SerialPort 串口通讯 通讯协议
关键字 SerialPort 串口通讯 通讯协议
原作者姓名 戚高
文章原始出处 原创
介绍
由于工作关系几个月没有接触Internet了，回来发现很多朋友给我写了信，其中很多一部分都是关于串口方面出现了问题。由于在以前的工程实施过程中关于串口通讯我有时用MSCOMM控件，有时自己用WIN32 API直接操作串口。后来还试验了网络上面很流行的SerialPort类。在工业控制过程中间我对SerialPort类进行了一些简单的修改，发现这个类确实是一个非常好的东西，其中封装了操作串口复杂的一些串口操作。我们使用的时候可以直接通过它的一些简单的接口就可以完成各种外围设备的工作了。我对串口数量和程序长时间运行做了一些测试，效果都是很好的（串口扩充到了11个，运行时间是在一个项目中，到现在已经运行了1个多月没有出现问题）。
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正文
在中小型电站系统就地控制中，比如水电站中如果我们要进行各种设备控制的话，串口数量就可能比较多了，有的地方加上载波甚至可以达到10个以上，很多的解决方法是将某些功能设备并行接到一个串口上面尽量减少串口的数量，然后进行数据采集的时候采取环的方法进行。但是工业控制要求实时性比较高，比如报警和各种控制，如果不能在尽可能短的时间里面进行处理可能引发大的后果，我们觉得还是应该将各种不同设备接入不同的串口，比如水电站中间各个机组的PLC和机组的调速器通讯等就接入不同串口。如果某个相同设备数量很多，如温度装置，有的1个发电机组可能超过20个温度点，我们可以采用接入2个或者多个串口的方法处理。
为了使初学者能够更容易看懂串口通讯的处理过程，我采用援助非洲刚果（布）姆古古鲁水电站的温度表为实例进行程序的分析。在我们这个项目中有4台发电机组，每个机组温度表有20个点。由于这个与上位机通讯串口安排极多，我们只能将20个温度表并行接入串口进行通讯。在进行硬件通讯之前我们首先要看懂改硬件的通讯协议。
通讯协议就是上位机向改外围设备进行读取数据和进行某种功能控制时候的一系列指令和外围设备返回上位机的各数据位代表的意思。比如那个位是控制码，哪个位是数据，是什么数据等。
首先启动VC新建一个给予SDI的工程，然后加入SerialPort类。由于要进行多串口通讯，我们需要对SerialPort进行一些简单的修改，由于在与硬件通讯过程中一般通讯协议都采用BYTE类型数据传送，我们可以将改类中间的发送和接收数据类型修改成为BYTE类型。我修改了下面部分内容，详细改动请见附录提供的SERIALPORT类。
//
// Write a string to the port
//
void CSerialPort::WriteToPort(BYTE bWriteBuffer[],int nWriteBufferSize)
{
assert(m_hComm != 0);
int nSize = sizeof(bWriteBuffer)/sizeof(BYTE);
m_nWriteBufferSize = nWriteBufferSize;
for(int i = 0 ; i < nWriteBufferSize ; i ++)
m_bWriteBuffer[i] = bWriteBuffer[i];
// set event for write
SetEvent(m_hWriteEvent);
}
。。。。。
由于我们改串口接入了20台温度设备，在进行通讯的时候是通过发送某个地址的设备命令进行读取数据。我们首先对硬件设置相应的地址，这里我们设置0到19号地址。采集的时候采用循环的方式从0号地址向19号地址进行读取数据。当收到相应的数据包的时候我们进行相应的地址的数据解包处理。然后发送下一个地址的要数据命令。当地址为最后一台设备的时候我们将地址清0处理就可以了。但是如果我们这个20台设备中间某一个或者多个设备由于故障或者电源没开的话，上述通讯就会出现问题，我们发送没有运行的地址设备就会收不到相应的报文，我们就不会发送下一个地址的要数据命令，这是程序就会不走下去了。解决方法可以是我们从外部去判断是否对当前地址的发送要数据命令和收到数据命令是否超时。如果超时就进行跳过然后发送下一个地址要数据命令。当出现规定几个循环的时候进行该设备的采集参数清0等工作这个就可以随自己定义考虑了。具体实现如下：
定义SERIALPORT类对象，创建线程进行通讯。
CSerialPort m_Ports;
int nColtAddr,这个用来存放当前采集设备地址。nColts;这个用来存放当前缓冲区收到的字节数目
HANDLE m_pThread;外部控制线程
BYTE m_RecBuff[1000];接收缓冲区
float fVal[20];处理解包内容，这里可以根据实际情况进行定义。
启动串口监视线程和外部控制线程
nColtAddr = 0 ;
nColts = 0;
if(m_Ports.InitPort(this,1,4800,'N',8,1,EV_RXCHAR|EV_RXFLAG,1024))
{
this->m_Ports.StartMonitoring();启动监视线程
SetCommVal();发送第一台设备数据命令
}
下面是启动外部控制线程
unsigned int nDummy;
m_pThread=(HANDLE) _beginthreadex(NULL,0,CommThread,this,CREATE_SUSPENDED,&nDummy);//开辟外部控制线程
ResumeThread(m_pThread); 运行线程
外部控制线程控制当前设备发送要数据命令和收到数据报文是否超时
UINT C××××View::CommThread(LPVOID pParam)
{
C××××View *pView = (C××××View *)pParam;
while(1)
{
CTime cNowTime = CTime::GetCurrentTime();
tNow = cNowTime.GetTime();
struct _timeb timebuffer;
_ftime(&timebuffer);
int nNowMillSecond = timebuffer.millitm;
///
tLast = cLastColtTime[0].GetTime();
if((tNow - tLast)*1000 + (nNowMillSecond - nMillSecond[0]) > 800)
pView->SetCommVal();发送下一台设备要数据命令或者进行其他的相关处理
Sleep(100);
}
}
发送串口数据命令，这里要根据外部设备的制定的通讯协议来进行。这次温度表采用的是ASCII的形式通讯。
void C××××View::SetCommVal()
{
int HAddr,LAddr,m_Xnh;
int nHAdd,nLAdd;
nHAdd = ExchangeAscII((nColtAddr>>4)&0x0f);
nLAdd = ExchangeAscII(nColtAddr&0x0f);
m_Xnh = nHAdd^nLAdd^0x52^0x44;
HAddr = ExchangeAscII((m_Xnh>>4)&0x0f);
LAddr = ExchangeAscII(m_Xnh&0x0f);
BYTE OutBuff[8] = {0x40,nHAdd,nLAdd,0x52,0x44,HAddr,LAddr,0x0d};
m_Ports.WriteToPort(OutBuff,8);
cLastColtTime = CTime::GetCurrentTime();
nColtAddr++;
if(nColtAddr > 19)//19 define max addr numbers
nColtAddr = 0;
}
ASCII码的一些简单变换，我们进行一下简单的封装，方便调用：
BYTE C××××View::ExchangeAscII(BYTE bInput)
{
BYTE bRef = 0;
if(bInput > 9)
bRef = bInput+0x37;
else
bRef = bInput+0x30;
return bRef;
}
BYTE C××××View::ExchangeAscIItoNormal(BYTE bInput)
{
BYTE bRef = 0;
if(bInput > 0x39)
bRef = bInput-0x37;
else
bRef = bInput-0x30;
return bRef;
}
LONG C×××View::OnCommunication(WPARAM ch, LPARAM port)进行数据处理，WPARAM,LPARAM类型是多态性数据(polymorphic data type),在WIN32中为32位，支持多种数据类型，根据需要自动适应，这样程序就有很强的适应性。再次我们这里理解成为BYTE类型（与外围设备通讯协议保持一致，方便解包）。每当串口接收缓冲区内有一个字符的时候，就会产生一个WM_COMM_RXCHAR消息，触发OnCommunication函数，下面我们可以根据我们的需要进行解包处理了；
LONG CMy11View::OnCommunication(WPARAM ch, LPARAM port)
{
if(port == 1)
{
m_RecBuff[nColts] += (BYTE)(char *)(ch);
nColts++;
if(nColts == 24)这里根据通讯协议规定的发送定制要数据命令就会上传24个字节的数据报文内容。这里可以根据不同外部设备进行不同的设置
{
DataProcessTemp(m_RecBuff);处理解包
nColts = 0;缓冲区指针清0，准备接收下一台设备数据
ResetBuffVal();清空缓冲区内容
SetCommVal(); 发送下一台设备内容
}
}
return 0;
}
数据解包处理，这里就必须根据外部设备定义的通讯协议来处理了。
void CMy11View::DataProcessTemp(BYTE m_Inbuff[])
{
int nTempAddr = nColtAddr - 1;
if(nTempAddr < 0)
nTempAddr = 19;
int nHAdd,nLAdd;
nHAdd = ExchangeAscII((nTempAddr>>4)&0x0f);
nLAdd = ExchangeAscII(nTempAddr&0x0f);
if(m_Inbuff[0] == 0x40)
{
if(m_Inbuff[1] == nHAdd && m_Inbuff[2] == nLAdd)
{
if(m_Inbuff[3] == 0x52 && m_Inbuff[4] == 0x44)
{
int nzTemp[5];
float fTemp;
nzTemp[0] = m_Inbuff[7];
nzTemp[1] = m_Inbuff[8];
nzTemp[2] = m_Inbuff[9];
nzTemp[3] = m_Inbuff[10];
for(int i = 0 ; i < 4; i ++)
{
if(nzTemp[i] > 0x39)
nzTemp[i] -= 0x37;
else
nzTemp[i] -= 0x30;
}
fTemp=float(nzTemp[1]+(nzTemp[0]<<4)+(nzTemp[3]<<8)+(nzTemp[2]<<12))/10;
fVal[nTempAddr] = fTemp;
RedrawWindow();
}
}
}
}
void CMy11View::ResetBuffVal()
{
for(int i=0;i<1000;i++)
m_RecBuff[i] = 0;
}
至此，基本的通讯外围程序基本完成，如果我们要扩充多个串口多线程的话，我们可以做如下修改:
CSerialPort m_Ports[20];
BYTE m_RecBuff[20][1000];
BYTE m_SendBuff[5][1000];
int nColts[20];
int nZBKType[24];
int nWrongCount[20][20];
int nColtAddr[20];
HANDLE m_pThread;
//Protect Device
if(this->m_Ports[0].InitPort(this,2,9600,'N',8,1,EV_RXCHAR|EV_RXFLAG,1024))
{
this->m_Ports[0].StartMonitoring();
SetComBufferVal(0);
}
//Diandu Device
if(this->m_Ports[1].InitPort(this,4,1200,'E',8,1,EV_RXCHAR|EV_RXFLAG,1024))
{
this->m_Ports[1].StartMonitoring();
SetComBufferVal(1);
}
我们对各种发送命令函数进行载入形参的方法来解决。
希望上面的通讯方法对串口初学者能够带来好的帮助。如果有什么问题请联系我：13975102873◎hnmcc。com
附件：
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多串口多线程工业控制实现（SerialPort类） 评分 3 回复此评论 修改评论 发表新评论 |
倾听 | 2005-12-10 | |
| 请教：在窗口如何循环刷新接收和发送的数据列？ |
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| Re: 多串口多线程工业控制实现（SerialPort类） 回复此评论 修改评论 发表新评论 |
月光 | 2005-12-10 | |
| 很有实用价值；不错。 有一点建议：在m_RecBuff[nColts] += (BYTE)(char *)(ch);下面增加if(m_Inbuff[0] == 0x42)这样保证不会收到线路上的误码； 另： 请教：在窗口如何循环刷新接收和发送的数据？ |
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| 多谢 评分 5 回复此评论 修改评论 发表新评论 |
刘刚 | 2005-12-14 | |
| 多谢 | |||
| 好 评分 5 回复此评论 修改评论 发表新评论 |
张云 | 2005-12-15 | |
| 太感谢你了！非常实用！！！！！！ | |||
| 很好! 评分 4 回复此评论 修改评论 发表新评论 |
gwork | 2005-12-29 | |
| this->m_Ports.StartMonitoring();启动监视线程 这里为什么要用this->?? >>>> 2005-12-29 1:05:51 经过修改 |
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| Re: 很好! 回复此评论 修改评论 发表新评论 |
江川 | 2005-12-29 | |
| this->是指向当前的指针。在这里没有实际的意义，你也可以去掉不用理会 | |||
| 好看 评分 5 回复此评论 修改评论 发表新评论 |
zxf | 2006-1-3 | |
| 在黑人里我们黄人看起来象唐僧一样细皮嫩肉的．哥们不错啊，可以去那么遥远的地方 | |||
| 请教 评分 3 回复此评论 修改评论 发表新评论 |
MeIBAo | 2006-1-10 | |
| 我遇到这样一个设备，它的通信协议没有帧头、帧尾，长度也不确定。采用问答方式，主设备主动询问，从设备上报信息，由于实时性要求必须连续问答（即主设备正确收到从设备回答，立即下发下一包数据，如果没有收到，则等待1秒钟后下发下一包数据）。这样的情况下我该如何使用CSerialPort？以前我在VB钟是这样处理的，下发时同时置一个超时时间，在定时器里不停的减，如果正确收到回答，将该时间置0，如果没有收到回答，等到定时器将其减至0，才能发送下一帧。由于没有帧头、帧尾，长度也不确定，接收我是在定时器消息响应里完成的：不停检查串口缓冲区数据长度，如果两次进入长度没有变化，则认为从设备回应数据结束，再一次性读入处理。但是在CSerialPort里该怎么处理？ | |||
| 赞！ 评分 3 回复此评论 修改评论 发表新评论 |
lx | 2006-2-12 | |
| 江川辛苦啊 谢谢江川为我们解答问题！ |
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| 辛苦了 评分 5 回复此评论 修改评论 发表新评论 |
FreshMan | 2006-4-6 | |
| 不错不错 好东西 |
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| 关于"数据解包处理部分" 评分 3 回复此评论 修改评论 发表新评论 |
coolxiaoqin | 2006-4-12 | |
| 你说这部分与具体的协议有关，但我对这部分代码的含义不是很清楚。所以不知道怎样做？怎样参考你这个，修改哪部分（哪部分会不同呢）？ 谢谢关注！！！ |
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| 还有一处代码不理解 评分 3 回复此评论 修改评论 发表新评论 |
coolxiaoqin | 2006-4-12 | |
| void C××××View::SetCommVal() { int HAddr,LAddr,m_Xnh; int nHAdd,nLAdd; nHAdd = ExchangeAscII((nColtAddr>>4)&0x0f); ExchangeAscII中的参数是什么意思？特别是 〉〉符号是什么意思？ 谢谢江川兄帮忙解答问题！！！ |
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| Re: 还有一处代码不理解 回复此评论 修改评论 发表新评论 |
将川 | 2006-4-13 | |
| 那个函数是我封装的一个ASCII转换成为BCD的子函数。 >>是一个位运算操作符，>>4就是将该字节右移4位，举例说明更清楚。 例如BYTE bBuff = 0xea; BYTE bHighBuff = (bBuff >> 4)&0x0f内容是取0xea字节的高位部分，他的结果就是e,那么要去该字节的低4位可以表达成为： BYTE bLowBuff = bBuff&0x0f 在一般的字节操作数据中，这些移位运算是我们经常要用到的一种运算符 |
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| 感谢！ 评分 3 回复此评论 修改评论 发表新评论 |
coolxiaoqin | 2006-4-14 | |
| 谢谢帮我解答问题。 在串口通信协议上我遇到了一点困难，我按上面那个邮箱给你发邮件了，我相信以你的经验一定可以帮我解答。麻烦你有时间帮我看一下。谢了！ |
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| 麻烦帮我解释一下这个代码 评分 3 回复此评论 修改评论 发表新评论 |
coolxiaoqin | 2006-4-21 | |
| if(cNowTime.GetMinute()*60 + cNowTime.GetSecond() - cLastColtTime.GetMinute()*60 - cLastColtTime.GetSecond() > 1) pView->SetCommVal(); q：解释一下这个if语句是什么意思？尤其>1是为什么，是与你的串口协议有关吗？ |
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| 请教！！ 评分 3 回复此评论 修改评论 发表新评论 |
coolxiaoqin | 2006-5-10 | |
| 在CMy11View::OnCommunication(WPARAM ch, LPARAM port)这个函数中你可以这样： if(nColts == 24)这里根据通讯协议规定的发送定制 我想参考你这个做，但我的通讯协议里接收的数据有两种长度，18和30，我不知该怎样处理。 有谁知道我这种情况怎么办吗？ |
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| Re: 请教！！ 回复此评论 修改评论 发表新评论 |
江川 | 2006-5-10 | |
| 贴论坛的回复： 一般的硬件进行串口通讯都有自己的通讯协议。包含你的不同字节的通讯。 比如有的硬件支持上传数据，同时支持命令的下传（比如控制命令等），那么当出现控制命令和读取数据命令的时候会出现两种或者更多的字节上传的报文数目不同的情况。 但是我们的通讯协议都是有规定的。比如上传的哪个字节的报文具体是多少个字节。还有就是这些字节的数目的报文中间报文头是什么，结束符是什么，然后校验是什么。那么你就可以根据这个来进行区别对待了。 比如现在上传18和30个字节的报文。那么在18字节报文中间可能有3个是报文头，第17字节是校验，第18字节是结束符。同样30个字节也是如此，那么他的校验和报文头和结束符位置肯定是不同的。 程序可以这样修改： LONG CSCPortTestView::OnCommunication(WPARAM ch, LPARAM port) //进行数据处理，WPARAM,LPARAM类型是多态性数据 { if(port == 1) { m_szBuffer[m_nDataNum] += (BYTE)(char *)(ch); m_nDataNum++; if(m_nDataNum==18) //18/30两种情况？？？？？ { if(DataProcessPacket1(m_szBuffer)) //处理解包 { m_nDataNum = 0; //缓冲区指针清0，准备接收下一台设备数据 ResetBuffVal(); //清空缓冲区内容 } } if(m_nDataNum==30) //18/30两种情况？？？？？ { if(DataProcessPacket2(m_szBuffer)) //处理解包 { m_nDataNum = 0; //缓冲区指针清0，准备接收下一台设备数据 ResetBuffVal(); //清空缓冲区内容 } } } } BOOL DataProcessPacket1(BYTE m_Inbuff[1000]) { BOOL bRef = FALSE; //校验报文正确 if(m_Inbuff[0] = 0x** ............&& m_Inbuff[17] = 0x0d) { bRef = TRUE;//报文正确 } return bRef; } |
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