串口通信86186.docx
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串口通信86186
3.2.4LabVIEW温湿度串口通讯
1串行通讯
终端与计算机之间或者计算机与计算机之间进行交换信息时，通常采用的是并行通讯的方式，但是微型机相互通讯，特别是远距离通讯中，并行通讯已显得无能为力。
因此随着微型计算机技术的发展，除了采用并行通讯方式之外，还经常采用串行通讯方式。
并行通讯是指数据的各位同时进行传送，其优点是传送数据速度快，缺点是有多少位数据就需要多少根传输线，这在数据位数较多，传送距离较远时就不宜采用。
串行通讯是指数据一位一位地按顺序传送，其突出优点是无论数据有多少位只需一根传输线，特别适应于远距离传输，缺点是传送速度较慢。
在串行通讯中，数据传送有3种方式：
单工方式、半双工方式和全双工方式。
单工方式只允许数据按一个固定的方向传送；半双工方式中，数据在一个时刻只能进行一个方向的传送；全双工方式下，同一时刻数据可以在两个方向上相互传送。
在微机测量控制系统中，目前串行数据的传输大多采用异步通讯的方式。
在异步通讯中，大多数情况都采用半双工方式，这样，虽然发送效率较低，但线路简单、实用，对于一般系统也基本够用。
（1）同步通讯和异步通讯
串行通讯分为同步传送和异步传送两种方式：
同步传送方式要求通信双方以相同的速率进行，而且要准确地协调。
它通过共享一个单个时钟或定时脉冲源以保证发送方和接受方准确同步。
其特点是允许连续发送一组字符序列（而非单个字符），每个字符数据位数相同，且不增加任何附加位，没有起始位和停止位，效率高。
异步传送方式不要求通信双方同步，其优点是收发双方不需要严格的位同步。
也就是说，在这种通讯方式下，每个字符作为独立的通讯单元，可以随机的出现在数据流中，而每个字符出现在数据流中的相对时间是随机的。
在异步通讯中，“异步”是指字符与字符之间异步，而在字符内部，仍然是同步传送。
发送方和接收方可以有各自的时钟源。
为了能够实现通信，双方必须都遵循异步通信协议。
在异步通信中，通信双方必须规定两件事：
一是字符格式，即规定字符各部分所占的位数，是否采用奇偶校验，以及校验的方式；二是采用的波特率，以及时钟率与波特率之间的比例关系。
由此可见，异步通信方式的传输效率比同步通信方式低，但它对通信双方的同步要求大大降低，因而成本也比同步通信方式低。
（2）DTE和DCE
以串口方式连接的设备一般有两类。
即DCE（数据通信设备）和DTE（数据终端设备）。
如果说把据通信设备比作你的调制解调器、终端配置器、绘图仪等的话，那么数据终端设备就是你的电脑或者终端。
典型的数据通信设备与数据终端设备即为电脑与调制解调器。
人们经常讨论数据终端设备到数据通信设备的速度，或者数据通信设备到数据终端设备的速度。
数据终端设备到数据通信设备的速度就是调制解调器与计算机之间的速度，有时也被称为终端速度。
终端速度一般比数据通信设备到数据通信设备的速度快。
数据通信设备到数据通信设备速度是调制解调器之间的连接速度，有时也被称为线速度。
（3）波特率
在串行通讯中还有一个重要的指标——波特率（又称调制速率）。
波特率定义为每秒钟传送二进制数码的位数，以位/秒（bit/s）为单位，亦称“波特”。
在异步通讯中，波特率为每秒传送的字符数和每个字符位数的乘积，例如每秒传送的速率为120字符/秒，而每个字符又包含10位（1位起始位，7位数据位，1位奇偶校验位，1位停止位），则波特率为：
120字符/秒×10位/字符＝1200位/秒，波特在LabVIEW中的串行通讯选项板LabVIEW中有关串口的函数选板位于Allfunction→InstrumentI/O→Serial。
2RS-232简介
串行通信端口（SerialCommunicationPort）在系统控制的范畴中一直占有极重要的位置，不仅没有因为时代的进步而淘汰，反而是在规格上越来越向其极限挑战。
现在，计算机上的串行通信端口（RS-232）是标准配置，用途上则以连接调制解调器（Modem）作通信传输，尤其是因特网成为潮流后，接上因特网取得数据是相当重要的一个收集方法，最为常见。
当然，它的重要性还不仅如此，在本文中还会对通信端口的应用作一个深入的介绍。
RS232是一种常用的串口设备，它一般在通信和人机交互领域用于传输数据。
虽然串口系统要比并口系统复杂，但在数据传输时其却比并口系统所需要的数据线少，因而效率也更高。
RS232只需3条数据传输线就能完成数据的传输。
这三条线分别用于“发送数据”“接收数据”和信号接地线……
在这种连接方式中，“发送”和“接收”线用于在电脑之间发送和接收数据。
如其名字“串口”，数据以串行方式传输。
有两个引脚TXD和RXD。
还有其他引脚如RTS、CTS、DSR、DTR和RTS，RI。
“1”和“0”分别被定义为两个不同的电压等级：
3V至15V和-3V至-15V。
根据标准串口的电气特征，EIA（电子工业协会）规定了其最大波特率为20000bps，这一规定比现在的标准要慢的多。
表3-1RS-232各引脚功能
9针型
25针型
信号
功能
3
2
RD
接收数据（串行数据输入）
2
3
TD
发送数据（串行数据输出）
7
4
RTS
请求发送（确认到调制解调器UART准备好到交换数据）
8
5
CTS
清除发送（即：
调制解调器准备交换数据）
6
6
DSR
数据准备好（UART建立一个链接）
5
7
SG
信号接地
1
8
DCD
数据载波检测（modem利用此引脚通知计算机检测到载波）
4
20
DTR
数据终端就绪时。
9
22
RI
振铃提示
RS-232通信端口是每部计算机上的必要配置，通常含有COM1与COM2两个信道，一般的计算机将COM1以9针的接头接出，而将COM2以25针的接头接出。
新一代的计算机均以9针的接头接出所有的RS-232通信端口。
在计算机上的RS-232均是公头，即使是25针也是公头，千万不要与其他的设备弄混淆了（打印机连接端口也是25针，不过它是母头，请仔细分辨）。
通常与计算机连接的设备，一般都是RS-232接口，使用简单。
仔细检查计算机的后面接线部分，大大小小的接头一堆，有两个9针的接头（以较新的计算机来说，旧型计算机可能有25针的型式），这就是串行通信端口，可以在计算机背后的各接头中看到如图3-1所示的接头，这就是RS-232的标准接头。
图3-6RS232实物图
3串行通讯模块工作原理
在Labview中通过配置串口VISA的启用终止符端口、终止符端口、超时端口、VISA资源名称端口、波特率端口、数据比特端口、奇偶端口、错误输入端口、停止位端口、流控制端口、VISA资源名称输出端口、错误输出端口对数据的类型及系统传输的数据进行规定和说明，打开开关，使VISA写入处于工作状态，并在前面板上显示出写入系统的内容，经过延时程序，使写入数据按照配置串口VISA有关端口规定转换成系统能够识别的数据，并通过VISA读取（此时VISA读取的开关打开，处于工作状态）的前面板显示出来，以判断数据是否正确。
如果错误，检查端口设置及输入是否符合要求；如果没有，数据进入下面的模块。
在Labview中，实现温度数据的收发，其前面板与程序框图如图3-7和图3-8所示。
图3-7前面板
图3-8程序框图
配置串口VISA的启用终止符端口、终止符端口、超时端口、VISA资源名称端口、波特率端口、数据比特端口、奇偶端口、错误输入端口、停止位端口、流控制端口、VISA资源名称输出端口、错误输出端口对数据的类型及系统传输
的数据进行了规定和说明，如图3-9所示，分别为终止符端口、超时端口、VISA资源名称端口、波特率端口、数据比特端口、奇偶端口、错误输入端口、停止位端口、流控制端口。
图3-9配置串口VISA的规定
引用：
是与要设置或获取属性的对象相关的引用句柄。
如“属性节点”类为应用程序或VI，则无需为该输入端连接引用句柄。
对于应用程序类，默认值为当前应用程序实例。
对于VI类，默认值为包含“属性节点”的VI。
错误输入：
表明VI或函数运行前发生的错误。
默认值为无错误。
如错误发生在VI或函数运行之前，VI或函数将把错误输入值传递至错误输出。
如在VI或函数运行前没有发生错误，VI或函数将正常运行。
如在VI或函数运行时发生错误，VI或函数将正常运行并在错误输出中设置自身的错误状态。
属性2：
是要设置（写入）属性的范例。
引用输出：
返回无改变的引用。
错误输出：
包含错误信息。
如错误输入表明在VI或函数运行前已发生错误，错误输出将包含相同的错误信息。
否则，表明VI或函数中出现的错误状态。
属性1：
是要获取（读取）属性的范例。
启用终止符：
使串行设备做好识别终止符的准备。
终止符：
通过调用终止读取操作。
从串行设备读取终止符后读取操作将终止。
超时：
设置读取和写入操作的超时值，以毫秒为单位。
默认值为10000。
VISA资源名称：
指定要打开的资源。
该控件也可指定会话句柄和类。
波特率：
是传输速率。
默认值为9600。
数据比特：
是输入数据的位数。
数据比特的值介于5和8之间。
默认值为8。
奇偶none）>：
指定要传输或接收的每一帧所使用的奇偶校验。
该输入支持下列值：
表3-2奇偶输入支持值
0
noparity（默认）
1
oddparity
2
evenparity
3
markparity
4
spaceparity
错误输入：
表明VI或函数运行前发生的错误。
默认值为无错误。
如错误发生在VI或函数运行之前，VI或函数将把错误输入值传递至错误输出。
如在VI或函数运行前没有发生错误，VI或函数将正常运行。
停止位1bit>：
指定用于表示帧结束的停止位的数量。
该输入支持下列值。
表3-3停止位支持输入值
10
1停止位
15
1.5停止位
20
2停止位
流控制none）>：
设置传输机制使用的控制类型。
该输入支持下列值。
表3-4流控制支持输入值
0
None（默认）－传输机制不使用流控制机制。
假定该连接两边的缓冲区都足够容纳所有的传输数据。
1
XON/XOFF—该传输机制用XON和XOFF字符进行流控制。
该传输机制通过在接收缓冲区将满时发送XOFF控制输入流，并在接收到XOFF后通过中断传输控制输出流。
2
RTS/CTS—该机制用RTS输出信号和CTS输入信号进行流控制。
该传输机制通过在接收缓冲区将满时置RTS信号无效控制输入流，并在置CTS信号无效后通过中断传输控制输出流。
3
XON/XOFFandRTS/CTS—该传输机制用XON和XOFF字符及RTS输出信号和CTS输入信号进行流控制。
该传输机制通过在接收缓冲区将满时发送XOFF并置RTS信号无效控制输入流，并在接收到XOFF且置CTS无效后通过中断传输控制输出流。
4
DTR/DSR—该机制用DTR输出信号和DSR输入信号进行流控制。
该传输机制通过在接收缓冲区将满时置DTR信号无效控制输入流，并在置DSR信号无效后通过中断传输控制输出流。
5
XON/XOFFandDTR/DSR—该传输机制用XON和XOFF字符及DTR输出信号和DSR输入信号进行流控制。
该传输机制通过在接收缓冲区将满时发送XOFF并置RTS信号无效控制输入流，并在接收到XOFF且置DSR信号无效后通过中断传输控制输出流。
VISA资源名称输出:
是由VISA函数返回的VISA资源名称输出的副本。
错误输出:
包含错误信息。
如错误输入表明在VI或函数运行前已发生错误，错误输出将包含相同的错误信息。
VISA写入处于工作状态，在前面板输入系统的内容，程序框图如图3-10所示。
图3-10VISA的写入
VISA资源名称:
指定要打开的资源。
该控件也可指定会话句柄和类。
写入缓冲区:
包含要写入设备的数据。
错误输入:
表明VI或函数运行前发生的错误。
默认值为无错误。
如错误发生在VI或函数运行之前，VI或函数将把错误输入值传递至错误输出。
如在VI或函数运行前没有发生错误，VI或函数将正常运行。
如在VI或函数运行时发生错误，VI或函数将正常运行并在错误输出中设置自身的错误状态。
VISA资源名称输出:
是由VISA函数返回的VISA资源名称的副本。
返回数:
包含实际写入的字节数。
错误输出:
包含错误信息。
如错误输入表明在VI或函数运行前已发生错误，错误输出将包含相同的错误信息。
否则，表明VI或函数中出现的错误状态。
写入的数据按照配置串口VISA有关端口规定转换成系统能够识别的数据，并通过VISA读取（此时VISA读取的开关打开，处于工作状态）的前面板显示出来。
程序框图如图3-11所示。
图3-11VISA的读取
VISA资源名称:
指定要打开的资源。
该控件也可指定会话句柄和类。
字节总数:
是要读取的字节数量。
错误输入：
表明VI或函数运行前发生的错误。
默认值为无错误。
如错误发生在VI或函数运行之前，VI或函数将把错误输入值传递至错误输出。
如在VI或函数运行前没有发生错误，VI或函数将正常运行。
如在VI或函数运行时发生错误，VI或函数将正常运行并在错误输出中设置自身的错误状态。
VISA资源名称输出:
是由VISA函数返回的VISA资源名称的副本。
读取缓冲区:
包含从设备读取的数据。
错误输出:
包含错误信息。
如错误输入表明在VI或函数运行前已发生错误，错误输出将包含相同的错误信息。
否则，表明VI或函数中出现的错误状态
是否
滤波
线性化
滤波
超越上限
超越下限
报警启动风扇
超越下限
结束
报警启动加热器
是否
是否
是
否
图2-3上位机LabVIEW程序流程图设计
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