同時(shí)鐘同步的容忍程度越大，但是數(shù)據(jù)傳輸率同時(shí)也越慢。d，奇偶校驗(yàn)位：在串口通信中一種簡(jiǎn)單的檢錯(cuò)方式。有四種檢錯(cuò)方式：偶、奇、高和低。當(dāng)然沒(méi)有校驗(yàn)位也是可以的。對(duì)于偶和奇校驗(yàn)的情況，串口會(huì)設(shè)置校驗(yàn)位數(shù)據(jù)位后面的一位，用一個(gè)值確保傳輸

5、的數(shù)據(jù)有偶個(gè)或者奇?zhèn)€邏輯高位。例如，如果數(shù)據(jù)是011，則對(duì)于偶校驗(yàn)，校驗(yàn)位為0，保證邏輯高的位數(shù)是偶數(shù)個(gè)。如果是奇校驗(yàn)，校驗(yàn)位位1，這樣就有3個(gè)邏輯高位。高位和低位不真正的檢查數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)單置位邏輯高或者邏輯低校驗(yàn)。這樣使得接收設(shè)備能夠知道一個(gè)位的狀態(tài)，有時(shí)機(jī)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-232ANSI/EIA-232標(biāo)準(zhǔn)是IBM-PC及其兼容機(jī)上的串行連接標(biāo)準(zhǔn)?？捎糜谠S多用途，比方連接鼠標(biāo)、打印機(jī)或者M(jìn)odem，同時(shí)也可以接工業(yè)儀器儀表。用于驅(qū)動(dòng)和連線的改良，實(shí)際應(yīng)用中RS-232的傳輸長(zhǎng)度或者速度常常超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)的值。RS-232只限于PC

6、串口和設(shè)備間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信。RS-232串口通信最遠(yuǎn)距離是50英尺。DB-9針連接頭- 1 2 3 4 5 / 6 7 8 9 / -從計(jì)算機(jī)連出的線的截面。RS-232針腳的功能：數(shù)據(jù)： T*Dpin 3：串口數(shù)據(jù)輸出R*Dpin 2：串口數(shù)據(jù)輸入握手：RTSpin 7：發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求CTSpin 8：去除發(fā)送DSRpin 6：數(shù)據(jù)發(fā)送就緒DCDpin 1：數(shù)據(jù)載波檢測(cè)DTRpin 4：數(shù)據(jù)終端就緒地線：GNDpin 5：地線其他RIpin 9：鈴聲指示3，什么是RS-422？RS-422EIA RS-422-A Standard是Apple的Macintosh計(jì)算機(jī)的串口連接標(biāo)準(zhǔn)。RS-422

7、使用差分信號(hào)，RS-232使用非平衡參考地的信號(hào)。差分傳輸使用兩根線發(fā)送和接收信號(hào)，比照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(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)。4，什么是RS-485？RS-485EIA-485標(biāo)準(zhǔn)是RS-422的改良，因?yàn)樗黾恿嗽O(shè)備的個(gè)數(shù)，從10個(gè)增加到32個(gè)，同時(shí)定義了在最大設(shè)備個(gè)數(shù)情況下的電氣特性，以保證足夠的信號(hào)電壓。有了多個(gè)設(shè)備的能力，你可以使用一個(gè)單個(gè)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(shí)，串行連接會(huì)選擇RS-485。RS-485是R

8、S-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(guò)4000英尺的線進(jìn)展串行通行。DB-9 引腳連接- 1 2 3 4 5 / 6 7 8 9 / -從計(jì)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)：T*D+pin 8，T*D-pin 9，R*D+pin 4，R*D-pin 5握手：RTS+pin 3，RTS-pin 7，CTS+pin 2，CTS-pin 6地線：GND pin 15，什么是握手？RS-232通行方式允許簡(jiǎn)單連接三線：T*、R*和地線。但是對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸，雙方必須對(duì)數(shù)據(jù)定時(shí)采用使用一樣的波特率。盡管這種方法對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用已

9、經(jīng)足夠，但是對(duì)于接收方過(guò)載的情況這種使用受到限制。這時(shí)需要串口的握手功能。在這一局部，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*modem。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(shí)際數(shù)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：T*，R*和地線，因?yàn)榭刂谱址趥鬏斁€上和普通字符沒(méi)有區(qū)別，函數(shù)Set*Modem允許用戶使能或者制止用戶使用兩個(gè)控制字符*ON和O*FF。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(shí)停頓

10、傳輸，接收方發(fā)送*OFF，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*ON，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半滿時(shí)，LabWindows發(fā)送*OFF。此外，如果*OFF傳輸被打斷，LabWindows會(huì)在buffer到達(dá)75和90時(shí)發(fā)送*OFF。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T*和R*線一樣，RTS/CTS和DTR/DSR一起工作，一個(gè)作為輸出，另一個(gè)作為輸入。第一組線是RTSRequest to Send和CTSClear to Send。當(dāng)接收方準(zhǔn)備好接收數(shù)

11、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DTRData Terminal Ready和DSRData Set Ready。這些現(xiàn)主要用于Modem通信。使得串口和Modem通信他們的狀態(tài)。例如：當(dāng)Modem已經(jīng)準(zhǔn)備好接收來(lái)自PC的數(shù)據(jù)，它置高DTR線，表示和線的連接已經(jīng)建立。讀取DSR線置高，PC機(jī)開(kāi)場(chǎng)發(fā)送數(shù)據(jù)。一個(gè)簡(jiǎn)單的規(guī)則是DTR/DSR用于表示系統(tǒng)通信就緒，而RTS/CTS用于單個(gè)數(shù)據(jù)包的傳輸。在LabWindows，函數(shù)SetCTSMode使能或者制止使用硬件握手。如果CTS模式使能，LabWindows使用如下規(guī)則：當(dāng)PC發(fā)送數(shù)

12、據(jù)：RS-232庫(kù)必須檢測(cè)CTS線高后才能發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)PC接收數(shù)據(jù)：如果端口翻開(kāi)，且輸入隊(duì)列有空接收數(shù)據(jù)，庫(kù)函數(shù)置高RTS和DTR。如果輸入隊(duì)列90滿，庫(kù)函數(shù)置低RTS，但使DTR維持高電平。如果端口隊(duì)列近乎空了，哭喊數(shù)置高RTS，但使DRT維持高電平。如果端口關(guān)閉，庫(kù)函數(shù)置低RTS和DTR。c，*Modem握手：最后討論的握手叫做*Modem文件傳輸協(xié)議。這個(gè)協(xié)議在Modem通信中非常通用。盡管它通常使用在Modem通信中，*Modem協(xié)議能夠直接在其他遵循這個(gè)協(xié)議的設(shè)備通信中使用。在LabWindows中，實(shí)際的*Modem應(yīng)用對(duì)用戶隱藏了。只要PC和其他設(shè)備使用*Modem協(xié)議，在文件傳

13、輸中就使用LabWindows的*Modem函數(shù)。函數(shù)是*ModemConfig，*ModemSend和*ModemReceive。*Modem使用介于如下參數(shù)的協(xié)議：start_of_data、end_of_data、neg_ack、wait_delay、start_delay、ma*_tries、packet_size。這些參數(shù)需要通信雙方認(rèn)定，標(biāo)準(zhǔn)的*Modem有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的定義：然而，可以通過(guò)*ModemConfig函數(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(kāi)場(chǎng)嘗試發(fā)送，有一個(gè)超時(shí)參數(shù)start_delay；當(dāng)超時(shí)的嘗

14、試超過(guò)ma*_ties次數(shù)，或者收到接收方發(fā)送的start_of_data，發(fā)送方停頓嘗試。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(cuò)誤校驗(yàn)、packet_size字節(jié)大小的實(shí)際數(shù)據(jù)包，和進(jìn)一步錯(cuò)誤檢查的求和校驗(yàn)值。在讀取數(shù)據(jù)后，接收方會(huì)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(huì)重新發(fā)送數(shù)據(jù)包，直到收到響應(yīng)或者超過(guò)重發(fā)次數(shù)的最大值ma*_tries。如果一直沒(méi)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(gè)字節(jié)按包發(fā)送，當(dāng)最后一個(gè)數(shù)據(jù)包發(fā)送時(shí)，如果數(shù)據(jù)不夠放滿一個(gè)數(shù)據(jù)包

15、，后面會(huì)填充ASCII碼NULL0字節(jié)。這導(dǎo)致接收的數(shù)據(jù)比原數(shù)據(jù)多。在*Modem情況下一定不要使用*ON/*OFF，因?yàn)?Modem發(fā)送方發(fā)出包的數(shù)目很可能增加到*ON/OFF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擬 問(wèn)題: RS-232，RS-422以及RS-485串口的根本區(qū)別是什么？解答: 下面的表格比擬了：工作方式，驅(qū)動(dòng)器和接收器的總數(shù)，電纜的最大長(zhǎng)度及最大傳輸速率。RS-232 是大多數(shù)計(jì)算機(jī)通用的接口，比方1 和 2。注意，大多數(shù)計(jì)算機(jī)的接口1以及2并不是RS-422/RS-485。然而，RS-422 是蘋果Macinto

16、sh計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口。RS-485 是基于 RS-422的一種改良，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)。問(wèn)題: 串行通訊的根本架構(gòu)是什么？解答: 串口通訊架構(gòu)每一個(gè)異步串行系統(tǒng)的核心都是一個(gè)UART(通用異步接收機(jī)/發(fā)送機(jī)。UART不僅控制傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，相應(yīng)的電平，同時(shí)也控制通訊的速度。UART能夠存儲(chǔ)足夠的信息，所以保證了在電腦忙得時(shí)候，數(shù)據(jù)流也能連續(xù)傳輸。這對(duì)于同時(shí)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。我們大局部的串行卡都有一個(gè)輸入輸出的FIFO查看目錄了解詳細(xì)信息。FIFO的數(shù)據(jù)可以通過(guò)串行驅(qū)動(dòng)獲取。串行驅(qū)動(dòng)會(huì)自動(dòng)地把FIFO的數(shù)

17、據(jù)傳輸?shù)杰浖木彺妫@個(gè)緩存是可以在應(yīng)用軟件由用戶配置的比方，在LabVIEW您可以使用Serial Port Init VI來(lái)設(shè)置緩存去大小。讀接口的數(shù)據(jù)實(shí)際上包含從軟件緩存讀的過(guò)程。確認(rèn)硬件操作的回路測(cè)試有三種方式確認(rèn)串口的操作：LabVIEW，超級(jí)終端和LabWindows/CVI。這三種方式進(jìn)展回路測(cè)試是把串口的發(fā)送和承受引腳短接。第一步描述短接引腳的過(guò)程。LabVIEW的處理寫在下面，而超級(jí)終端和LabWindows/CVI的過(guò)程在本文后面的里。對(duì)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

18、引腳短接。這會(huì)把計(jì)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 23 4 5】。對(duì)于RS-485端口，電壓是差分的。因此，你必須短接T*D+和R*D+、T*D-和R*D-對(duì)于DB-9電纜，連接pin4到pin8和pin5到pin9；對(duì)于模塊化接口，連接pin2到pin6和pin3到pin7；對(duì)于bicon接頭，連接pin1到pin5和pin2到pin4。確保你的軟件配置為4線模式。在LabVIEW中應(yīng)用串口第一局部使用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：VI名稱VI功能

19、VISA Configure Serial Port初始化VISA resource name指定的串口通訊參數(shù)VISA Write將輸出緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)發(fā)送到VISA resource name指定的串口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(jì)算機(jī)內(nèi)存中VISA Serial Break向VISA resource name指定的串口發(fā)送一個(gè)暫停信號(hào)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完畢與VISA resource n

20、ame指定的串口資源之間的會(huì)話VISA Set I/O Buffer Size設(shè)置VISA resource name指定的串口的輸入輸出緩沖區(qū)大小VISA Flush I/O Buffer清空VISA resource name指定的串口的輸入輸出緩沖區(qū)二、使用說(shuō)明在LabVIEW環(huán)境中使用串口與在其它開(kāi)發(fā)環(huán)境中開(kāi)發(fā)過(guò)程類似，根本的流程框圖如下。圖1、串口操作數(shù)據(jù)流圖首先需要調(diào)用VISA Configure Serial Port完成串口參數(shù)的設(shè)置，包括串口資源分配、波特率、數(shù)據(jù)位、停頓位、校驗(yàn)位和流控等等。圖2、初始化串口如果初始化沒(méi)有問(wèn)題，就可以使用這個(gè)串口進(jìn)展數(shù)據(jù)收發(fā)。發(fā)送數(shù)據(jù)使用VI

21、SA 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)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)到達(dá)要求的字節(jié)數(shù)。當(dāng)然也可以分批讀取接收緩沖區(qū)或者只從中讀取一定字節(jié)的數(shù)據(jù)。圖3、從串口發(fā)送數(shù)據(jù)圖4、從串口接收數(shù)據(jù)在*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(shí)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

22、沖區(qū)。在串口使用完畢后，使用VISA Close完畢與VISA resource name指定的串口之間的會(huì)話。圖5、設(shè)置緩沖區(qū)大小圖6、清空緩沖區(qū)圖7、完畢會(huì)話/線程具體的例子可以參考：e*amplesinstrsmplserl.llb。第二局部使用MSM控件在LabVIEW中使用MSM控件，與在VC、VB中使用一樣。同樣可以使用中斷方式進(jìn)展接收。具體的例子可以發(fā) 索取。圖8、使用控件的串口收發(fā)程序圖9、程序數(shù)據(jù)流圖首先通過(guò)LabVIEW的工具菜單Tools Advanced Import Active* Controls將Microsoft的串口控件-Microsoft municatio

23、ns Control，version 6.0”添加到LabVIEW環(huán)境中，存放在缺省路徑即可，這樣在User Controls Palette里面可以找到這個(gè)控件。圖10、添加Active*控件菜單圖11、選擇添加用戶控件圖12、用戶控件將串口控件 放置在Front Panel上，在框圖程序中用控件屬性對(duì)其進(jìn)展編程，實(shí)現(xiàn)所需要的功能。注意：一個(gè)串口資源要有一個(gè)MSM控件與之相對(duì)應(yīng)。第三局部 考前須知一、串口通訊的波特率設(shè)置要準(zhǔn)確，比方要求9600的波特率，則晶振應(yīng)選擇11.0593MHz或其倍數(shù)。二、由于通常情況下LabVIEW串口VI接收或發(fā)送的都是字符串Normal，所以如果需要發(fā)送或接收十六進(jìn)制數(shù)值He*，請(qǐng)?jiān)诎l(fā)送或接收之前進(jìn)展必要的轉(zhuǎn)換。2.1、數(shù)值型數(shù)據(jù)的處理方法：、1、如果這些數(shù)據(jù)是靜態(tài)的，也就說(shuō)在程序設(shè)計(jì)階段要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)就已經(jīng)確定了，在這種情況下，首先設(shè)置VIS