实验1 串口通信实验 - 图文

实验1 串口通信实验

【实验目的】

(1)了解串口的通信方式。

(2)掌握串口通信的原理，了解串口通信的编程的初步概念和相应函数，掌握一个具体开发平台下的串口编程。

【实验要求】

本实验将介绍串行通信的基本原理，以及在Windows 2000、Windows 98环境下用MFC实现串口(COM)通信的方法，并用串口通信实现简单的通讯协议。 思考题：

(1)串口通信与网络上的通信有什么不同?

(2)程序中SENDDATA这个union，起到什么样的作用?可不可以用其他类型来代替?

【实验原理】 一、什么是串口

在Windows应用程序的开发中，常常需要面临计算机(或单片机)与外围数据源设备进行通信的问题。设计一个相应的串口通信程序，完成数据通信任务，是一个不错的想法!串行端口的本质功能是作为CPU和串行设备问的编码转换器。当数据从CPU经过串行端口发送出

去时，字节数据转换为串行的位。而在接收数据时，串行的位又被转换为字节数据。 二、串口通信的过程

常用的DOS系统主要是工作在响应中断方式下。PC机串行通信程序大多利用其BIOS块的INT 14H中断，以查询串口的方式完成异步串行通信。与DOS响应中断的工作方式不同，在Windows环境(Windows NT、Windows 98、Windows2000)下，串口是系统资源的一部分。应用程序要使用串口进行通信。如果想要使用串口进行通信，则必须在使用之前向操作系统提出资源申请要求(打开串口)，通信完成后必须释放资源(关闭串口)。Windows系统函数已经包含了通信支持中断功能。Windows系统为每个通信设备开辟了用户定义的输入输出缓冲区(即读／写缓冲区)，数据进出通信口均由系统后台来完成，应用程序只需完成对输入输出区操作即可。

详细过程：每接收一个字符，系统产生一个低级硬件中断，Windows系统中的串行驱动程序就取得了控制权，并将接受到的字符放入输入数据缓冲区，然后将控制权返回正在运行的应用程序。如果输入缓冲区数据已满，串行驱动程序用当前定义的流控制机制通知发送方停止发送数据。队列中的数据按“先进先出”的次序处理。

Windows系统通过使用一个数据结构对串行口和串行通信驱动程序进行配置，该数据结构被称为设备控制块(Device Control Block)，简称DCB。 通常可按以下四步实现串行通信：

(1)按协议的设置初始化并打开串行口。这样做的目的是通知Windows本应用程序需要 这个串口，并让其封锁其他应用程序，使它们不能使用此串口。 (2)配置串行口。

(3)在串口上往返的传输数据，并在传输过程中进行校验。在编写程序时，主要的代码 集中在这一步。

(4)不需要此串口时，关闭串口，即释放串口以供其他应用程序使用。 以上四步的具体流程如图所示：

打开串口的方法一般有四种：

(1)以文件方式打开串口。这里使用的是Win32 API函数，所以无论在BCB或VC下都可以实现。具体的函数的意义可以参考Win32 API的帮助。这里有一个易于使用的BCB下的类，可以方便地使用串口。 (2)使用现成的控件。易于使用的是微软的MS CommFuncication控件，它是作为一个．ocx提供的。可以用Import ActiveX Control将它加入到BCB中，缺省是加载在ActiveX页中，就可以作为一个普通的BCB控件来使用了(也有不少第三方提供的其他硬件操作控件)。 (3)直接嵌入汇编法。利用vC的直接嵌入汇编功能，可以在VC程序中用汇编语言直接 对串口进行操作。这种方法可以把原来在DOS下开发的汇编程序经过修改后移植到VC中继 续使用。

【实验步骤】

(1)在MFC的应用程序向导里选择Dialog Based。以下均遵循默认选项。dialog面板布置控件如图所示。

(2)各控件的I【)和Caption如下表： Type Breton Button EditBox EditBox ComboBox Type EditBox EditBox ID IDC_BuTroN_SEND IDC_BUTTON_QUlT IDC_EDIT_SEND IDC Edrr_RECEIVE IDC_COMBO_COM ID IDC_EDIT_SEND IDC_EDIT_RECEIVE Caption Send Quit Variables CString CString 打开Class Wizard为各控件添加控制变量，如下表： (3)接下来为程序添加一个新类，该类用于控制串口的初始化及其超时控制等等。该类 名为：CcomStatus;

●其头文件为ComStams．h

●CComControl的实现文件中本文件中添加几个全局变量： BYTE XwCom=0x40；

BYTE sComl[5]，sCom2[MAXBLOCKLENGTH+12]，sCom3[MAXBLOCKLENGTH+12]； BYTE opation；

shortComNum； //串口ID CComControl：：CComControl() {

m_hCom=NULL；

m_bComId=(char)ComNum；//COM1

m_bBytcSize=8；

m_bStopBits=ONESTOPBIT； m_bParity=NOPARlTY； m_dwBaudRate=9600； m_bEvtChar=EVENTCHAR； m_fBinary=l;

m_bConnected=FALSE; m_bFlowCtrl=FC_XONXOFF; m_fXonXoff=FALSE; }

以下是重载的ComControl构造函数： CComConla-ol：：CComControl(BYTE bComId，BYTE bByteSiZC,BYTE bStopBitS． BYTE bParity，DWORD dwBaudRate'，‘WORD fChEVL’，chal\ DWORD fBinary) {

m_hCom=NULL： m_bComId=bComId;

m_bByteSize=bByteSize； m_bStopBitS=bStopBitS； m_bParity=bParity；

m_dwBaudRate=dwBaudRate; m_bEvtChar=-bEvtChar； m_fBinary=fBiIlary； m_bConnected=FALSE； m_bROWCtrl=FC_XoNXOFF； m_fXonXoff=FALSE；

OpenConnection函数：此函数用于设置相应参数。例如，超时控制参数CommTimeOuts、 OVERLAPED，确定通信COM口的ID。

SetupConnection函数：用于通过变量dcb对DCB属性进行操作，完成对串口各个属性的配置。在这里请注意参数设置的顺序，以及两个重要函数GetCommstate和SetCommState的使用。理解DCB结构的各个参数的意义是关键。通过计算机串口通信之前，必须根据监控设备的有关通信参数约定双方的通信方式，包括波特率的设置、奇偶校验及停止位的设置等。确定数据传输帧格式，确定UART操作方式。逐个对线路控制寄存器、波特率因子寄存器和MODEM寄存器进行写入操作。

接着，要查询发送流程，只要CPU检测到UART发送器保持寄存器为空，即向UART输出一个字符。发送方首先输出RTS和DTR有效，检测MODEM寄存器。只有收到DECshurude CTS、DSR有效，CPU才向UART输出一发送符。

然后，我们要查询接收流程。只要CPU检测到UART接收器数据准备就绪，即可从接收器数据寄存器中接收字符。接收方首先输出数据中断就绪有效(DTR=1)，然后检测MODEM状态寄存器·只有DSR=I，CPU才接收一字符。在API函数的串口通信方法中，DCB参数包含了这些参数的设置。我们只需得到串口的DCB结构变量即可。

IsConnccted函数用于判断连接成功; CloseConnection显式的关闭了串口文件; 我们在实验指导书中只提供了重要的函数，具体细节请同学们自行编写，在完成了程序的编辑之后，对其进行编译连接、运行。此实验过程需要两台计算机和一根串口线。实验比较简单，只实现了数字的传输。在阅读程序时，建议先掌握原理，对程序中的错误处理可以先略去不看，而只看关键代码。 注意：

串行通信程序的调试相对来说是比较麻烦的，一般可以采用以下步骤：

(1)检查连线是否正确。在三线制方式中，要注意“交叉”问题：还要注意握手信号线 14R

的正确连接。

(2)简单的用逻辑笔检查发接信号的有无(注意逻辑笔只能检查TrL信号。因此，检查 点一般为经接口芯片转换后的TXD，RXD)。

(3)在确认有接发信号的前提下，如果接发数据不正常，则重点应检查通信协议是否一 致，例如波特率的设置、奇偶校验、停止位数、通信的应答等设置。

(4)在只有单机的情况下的串口程序调试，可采用将串口的TXD与RXD直接相连的办 法，简单方便。

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