基于PC104的电缆检测仪串口通信软件设计与实现精.docx

1、基于PC104的电缆检测仪串口通信软件设计与实现精测试与控制 收稿日期 :2010-06-11作者简介 :冯海星 (1972-, 工程师 。 主要从事飞机修理方面研 究 ; 先明乐 (1979- , 女 , 讲师 。 主要从事无损检测方面研究 。0引言通过 RS232串 口 实 现 PC 机 与 外 设 之间 数 据 传 输 , 作为一种灵活 、 方便 、 可靠的通信方式 , 被广泛应用于 各种实时控制系统 、 测试系统和管理系统1。 我单位研制的用于某型直升机电子设备电缆连接故障检查的电缆 检测仪 , 以嵌入式 PC 机为上位机 , 以单片机系统为下位 机 , 采用异步通讯方式通过 RS23

2、2串口传输检测数据 , 实现了对被测电缆开路和短路两种主要故障的检测 。1结构与原理电缆检测仪采用对电缆一端施加激励电流的方法来 检测电缆的开路和短路状态 , 其基本原理如图 1所示 。短路检查时 , 检测仪对电缆的 A 端通过适配器逐一 施加 激 励 电 流 , 电 缆 的 B 端 悬空 开 路 。 检 测 仪 巡 检 A 端各针脚是否有电流 。 如果电缆之间没有短路故障 , A 端某针脚激励的电流无回路存在 , 其它针脚就检测不到 激励电流 , 相反 , 其它针脚可检测到电流 。开路检查时 , 检测仪对电缆的 A 端通过适配器逐一施 加 激 励 电 流 , 电 缆 的 B 端 通 过 适

3、配 器全部短接在一起 。 如 果 电 缆 之 间 没 有 开 路 故 障 , 当 开 路 的 电 缆 线 不 作 为 激 励 线 时 , 由 于 无 回 路 , 该 芯 线 检 测 不 到 电 流 , 当 开 路 的 电 缆 线 作 为 激 励 线 时 , 其 他 芯 线 均 检测不到电流 , 由此可以判断电缆的开路故障 。电缆检测仪由嵌入式 PC104工控主机系统和单片机 系统两部分组成 , 硬件结构如图 2所示 。 嵌入式 PC104工 控 主 机 系 统 包 括 512M 内 存 、 8寸 液 晶 显 示 触 摸 屏 、 触摸板驱动器 、 8G 容量的 CF 卡 , 主要功能是实现电缆

4、连接数据库管理 、 检测数据分析与检测结果显示 。 单片 机系统包括 AT89C52单片机 、 恒流源电路 、 AD 转换电 路 、 数据通道分配选择电路 、 RS232接口电路 , 主要实 现电缆开路测试和短路测试 。 其中恒流源电路用来产生 电缆开短路检测时所需的激励电流 ; 数据分配器电路把 激励电流循环施加到各个被测电缆上 ; 数据选择电路用Design and Realization of Serial Communication Software of Cable Detector Based on PC104FENG Hai-Xing , XIAN Ming-Le(TheFirs

5、t Aviation Institute of Air Force, Xingyang Henan 464000, ChinaAbstract:This paper analyses the demand of date transmission of cable detector based on PC104, introduces the design idea, the communication protocol and realization method of serial communication software, and provides the problems whic

6、h should be noticed during the software programming.Key words :serial communication ; handshake protocol ; date buffer基于 PC104的电缆检测仪串口通信软件设计与实现冯海星 , 先明乐(空军第一航空学院 , 河南 信阳 464000摘 要 :在分析基于 PC104的电缆检测仪数据传输需求基础上 , 详细介绍了该检测仪串口通信软件的设计思路 、 通讯协议和实现方法 , 指出了软件编写过程中应注意的问题 。关键词 :串口通讯 ; 握手协议 ; 数据缓存 中图分类号 :TP29文献

7、标识码 :Adoi:10.3969/j.issn.1002-6673.2010.04.056机电产品开发与创新Development &Innovation of M achinery &E lectrical P roductsVol.23,No. 4July .,20102010年 7月文章编号 :1002-6673(2010 04-140-03于循环选择被测电缆的电流信号 ; A/D转换电路用于检 测电缆回路电流 , 以此判断电缆的通断以及电阻阻值 。2通讯协议由电缆检测仪工作原理可知 , 要实现电缆开路检测 和短路检测 , 上位机和下位机之间必须实现如下数据传 输 : 上位机发送检测代

8、码给下位机 , 明确下位机将要进行开路检测还是短路检测 ; 上位机发送被测电缆针 脚号给下位机 ; 下位机根据上位机发送的针脚号实施 检测 , 并将检测信息实时发送给上位机 。 上位机和下位 机通讯协议流程见图 3。通信数据采用数据包形式 , 一次传输一个数据包 , 数据包格式为 “ 起始位 +通信代码 +校验位 +结束位 ”。 不 同类型数据包通信代码见表 1。 3软件实现3.1上位机通信程序设计上位 机程序在 VC +6.0开发平 台 上利 用 Windows API 通信函数实现 2, 以查询串口方式完成异步串行通 信 。 采用 “ 查询 ” 方式进行串口通信 , 可以不考虑进程 和线程

9、的问题 , 仅在串口有数据时读串口缓冲区即可 , 但需要科学确定串口读取时机 , 制定好握手协议及软件 纠错机制 , 以保证通信可靠 、 准确 。(1 缓存区读取时机 。 为提高通信效率 , 上位机通 信 程 序在 读 缓 存 区 有 数 据 时 即开 始 读 操 作 , 使 用 函 数 WaitForSingleObject ( 等待 , 直到读操作完成或延时 1秒 钟 , 以保证读取数据的完整性 。 数据读取完毕后立即清 空读写缓存区 , 防止数据拥堵影响下次通信 。(2 握手协议 。 为保证 通信可 靠 , 握 手协议约定 : 通信中 , 当甲方发送时 , 乙方必须在甲方发送动作之 前进

10、入循环接收状态 , 直到接收到字符后通过对串口读 取函数 ReadFile ( 返回值的判断跳出循环状态 ; 当甲 方发送方发完数据后无应答 , 隔 0.5S 后重发 , 最多重发 10次 ; 为防止程序因循环等待接收而进入 “ 死循环 ” 状态 , 设置读取串口的循环次数为 1000次 。(3 软件纠错 。 串口通讯过程容易受到干扰 , 不可 避免形成突发错码 。 为了确保数据传输的可靠性 , 必须 采用一定方法实现数据传输纠错 。 本软件在编写过程中 , 主要采用和校验和数据重发机制 , 提高数据传输准确度 。 3.2下位机通信程序设计下 位 机 通 信 程 序 采 用 Keil C513

11、开 发 平 台 实 现 , 主要由数据发送和数据接收子程序两部分组成 。由于下位机在进行数据通信的同时 , 还要实施电缆 开路检测和短路检测 , 因此在设计表 1通信代码Tab.1Communication code数据包类型 通讯代码 代码说明 数据发送者 握手代码 DA+F0+DB 串口通信开始 上位机应答代码 DA+F1/F2+DB F1:收 到 数 据 正确 , 请发送下组数据 ; F2:收 到 数据错误 , 请重发下位机空闲代码 DA+F7+DB 空闲状态 , 可接收数据上位机开路检测代码 DA+E1+DB开路检测 上位机 短路检测代码 DA+E2+DB短路检测 上位机检 测 信 息

12、 数 据 包 DA +D0+D1+DC+DBD0:激 励 针 脚 号 ;D1:问 题 针 脚 号 ;DC :和校验位下位机检测结束代码 DA+DD+DB检测结束 下位机 备注 :DA :起始位 ; DB :结束位(下转第 139页 (上接第 141页 下位机通信程序时 , 为尽量减少数据 通 信占 用 的 CPU 时间 , 将通信程序分 为 接 收 中 断 处理程序和发送中断处理程序 。 主程序首先完成串行口 的 初 始 化 、 设 置 串 口 的工 作 方 式 、 串 口 波 特 率 , 数 据 位 、 校验位等 。当接收缓冲区内有数据时 , 下位机响应中断信号进 入接收子程序 。 在接收完

13、上位机发送的数据时 , 判断下 位机是否发出中断申请 , 如果有 , 则清除中断申请信号 。只有当发送缓冲区内有数据要发送并且置位发送中 断允许位时才调用发送子程序 。 发送的数据遵守通讯协 议的数据格式 :首先发送起始位 , 然后发送需要传输的 数据 , 最后发送校验和以及结束位 。4结束语串口通讯方式在计算机控制系统中应用广泛 。 实践 证明 , 本文设计的基于 PC104的电缆检测仪串口通信软 件运行稳定 、 可靠 , 保证了单片机与嵌入式 PC 机之间 数据传输的准确率 。 参考文献 :1李朝青 . PC 机及单片机数据通信技术 M.北京航空航天大学出 版社 , 2000.2张立科 .

14、Visual C+串口通信工程开发实例导航 M.北京 :人民邮 电出版社 , 2003.3赵文博 , 刘文涛 . 单片机语言 C51程序设计 M.北京 :人民邮电出 版社 , 2005.是否 同 步 , 只有在 同 步状态下 , MSCAN 才能正常地接 收发送数据帧 。 MSCAN 的初始化流程如图 3所示 。CAN 发送和接收模块均采用中断机制 。 数据的发送由 MSCAN 自动完成 , 在确定发送缓冲区为空时 , 将要 发送的数据送到发送缓冲数据寄存器并清除发送缓冲区 空 标 志 CAN0TFLG , 将 发 送 控 制 寄 存 器 置 位 , MSCAN 开始发送数据 , 发送流程如图

15、 4所示 。在接收数据时 , 设置接收中断允许寄存器 , 允许接 收缓冲区满中断 , 在接收缓冲区满时触发一个接收中断 请求 。 在接收中断服务程序中 , 为了避免此时再发生中断 , 在接收数据帧之前设置中断允许寄存器 , 不允许接 收缓冲区满中断 , 在接收数据帧之后 , 清除接收缓冲区 满标志 CAN0RFLG , 并允许接收缓冲区满中断 , 便于下 一次接收中断的处理 。5总结CAN 总线作为汽车专用通讯网络 , 在实时性和可靠性方面有很大的优势 , 国外几大著名汽车生产厂商都采 用了 CAN 总线技术 , CAN 总线正受到越来越多汽车厂 商的关注 。 国内汽车网络的研究正处于起步发展

16、阶段 , 虽也有少数汽车生产厂商采用了 CAN 总线技术 , 但大 都是引进国外 的技术 , 对 CAN 总线技术的研究和掌握 和国外相比还有很大的差距 。 随着 CAN 总线的广泛应 用 , 对其研究和掌握程度逐渐加深 , 在不久的将来 , 国 内汽车必将拥有自己的 CAN 网络系统 。 参考文献 :1赵星 . 汽车电子中 CAN 总线应用 J.南京工业职业技术学院学报 , 2006,6.2黄涛 , 周德恒 . 基于 CAN 总线的汽车内部网络系统研究 J.单片机 与嵌入式系统应用 , 2005, 9.3邬宽明 .CAN 总线原理和应用系统设计 M.北京 :航空航天大学出 版社 , 1996.4罗峰 , 孙泽昌 . 汽车 CAN 总线系统原理 、 设计与应用 M.北京 :电子 工业出版社 , 2010.本刊加入 “ CNKI 中国期刊全文数据库 ” 的声明为适应我国信息化建设 , 扩大本刊及作者知识信息交流渠道 , 本刊已被 CNKI 中国期刊全文数据库收录 。 如作者 不同意文章被收录 , 请来稿时向本刊声明另作处理 , 同意收录者不再另付稿费 。 机电产品开发与创新 杂志社2010年 1 月