基于串口通信的控制系統(tǒng)設(shè)計

李志偉　姚江敏

摘 要：串口通信是計算機應用中最常用的通信方式之一。針對常用的系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)傳輸問題，研究了VB環(huán)境下通信連接和信號控制的基本原理，提出了利用單向信號傳輸，通過MSComm控件實現(xiàn)計算機系統(tǒng)控制的設(shè)計思想。實踐應用表明，軟件控制穩(wěn)定、可靠，具有很強的擴展應用價值。

關(guān)鍵詞：串口通信；計算機系統(tǒng)控制；MSComm控件；單向信號

中圖分類號：TP274.2 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.16.102

在數(shù)據(jù)通信中，計算機系統(tǒng)之間的相互控制是計算機應用的常見方式之一。雖然現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、接口技術(shù)的飛速發(fā)展為數(shù)據(jù)通信提供了更加快捷、便利的途徑，但是，由于串口通信具有硬件成本低、協(xié)議透明、編程簡單等優(yōu)點，所以，在計算機通信，尤其是數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視及控制等領(lǐng)域，仍然具有很大的應用潛力。

1 VB環(huán)境下的串口通信

1.1 串口通信

在VB環(huán)境中，利用串口可以實現(xiàn)計算機設(shè)備之間的相互通信。通常情況下，主要有2種通信方式：①利用Windows提供的API函數(shù)；②利用VB提供的MSComm控件。雖然前者實現(xiàn)方法簡單，但設(shè)計過程相對復雜，工作量比較大，對程序員有較高的要求。盡管后者實現(xiàn)過程比較復雜，但由于微軟對其處理過程進行了封裝，并向用戶提供了方便的接口，因此，使用操作比較簡單，只需簡單地嵌入就能完成復雜的串口通信任務(wù)，設(shè)計工作量比較小，效率較高，是程序設(shè)計比較理想的方法。

1.2 MSComm控件

MSComm是一種串行通信控件，它提供事件驅(qū)動和檢查CommEvent屬性兩種處理通信的方式。在VB 6.0系統(tǒng)中，通過部件設(shè)置可以將該控件添加到工具箱中，以便在設(shè)計界面中引用，通過屬性設(shè)置和操作實現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。

在數(shù)據(jù)傳輸和控制應用中，MSComm控件常用的屬性有以下幾點：①CommPort，設(shè)置并返回通信端口號；②Settings， 以字符串的形式設(shè)置并返回波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位和停止位；③PortOpen，設(shè)置并返回通信端口的狀態(tài)——打開或關(guān)閉；④Input，從接收緩沖區(qū)返回并刪除字符；⑤Output，向傳輸緩沖區(qū)寫一個字符串。

2 串口通信的信號連接

在臺式計算機后部面板上，通常有一兩個串行通信接口，其外部形狀為梯形公插頭結(jié)構(gòu)，根據(jù)插針的數(shù)量可以分為25針和9針2種。前者多見于早期的AT架構(gòu)計算機。目前，ATX架構(gòu)計算機的串口均采用9針接口，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

9針串口各引腳的功能分別為：載波檢測（DCD）、接收數(shù)據(jù)（RXD）、發(fā)送數(shù)據(jù)（TXD）、數(shù)據(jù)終端準備好（DTR）、信號地（GND）、數(shù)據(jù)準備好（DSR）、發(fā)送請求（RTS）、發(fā)送清除（CTS）、振鈴指示（RI）。

通常情況下，在計算機之間進行一般的數(shù)據(jù)傳輸時，如果沒有特別要求，只要正確連接2，3，5引腳便可。其連接方法是：2臺計算機對應串口的2，3引腳相互交叉，5引腳直接連通，具體如圖2所示。

3 控制系統(tǒng)設(shè)計

3.1 設(shè)計方法

在設(shè)計控制系統(tǒng)時，可以通過串口實現(xiàn)計算機之間的相互控制，其具體方法是：①從市場上購買一對如圖1所示的9針串口梯形母插頭，按照圖2所示的連接方法用信號線連接2個插頭；②選擇2臺需要互聯(lián)的計算機的空閑串口，用做好的串口連線連接；③選擇其中一臺計算機作為主控機，另一臺作為被控機；④在主控機上安裝并運行主控程序，選擇連接的串行端口，由對應的串口向被控機發(fā)送控制指令；⑤在被控機上安裝并運行被控程序，選擇連接的串行端口，經(jīng)由對應的串口等待并接收來自主控機的控制指令；⑥當被控機串口接收到主控機發(fā)來的控制指令后，根據(jù)預設(shè)的指令功能執(zhí)行控制操作，實現(xiàn)系統(tǒng)控制。

3.2 主控端程序設(shè)計

假設(shè)需要通過主控機對被控機完成下列3項控制功能：打開媒體播放器、打開記事本、關(guān)閉計算機，則主控機的控制指令可以通過2臺計算機的串口實現(xiàn)傳遞。因此，要先通過用戶界面選擇所使用的串行端口號，設(shè)計界面如圖3所示。

為了實現(xiàn)串行通信的數(shù)據(jù)傳輸和端口控制，程序設(shè)計時需要在界面中添加一個MSComm控件，通過界面選擇通信用“串口號”，通過“打開串口”按鈕，打開對應的串行端口。設(shè)MSComm控件的實例名為MSComm1，選擇的串口號為1，則相應的設(shè)置語句為：MSComm1.CommPort=1，MSComm1.PortOpen = True.

在圖3所示的樣例中，如果要“打開媒體播放器”，則點擊相應的按鈕，通過執(zhí)行下列語句便可實現(xiàn)控制指令由主控機向被控機的發(fā)送：MSComm1.Output = "MediaPlayer".

3.3 被控端程序設(shè)計

被控端程序與主控端程序一樣，運行時也要通過MSComm控件對端口進行初始化操作——選擇端口、打開端口，然后定時檢測對應串口的工作狀態(tài)。

為了實現(xiàn)對端口狀態(tài)的檢測，需要增加一個定時器控件，定時檢測相應串口是否有新的數(shù)據(jù)到達，以便及時處理。定時時間可根據(jù)用戶需要設(shè)置。

設(shè)程序中添加的定時器控件實例名為Timer1，則相應的被控程序部分代碼如下：

Private Sub Timer1_Timer（）

Dim Input_Data As String

Input_Data = Trim（MSComm1.Input）

Select Case Input_Data

Case "MediaPlayer"

Shell " C：＼Program Files＼Windows Media Player＼wmplayer. exe"， vbNormalNoFocus

……

Case Else

Exit Sub

End Select

End Sub

在該程序運行的過程中，當接收到來自串口的一組數(shù)據(jù)時，系統(tǒng)便自動分析判斷。如果是一條預設(shè)的控制指令，則執(zhí)行對應的功能，否則不予處理。在本例中，如果接收到的是一個字符串“MediaPlayer”，則程序通過shell語句直接調(diào)用，并執(zhí)行本機中的wmplayer.exe程序，打開媒體播放器。

3.4 控制測試

按照上述方法，用串行線連接好主控計算機和被控計算機相應的串口1端口，打開2臺計算機，在主控計算機上運行測試程序，進入圖3所示的控制界面，點擊“打開串口”按鈕。此時，便建立了2臺計算機的通信連接。然后點擊“打開媒體播放器”按鈕，此時，在被控計算機上便可自動播放Windows系統(tǒng)自帶的媒體播放程序。同樣，在圖3界面中點擊“打開記事本”按鈕，也可以迅速控制被控計算機運行記事本程序，實現(xiàn)預期的控制效果。

多次試驗表明，該程序運行穩(wěn)定、可靠，在遠程控制系統(tǒng)設(shè)計中既簡單又實用，具有較高的應用價值。

3.5 說明

采用串口通信實現(xiàn)計算機控制的關(guān)鍵是正確設(shè)置串口通信控件MSComm。在具體工作中，需要重點注意以下幾個方面的問題：①根據(jù)控制信號的物理連接，正確選擇并打開相應的串行端口。②針對不同的終端設(shè)備，采用控件的Settings屬性正確設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸?shù)牟ㄌ芈?、奇偶校驗、?shù)據(jù)位、停止位。在缺省的情況下，控件按默認參數(shù)自動設(shè)置。③當系統(tǒng)需要通過串口傳輸大量數(shù)據(jù)時，為了保證在緩沖區(qū)過載時數(shù)據(jù)不會丟失，需要通過控MSComm件的Handshaking屬性設(shè)置相應的通信協(xié)議（即握手協(xié)議），通過控件的OnComm事件捕獲并處理相關(guān)的通信事件，檢查設(shè)備連接和通信是否正確，確?？刂葡到y(tǒng)的穩(wěn)定、可靠。此時，圖2所示連接的串行線已經(jīng)不能滿足需要，還需要正確連接RTS、CTS、DSR、DTR等信號線。

4 結(jié)束語

由此實例可知，利用串口通信的數(shù)據(jù)傳輸功能可以方便地實現(xiàn)計算機之間的系統(tǒng)控制。由于該方法硬件連接簡單，軟件設(shè)計靈活，可靠性高，因此，將其應用于工業(yè)、家用電器、辦公等自動化和嵌入式應用中，可以快速實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和設(shè)備控制，具有廣闊的應用前景。

參考文獻

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作者簡介：李志偉（1964—），男，河南宜陽人，副教授，CCF高級會員，主要研究方向為計算機及其在航空武器裝備中的應用。

〔編輯：白潔〕