摘　要：該文介紹了利用VB ActiveX控件MSComm實(shí)現(xiàn)工控機(jī)和多個(gè)通訊協(xié)議監(jiān)控設(shè)備之間的數(shù)據(jù)串口通訊，主要討論了串口通訊常見的通訊協(xié)議格式及其組成結(jié)構(gòu)，并結(jié)合具體的硬件設(shè)計(jì)實(shí)例，給出了多協(xié)議串口通訊系統(tǒng)完整體系結(jié)構(gòu)及優(yōu)化管理方案。同時(shí)，分析了串口通訊的兩種方式并給出了相應(yīng)的軟件設(shè)計(jì)例程，整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、運(yùn)行效果良好。 關(guān)鍵詞：RS232；監(jiān)控系統(tǒng)；串口通訊；MSComm控件 Abstract：The paper deals with the serial communication that uses the VB ActiveX MSComm to realize the data communication between an industrial contral computer and multi-communication protocol monitoring devices along with the common communication protocol format and composite structure.The whol e communicational system architecture and optimal management mechanism are prese nted whith an instance of concrete hardware design,This paper also analyzes two modes of serial communication and gives out a corresponding example of the soft ware design. The practical application shows that the syetem has many features, such as simple structure,high reliability and good effectiveness. Key words：RS232;monitoring system;serial communication;MSComm control 0引言 　　伴隨著現(xiàn)代化生產(chǎn)過程中智能化、自動(dòng)化程度的提高，越來越多的綜合過程系統(tǒng)需要開發(fā)自身的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控平臺(tái)［1］，利用Windows編程技術(shù)開發(fā)這樣的實(shí)時(shí)測控應(yīng)用程序時(shí)，關(guān)鍵而且經(jīng)常要面臨與外圍監(jiān)控設(shè)備通訊的問題［2，3］。由于串行通訊是在一根傳輸線上一位一位的傳送信息，避免了多條線路特性的不一致，所以現(xiàn)在大量的智能儀器或數(shù)據(jù)采集模塊都帶有RS232/485串行通訊接口，通過相應(yīng)的通訊協(xié)議和串口通訊程序，可以將測試、采集的數(shù)據(jù)傳輸?shù)缴衔还た貦C(jī)，以滿足各種形式后續(xù)數(shù)據(jù)處理的要求。同時(shí)整 個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行情況通過串口向監(jiān)控設(shè)備發(fā)送指令，調(diào)節(jié)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)等使得 生產(chǎn)過程平穩(wěn)進(jìn)行。該文就是對大型數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)中針對多個(gè)設(shè)備儀表串口通訊如何實(shí)現(xiàn)優(yōu)化管理和控制做一些探討。 1系統(tǒng)硬件及信號線的連接 　　在某大型物理模擬監(jiān)控系統(tǒng)中共有4個(gè)設(shè)備利用串口［4,5］進(jìn)行控制，圖1所示系統(tǒng)硬件連接圖中，每個(gè)設(shè)備都通過工控機(jī)RS232（＜12 m）串口進(jìn)行遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和控制管理。 　　系統(tǒng)中工控機(jī)與終端的接口只需3根信號線，即發(fā)送數(shù)據(jù)線（TXD）、接收數(shù)據(jù)線（RXD）和信號地線（SG），便可以直接對終端進(jìn)行數(shù)據(jù)的接收和發(fā)送，不需對信號線 的狀態(tài)進(jìn)行判斷或設(shè)置。 2多通訊協(xié)議與通訊格式 　　通訊協(xié)議是指通訊雙方的一種約定。約定包括對數(shù)據(jù)格式、同步方式、傳送速度、傳送步驟、檢糾錯(cuò)方式以及控制字符定義等問題做出統(tǒng)一規(guī)定，通訊雙方必須共同遵守。它屬于ISO‘ S OSI 7層參考模型中的數(shù)據(jù)鏈路層。當(dāng)有多個(gè)串口檢測設(shè)備需要與上位機(jī)通訊時(shí)［6］，正確的理解通訊協(xié)議是串口通訊的關(guān)鍵和難點(diǎn)。實(shí)際上由于各廠家自行定制格式，因此控制、參數(shù)設(shè)置、參數(shù)讀取、狀態(tài)讀取指 令相差甚遠(yuǎn)，沒有形成統(tǒng)一的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。表1分別以ISCO注塞泵的Dasnet通訊格式和恒溫箱先鋒溫控儀的Normal通訊格式兩個(gè)典型為例進(jìn)行說明，對讀者快速、正確理解串口協(xié)議起到拋磚引玉的作用。 2.1Dasnet發(fā)送命令代碼說明 　　（1）從接收命令的終端設(shè)備地址（目的地址）開始，地址是一個(gè)數(shù)字位（0～9），多個(gè)設(shè)備連接時(shí)，設(shè)定地址號不能重疊； 　　（2）應(yīng)答方式標(biāo)識，具體有3種意思：E-錯(cuò)誤，B-繁忙，C-接收； 　　（3）命令源地址：發(fā)命令設(shè)備的初始地址，一般為0； 　　（4）長度：表示了所要發(fā)送命令的長度，以ASCⅡ碼表示； 　　（5）命令：單獨(dú)的讀命令或?qū)懨睿ㄆ浜髱Щ虿粠?shù)）組成； 　　（6）校驗(yàn)碼：是兩位十六進(jìn)制數(shù)，它從起始位置到命令結(jié)束全部字符的和然后　　求補(bǔ)所得結(jié)果的單字節(jié)校驗(yàn)碼（和以256為模等于0）； 　　（7）回車CR符（0DH）：表示全命令的結(jié)束。 　　如發(fā)送命令：R304STOPD1［CR］ 　　 　　其文本方式發(fā)送為：R304STOPD1［CR］ 　　其二進(jìn)制發(fā)送方式為：　　 　　計(jì)算校驗(yàn)碼的方法有：模數(shù)的十六進(jìn)制、模數(shù)的十進(jìn)制、非模數(shù)的十六進(jìn)制、非模數(shù)的十進(jìn)制。現(xiàn)以模數(shù)的十六進(jìn)制方法為例說明校驗(yàn)碼的計(jì)算： 　　（1）22FH=52H+33H+30H+34H+53H+54H+4FH+50H； 　　（2）2F=22FH÷100H； 　　（3）D1H=100H-2FH； 　　（4）把D1H用16進(jìn)制兩個(gè)ASCⅡ碼表示，并加到命令結(jié)尾； 　　（5）把“CR”（0DH）加到最后表示整個(gè)命令的結(jié)束。 2.2Normal發(fā)送全文件和返回全文件通訊格式代碼說明 　　（1）起始符以“ @”（40H），表示文件的開始； 　　（2）地址：調(diào)節(jié)器設(shè)定的地址號00～31，多調(diào)節(jié)器時(shí)，設(shè)定地址號不能重疊； 　　（3）文件：文件是由單獨(dú)的讀命令或?qū)懨睿ㄆ浜髱Щ虿粠?shù)）組成； 　　（4）文件是以ASC Ⅱ碼字符冒號“：”（3AH）作為結(jié)束； 　　（5）BCC校驗(yàn)碼：從起始字符“@”后到文件的結(jié)束符“：”（含結(jié)束符）全部字符的異或運(yùn)算（XOR），所得結(jié)果的雙字節(jié)校驗(yàn)碼； 　　（6）回車CR符（0DH）表示全文件的結(jié)束。 　　舉例說明： 　　 　　二進(jìn)制異或30H XOR 31H XOR 44H XOR 31H XOR 3AH=4EH 　　其文本方式為：@01D1∶4E CR 　　其二進(jìn)制方式為 　40H30H31H44H31H3AH34H45H0DH 2.3多串口通訊協(xié)議特點(diǎn) 　　通過以上兩種通訊格式的對比可以看出，一般都具有如下的組織結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)： 　　（1）開始、結(jié)束標(biāo)志字符所有信息傳輸必須以一個(gè)標(biāo)志字符開始，且以同一個(gè)字符結(jié)束。這個(gè)標(biāo)志字符是［CR］,稱標(biāo)志場（F）。從開始標(biāo)志到結(jié)束標(biāo)志之間構(gòu)成一個(gè)完整的信息單位，稱為一幀（Frame）。所有的信息是以幀的形式傳輸?shù)模鴺?biāo)志字符提供了每一幀的邊界。接收端可以通過這些信息來探知幀的開頭和結(jié)束，以此建立幀同步。 　　（2）地址場和控制場在標(biāo)志場之后，可以有一個(gè)地址場A（Address）和一個(gè)控制場C（Control）。地址場用來規(guī)定與之通訊的次站的地址。控制場可規(guī)定若干個(gè)命令。其寬度可為8位或16位。 　　（3）信息場跟在控制場之后的是信息場I（Information）,也叫數(shù)據(jù)場，包含有要傳送的數(shù)據(jù)。并不是每一幀都必須有信息場，即數(shù)據(jù)場可以省略，當(dāng)它省略時(shí)，則這一幀主要是控制命令。 　　（4）幀校驗(yàn)信息緊跟在信息場之后的是兩字節(jié)的校驗(yàn)信息，幀校驗(yàn)場稱為FC（Frame Che ck）場或稱為幀校驗(yàn)序列FCS（Frame Check Squence）。校驗(yàn)碼可以為縱橫奇偶校驗(yàn)或16位循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC（Cyclie Redundancy Code ）。正確理解校驗(yàn)碼的計(jì)算是實(shí)際串口通訊的難點(diǎn)和關(guān)鍵。 3管理體系結(jié)構(gòu) 　　基于多協(xié)議的串口通訊系統(tǒng)在大型系統(tǒng)的開發(fā)過程中，扮演著極其重要的角色，它具備完整的體系結(jié)構(gòu)，在實(shí)踐中形成了一套完整的優(yōu)化管理方案，具有很清晰的層次性。從功能上講，它的涵蓋面很廣，從硬件設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序到開發(fā)整套系統(tǒng)所需的各個(gè)開發(fā)環(huán)節(jié)在內(nèi)，具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。 　　設(shè)備硬件層：主要包括基于RS232串行接口的物理測量設(shè)備，它是完成整個(gè)系統(tǒng)自動(dòng)化的底層硬件基礎(chǔ)。 　　資源管理層：是軟件設(shè)計(jì)平臺(tái)和設(shè)備之間連接的橋梁，主要由接口驅(qū)動(dòng)和接口軟件、控件組成。VB提供的通訊控件提供了標(biāo)準(zhǔn)的事件處理函數(shù)、過程，并通過屬性的方法提供了串行通訊口參數(shù)的設(shè)置，可以較容易地解決串口通訊，實(shí)現(xiàn)對儀器和設(shè)備的遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)控制。這部分還包括Windows串口驅(qū)動(dòng)程序和拓展的串口驅(qū)動(dòng)程序，完成Windows底層封裝和接口鏈接［7］。 　　開發(fā)應(yīng)用層：是一個(gè)集成軟件開發(fā)和程序執(zhí)行平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對串口檢測儀器模塊進(jìn)行初始化和 各種配置并實(shí)現(xiàn)設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，對數(shù)據(jù)進(jìn)行保存，方便后期試驗(yàn)數(shù)據(jù)處理。 　　多協(xié)議串口管理介于開發(fā)應(yīng)用層和資源管理層之間，包括了各種的串口管理機(jī)制，主要包括端口分配、通訊協(xié)議及通訊格式設(shè)置、數(shù)據(jù)校驗(yàn)處理機(jī)制、通訊錯(cuò)誤處理機(jī)制、緊急故障處 理機(jī)制（主要硬件故障等）、測試及調(diào)試機(jī)制、優(yōu)先級機(jī)制、優(yōu)化協(xié)調(diào)機(jī)制、進(jìn)出口數(shù)據(jù)存儲(chǔ)機(jī)制。這些協(xié)議共同保障了多協(xié)議串口通訊系統(tǒng)的安全、有效運(yùn)行。 4串口通訊程序的編制 4.1編程環(huán)境 　　雖然Windows提供了完備的開放式通用增強(qiáng)的W32API（應(yīng)用程序接口）函數(shù)，它把對串口和其他通訊設(shè)備的支持和基本輸入驅(qū)動(dòng)程序集于一體，其優(yōu)點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)的功能更豐富、應(yīng)用面 更廣泛、更適合于編寫較為復(fù)雜的低層通訊程序，但是利用API函數(shù)編寫串口通訊程序較 為復(fù)雜，需要掌握大量通訊知識。另一種方式是采用其通訊控件MSComm來實(shí)現(xiàn)［2］，該控件“隱藏”了大部分串口通訊的低層運(yùn)行過程和許多繁瑣的過程，提供了標(biāo)準(zhǔn)的事件 處理函數(shù)、過程。并通過屬性的方法提供了串行通訊口參數(shù)的設(shè)置。所以只需編寫少量的代 碼來實(shí)現(xiàn)主要應(yīng)用功能和界面的設(shè)計(jì)，就可以完成軟件的開發(fā)過程［8］。 　　MSComm控件提供了事件驅(qū)動(dòng)、查詢兩種控制串口的方法。查詢方式就是在用戶程序中設(shè)計(jì)定時(shí)或不定時(shí)查詢MSComm控件的某些屬性是否發(fā)生變化（一般查詢InBufferCount接收緩沖區(qū) 中等待計(jì)算機(jī)接收的字符數(shù)是否滿足要求），當(dāng)程序較小，實(shí)時(shí)性不高時(shí)應(yīng)用這種方 法，在該程序中恒溫箱和恒流恒壓注塞泵的管理用這種方法。而事件驅(qū)動(dòng)方式即中斷方式，當(dāng)有數(shù)據(jù)到達(dá)端口或端口狀態(tài)發(fā)生改變或有通訊錯(cuò)誤產(chǎn)生時(shí)，MSComm控件會(huì)產(chǎn)生OnComm事件，用戶程序可以捕獲該事件并檢查CommEvent屬性的值來查詢事件和錯(cuò)誤并進(jìn)行相應(yīng)處理，采用這種方法程序響應(yīng)及時(shí)，可靠性高。在程序中回壓閥和飽和度測試儀應(yīng)用這種方式通訊。 4.2程序代碼 　　在測控系統(tǒng)串口通訊過程中有多個(gè)設(shè)備同時(shí)通訊時(shí)，特別是同時(shí)有多個(gè)任務(wù)需要處理時(shí)，互相沖突，容易受到外界干擾，為防止通訊錯(cuò)誤，需要在集成處理軟件中進(jìn)行抗干擾處理。文中采用兩種方法來進(jìn)行糾錯(cuò)、檢錯(cuò)處理： 　　（1）啟動(dòng)錯(cuò)誤定時(shí)器，掃描錯(cuò)誤數(shù)據(jù)傳輸中的錯(cuò)誤，如果有錯(cuò)誤則重新啟動(dòng)通訊線程； 　　（2）對接收的數(shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)，若超過通訊設(shè)定時(shí)間要求或者接收數(shù)據(jù)誤碼時(shí)重發(fā)。 　　運(yùn)行證明，以上兩種方法的應(yīng)用大大提高了通訊可靠性，減小了誤碼率。下面是其通訊部分程序的片段。 　　/打開串口，啟動(dòng)通訊模塊 　　 　　/關(guān)閉串口，通訊結(jié)束模塊 5結(jié)束語 　　利用VB6.0的MSComm通訊控件建立了多個(gè)協(xié)議設(shè)備和工控機(jī)的串口通訊系統(tǒng)，并將該系統(tǒng)運(yùn)用于實(shí)際的某大型三維物理模擬裝置。從實(shí)際運(yùn)行的情況看，由于在通訊系統(tǒng)中采用了先進(jìn)的多串口優(yōu)化管理機(jī)制，所以基于這種方式所構(gòu)成的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集及監(jiān)控系統(tǒng)，對于傳輸距離比較近的實(shí)驗(yàn)室或者現(xiàn)場控制，是一種性價(jià)比很高的系統(tǒng)解決方案，而且該系統(tǒng)具有結(jié) 構(gòu)簡單、可靠性高、測量精確、控制靈活的特點(diǎn)，對以后建設(shè)此類基于通訊協(xié)議設(shè)備的串口通訊監(jiān)控系統(tǒng)具有很高的參考價(jià)值。 參考文獻(xiàn) ［1］鄭彪，汪秉文.串口通訊在工業(yè)控制中的應(yīng)用［J］.自動(dòng)化儀表，2002，23（4）∶58-59. 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