工控機系統串口通訊設計技術(shù)要點(diǎn)匯總：工控系統通常由工控儀器和計算機終端組成，工控儀器和計算機終端之間通過(guò)符合RS-232協(xié)議的串口通訊，計算終端可以通過(guò)雙方既定的數據協(xié)議，向工控儀器查詢(xún)狀態(tài)信號和發(fā)送控制信號。

一、硬件協(xié)議：定義了RS-232串口的電氣規范。

1）DTE/DCE：一般把工控儀器稱(chēng)為DCE，計算機終端稱(chēng)為DTE，設備之間通過(guò)RS-232電纜連接，DCE端采用母連接器（有槽），DTE端采用公連接器（有針）。但如果工控儀器和計算機終端都采用公連接器，則兩者都是DTE設備，它們之間的連接應采用零調制解調器方式。 2）RS-232信號：標準的RS-232管腳通常有D-25PIN和D-9PIN兩種類(lèi)型，常用的信號如下：信號分類(lèi) D-9PIN D-25PIN 信號名稱(chēng) 信號縮寫(xiě) 信號方向 數據信號 3 2 數據傳輸 TD DTE->DCE 2 3 接收數據 RD DTE<-DCE 控制信號 7 4 請求發(fā)送 RTS DTE<-DCE 8 5 清除發(fā)送 CTS DTE<-DCE 6 6 數據發(fā)送就緒 DSR DTE<-DCE 1 8 載波檢測 CD DTE<-DCE 4 20 數據終端就緒 DTR DTE->DCE 9 22 振鈴指示 RI DTE<-DCE 接地信號 5 7 接地信號 GND

3）零調制解調連接（ZERO MODEM）: ZERO MODEM處理DTE和DTE設備的對稱(chēng)連接，其連接原理為，一方的傳送數據信號為另一方的接收數據信號，一方的控制請求信號為另一方的控制應答信號，接地信號互連。連接示意如下：信號分類(lèi) DTE DTE 數據信號 TD-- RD RD-- TD 控制信號 RTS-- CTS CTS-- RTS (DSR-DCD-RI)-- DTR DTR-- (DSR-DCD-RI ) 接地信號 GND-- GND

二、軟件協(xié)議：定義了DTE的串口配置，DTE和DCE之間連接協(xié)議和數據傳輸協(xié)議。

1)串口參數配置： 波特率(BaudRate)：在CBR_110到CBR_256000之間指定，參照儀器指定 數據位(ByteSize)：每個(gè)字節的位數，一般用7或8，默認為8 停止位(StopBits)：停止位的位數，一般有：ONESTOPBIT、TOWSTOPBITS、ONE5STOPBITS，默認為ONESTOPBIT 奇偶校驗(Parity)： 定義了奇偶校驗的模式，一般有：NO_PARITY、EVEN_PARITY、ODD_PARITY，默認NO_PARITY 流量控制(FlowCtrl)：定義了流量控制方式，一般有：無(wú)控制、硬件方式、XON/XOFF方式，詳見(jiàn)握手協(xié)議。

2）握手協(xié)議：常見(jiàn)有硬件方式RTS/CTS和DTR/DSR方式，軟件方式有XON/XOFF和自定義的方式。 RTS/CTS：對于DTE來(lái)說(shuō)，設置OutCtsFlow則CTS低水平位時(shí)停止輸出，直至高水平位時(shí)恢復輸出。設置RtsControl為HANDSHAKE則當輸入緩沖區數據小于1/4時(shí)，DTE將RTS置為高水平位，通知DCE可以傳輸數據，當輸入緩沖區數據大于3/4時(shí)，DTE將RTS置為低水平位，通知DCE停止傳輸數據。DTE（計算機）的緩沖區較大，通常都將RtsControl設置位ENABLE，即保持高水平位。 DTR/DSR：對于DTE來(lái)說(shuō)，設置OutDsrFlow則DSR低水平位時(shí)停止輸出，直至高水平位時(shí)恢復輸出。設置DtrControl為HANDSHAKE則當DTR設置為高水平位時(shí)容許數據輸入，當DTR為低水平位時(shí)阻止數據輸入。DTE（計算機）的緩沖區較大，通常都將DtrControl設置位ENABLE，即保持高水平位。 XON/XOFF：對于DTE來(lái)說(shuō)，設置OutX時(shí)，輸出流在DTE收到XoffChar時(shí)停止，在收到XonChar時(shí)恢復。設置InX時(shí)，輸入流在緩沖區空閑不足XoffLim時(shí)DTE發(fā)送XoffChar，通知DCE中止傳輸數據。當輸入流達到緩沖區空閑超過(guò)XonLim時(shí)，DTE發(fā)送XonChar，通知DCE恢復傳輸數據。

三、編程模式： 在WIN32環(huán)境中，串口作為文件訪(fǎng)問(wèn)，但與其他文件不同，串口文件的操作是采用阻塞方式的，讀寫(xiě)動(dòng)作通常會(huì )在后臺阻塞，用戶(hù)可以通過(guò)響應串口事件，獲知端口狀態(tài)和控制讀寫(xiě)動(dòng)作。因此在WIN32環(huán)境中處理串口，應采用重疊I/0機制訪(fǎng)問(wèn)串口文件和在線(xiàn)程中完成讀寫(xiě)操作，這樣意味著(zhù)當讀寫(xiě)線(xiàn)程阻塞時(shí)，不會(huì )使主線(xiàn)程鎖定而失去響應。

1、串口文件操作方式：根據如上要求，串口一般采用獨占和重疊方式打開(kāi)，如：CreateFile(_T("\\\\.\\COM1"),/*端口名稱(chēng)*/ GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,/*文件可讀寫(xiě)*/ 0,/*獨占方式*/ NULL,/*無(wú)權限屬性*/ OPEN_EXISTING,/*端口必須存在*/ FILE_ATTRIBUTE_NORMAL | FILE_FLAG_OVERLAPPED,/*重疊的操作方式*/ NULL/*不支持臨時(shí)文件*/)。有效的串口文件打開(kāi)后，可以進(jìn)行重疊的讀寫(xiě)操作，其中要使用一個(gè)重疊操作結構OVERLAPPED： struct { DWORD Internal; /*內部使用*/ DWORD InternalHigh; /*內部使用*/ DWORD Offset; /*操作開(kāi)始的文件位置（低位），串口文件不支持*/ DWORD OffsetHigh;/* 操作開(kāi)始的文件位置（高位），串口文件不支持*/ HANDLE hEvent; /*異步事件句柄，重疊操作完成或中斷時(shí)被激發(fā)*/ } OVERLAPPED; 寫(xiě)串口的方式如下： WriteFile(hCom,/*串口文件句柄*/ (void*)data,/*數據指針*/ dwDataBytes,/*請求寫(xiě)的數據字節數*/ &dwOperaBytes,/*函數返回的已寫(xiě)的字節數，在重疊I/O中通常返回0*/ &ov/*重疊操作結構指針*/); 讀串口的方式如下： ReadFile(hCom,/*串口文件句柄*/ (void*)buf,/*緩沖區指針*/ dwDataBytes,/*請求讀的數據字節數*/ &dwOperaBytes,/*函數返回的已讀的字節數，在重疊I/O中通常返回0*/ &ov/*重疊操作結構指針*/); 重疊方式調用讀寫(xiě)函數后即返回，程序稍后調用等待事件函數進(jìn)入阻塞狀態(tài)，直至異步事件被激發(fā)，調用方式如下： WaitForSingleObject(hEvent,/*OVERLAPPED中異步事件句柄*/ dwTimeouts/*讀寫(xiě)超時(shí)毫秒數*/) 讀寫(xiě)超時(shí)設置可以由串口配置超時(shí)參數COMMTIMEOUTS獲得，讀超時(shí)數 ＝ReadTotalTimeoutMultiplier * 讀字節數 + ReadTotalTimeoutConstant; 寫(xiě)超時(shí)數 ＝WriteTotalTimeoutMultiplier * 寫(xiě)字節數 + WriteTotalTimeoutConstant; 異步事件返回后，可以調用重疊I/O查詢(xún)函數查看后臺讀寫(xiě)狀況： GetOverlappedResult(hCom, /*端口文件句柄*/ &ov, /*重疊結構指針*/ &dwOperaBytes, /*重疊操作完成的字節數*/ FALSE/*是否需要等待重疊操作完成*/); 以上時(shí)串口文件的操作方式，需要注意的是，這些操作除了打開(kāi)文件外，其他都應當在某個(gè)讀寫(xiě)線(xiàn)程中調用，讓線(xiàn)程在后臺阻塞，主線(xiàn)程保持響應。

2、端口事件偵聽(tīng)：WIN32提供串口事件查詢(xún)函數用以查看端口觸發(fā)的事件，端口可偵聽(tīng)事件一般有： EV_BREAK ：端口中斷信號 EV_CTS ：CTS信號改變 EV_DSR ：DSR信號改變 EV_RXCHAR ：收到一個(gè)或多個(gè)字符 EV_RXFLAG ：收到特殊字符 EV_ERR ：端口錯誤信號 EV_TXEMPTY：輸出緩沖區數據發(fā)送完成可以通過(guò)SetCommMask(hCom/*端口文件句柄*/,dwMask/*事件組合*/)來(lái)設置需要偵聽(tīng)的事件，然后應采用重疊模式調用查詢(xún)事件函數：WaitCommEvent；

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