串口基本應用開發(fā)無類庫

第33章串口基本應用開發(fā)(無類庫)目錄4.關鍵代碼解析2.實驗原理1.實驗描述3.實驗實現(xiàn)1.實驗描述【實驗目的】進一步理解并掌握串口的功能特性。掌握串口的通訊程序編寫。進一步掌握串口通訊無類庫的.NET實現(xiàn)?！緦嶒瀮热荨恳弧⑼ㄟ^串口線連接PC端的COM口與RFID實驗箱COM口；二、在RFID實驗箱的顯示屏上可以選擇低頻、高頻、超高頻模塊；三、在PC端打開配套資料的“\03.軟件與工具\02.可執(zhí)行程序\Dome15_串口基本應用開發(fā)_無類庫”中的可執(zhí)行程序，出現(xiàn)如圖33-1所示的實驗初始界面，串口號需選擇實際的串口，點擊“連接”；四、將低頻卡放置RFID實驗箱上的低頻天線模塊上（注意：波特率為115200），點擊“獲取低頻UID命令”，在“發(fā)送數(shù)據(jù)輸入框：”中顯示低頻卡中數(shù)據(jù)，點擊“發(fā)送”，在“接收數(shù)據(jù)輸出框：”會顯示RFID實驗箱返回的數(shù)據(jù)（注意：響應模式：輸出框會自動收到返回的數(shù)據(jù)；應答模式：需要點擊“接收”才會顯示返回數(shù)據(jù)），右側的信息框中會顯示對RFID實驗箱返回數(shù)據(jù)的解析，如圖33-2所示。圖33-1圖33-2五、將高頻卡放置RFID實驗箱上的高頻天線模塊上，點擊“獲取高頻卡命令”，在“發(fā)送數(shù)據(jù)輸入框：”中顯示高頻卡數(shù)據(jù)，點擊“發(fā)送”，在“接收數(shù)據(jù)輸出框：”會顯示RFID實驗箱返回的數(shù)據(jù)，右側框中會顯示對RFID實驗箱返回數(shù)據(jù)的解析。將超高頻卡放置RFID實驗箱上的超高頻天線模塊上，點擊“識別超高頻標簽命令”，在“發(fā)送數(shù)據(jù)輸入框：”中顯示超高頻卡數(shù)據(jù)，點擊“發(fā)送”，在“接收數(shù)據(jù)輸出框：”會顯示RFID實驗箱返回的數(shù)據(jù)，右側框中會顯示對RFID實驗箱返回數(shù)據(jù)的解析。目錄4.關鍵代碼解析2.實驗原理1.實驗描述3.實驗實現(xiàn)目錄4.關鍵代碼解析2.實驗原理1.實驗描述3.實驗實現(xiàn)2.實驗原理1．串口概念串口是計算機上一種非常通用設備通信的協(xié)議（不要與通用串行總線UniversalSerialBus或者USB混淆）。大多數(shù)計算機包含兩個基于RS232的串口。串口同時也是儀器儀表設備通用的通信協(xié)議；很多GPIB兼容的設備也帶有RS-232口。同時，串口通信協(xié)議也可以用于獲取遠程采集設備的數(shù)據(jù)。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）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)。它很簡單并且能夠實現(xiàn)遠距離通信。比如IEEE488定義并行通行狀態(tài)時，規(guī)定設備線總長不得超過20米，并且任意兩個設備間的長度不得超過2米；而對于串口而言，長度可達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)送線，（3）接收線。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。對于兩個進行通行的端口，以下這些參數(shù)必須匹配。a，波特率：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4800Hz。這意味著串口通信在數(shù)據(jù)線上的采樣率為4800Hz。通常電話線的波特率為14400，28800和36600。波特率可以遠遠大于這些值，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)。當計算機發(fā)送一個信息包，實際的數(shù)據(jù)不一定是8位的，標準的值是5、7和8位。如何設置取決于你想傳送的信息。比如，標準的ASCII碼是0～127（7位）。擴展的ASCII碼是0～255（8位）。如果數(shù)據(jù)使用簡單的文本（標準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，并且每一個設備有其自己的時鐘，很可能在通信中兩臺設備間出現(xiàn)了小小的不同步。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y束，并且提供計算機校正時鐘同步的機會。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)傳輸率也越慢。d，奇偶校驗位：在串口通信中一種簡單的檢錯方式。有四種檢錯方式：偶、奇、高和低。當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)有偶數(shù)或者奇數(shù)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。這樣使得接收設備能夠知道一個位的狀態(tài)，有機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、RS-232介紹RS-232（ANSI/EIA-232標準）是IBM-PC及其兼容機上的串行連接標準?？捎糜谠S多用途，比如連接鼠標、打印機或者Modem，同時也可以接工業(yè)儀器儀表。用于驅動和連線的改進，實際應用中RS-232的傳輸長度或者速度常常超過標準的值。RS-232只限于PC串口和設備間點對點的通信。RS-232串口通信最遠距離是50英尺。DB-9針連接頭-------------\

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-------從計算機連出的線的截面。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CTS（pin

8）：清除發(fā)送DSR（pin

6）：數(shù)據(jù)發(fā)送就緒DCD（pin

1）：數(shù)據(jù)載波檢測DTR（pin

4）：數(shù)據(jù)終端就緒地線：GND（pin

5）：地線其他RI（pin

9）：鈴聲指示3、RS-422介紹RS-422（EIARS-422-AStandard）是Apple的Macintosh計算機的串口連接標準。RS-422使用差分信號，RS-232使用非平衡參考地的信號。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的傳輸距離。在工業(yè)環(huán)境中更好的抗噪性和更遠的傳輸距離是一個很大的優(yōu)點4、RS-485介紹RS-485（EIA-485標準）是RS-422的改進，因為它增加了設備的個數(shù)，從10個增加到32個，同時定義了在最大設備個數(shù)情況下的電氣特性，以保證足夠的信號電壓。有了多個設備的能力，你可以使用一個單個RS-422口建立設備網(wǎng)絡。出色抗噪和多設備能力，在工業(yè)應用中建立連向PC機的分布式設備網(wǎng)絡、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。RS-485是RS-422的超集，因此所有的RS-422設備可以被RS-485控制。RS-485可以用超過4000英尺的線進行串行通信。DB-9

引腳連接------------- \

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-------從計算機連出的線的截面。RS-485和RS-422的引腳的功能：數(shù)據(jù)：TXD+（pin

8），TXD-（pin

9），RXD+（pin

4），RXD-（pin

5）握手：RTS+（pin

3），RTS-（pin

7），CTS+（pin

2），CTS-（pin

6）地線：GND

（pin

15、握手RS-232通行方式允許簡單連接三線：Tx、Rx和地線。但是對于數(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)應用已經足夠，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)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)SetXModem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已經滿了。為了暫時停止傳輸，接收方發(fā)送XOFF，典型的值是十進制19，即十六進制13，直到輸入buffer空了。一旦接收方準備好接收，它發(fā)送XON，典型的值是十進制17，即十六進制11，繼續(xù)通信。輸入buffer半滿時，LabWindows發(fā)送XOFF。此外，如果XOFF傳輸被打斷，LabWindows會在buffer達到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/DSR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）。當接收方準備好接收數(shù)據(jù)，它置高RTS線表示它準備好了，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）和DSR（Data

Set

Ready）。這些線主要用于Modem通信。例如：當Modem已經準備好接收來自PC的數(shù)據(jù)，它置高DTR線，表示和電話線的連接已經建立。讀取DSR線置高，PC機開始發(fā)送數(shù)據(jù)。一個簡單的規(guī)則是DTR/DSR用于表示系統(tǒng)通信就緒，而RTS/CTS用于單個數(shù)據(jù)包的傳輸。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Modem通信中非常通用。盡管它通常使用在Modem通信中，XModem協(xié)議也能夠直接在其他遵循這個協(xié)議的設備通信中使用。在LabWindows中，實際的XModem應用對用戶隱藏了。只要PC和其他設備使用XModem協(xié)議，在文件傳輸中就使用LabWindows的XModem函數(shù)。函數(shù)是XModemConfig，XModemSend和XModemReceive。XModem使用如下參數(shù)的協(xié)議：start_of_data、end_of_data、neg_ack、wait_delay、start_delay、max_tries、packet_size。這些參數(shù)需要通信雙方認定，標準的XModem有一個標準的定義：然而，可以通過XModemConfig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)送方使其準備接收數(shù)據(jù)。它開始嘗試發(fā)送，有一個超時參數(shù)start_delay；當超時的嘗試超過max_tries次數(shù)，或者收到接收方發(fā)送的end_of_data，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)目的補碼作為錯誤校驗、packet_size字節(jié)大小的實際數(shù)據(jù)包和進一步錯誤檢查的求和校驗值。在讀取數(shù)據(jù)后，接收方會調用wait_delay，然后向發(fā)送方發(fā)送響應。如果發(fā)送方沒有收到響應，它會重新發(fā)送數(shù)據(jù)包，直到收到響應或者超過重發(fā)次數(shù)的最大值max_tries。如果一直沒有收到響應，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packet_size個字節(jié)按包發(fā)送，當最后一個數(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)。這導致接收的數(shù)據(jù)比原數(shù)據(jù)多。在XModem情況下一定不要使用XON/XOFF，因為XModem發(fā)送方發(fā)出包的數(shù)目很可能增加到XON/OFF控制字符的值，從而導致通信故障。6.串口的基本知識串口數(shù)據(jù)線如圖3-3所示。本指導書所涉及的串口通訊傳輸格式均為8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，無校驗位；波特率默認115200bps。串口通訊的處理通訊方式的有“應答模式”和“響應模式”兩種方式：應答模式：就是發(fā)送后等待一定時間后接收，根據(jù)需要判斷接收數(shù)據(jù)是否有效。（上下位機控制使用比較多）。響應模式：是緩沖區(qū)內有數(shù)據(jù)就響應事件,接收處理。串口通訊步驟如圖3-4所示。3.實驗實現(xiàn)實驗步驟：第一步：硬件連接把連接RFID實驗箱的串口連接線直接連接至PC的串口，在RFID實驗箱觸摸彩屏選擇對應的識別模塊。第二步：創(chuàng)建串口應用程序圖33-3（1）打開VisualStudio2012，參照上一章節(jié)的實驗步