摘要：串口通信是一種廣泛使用且實(shí)用的通信方式，介紹RS232串行通信的聯(lián)結(jié)方式，研究利用c語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)RS232串行通信的過(guò)程。結(jié)合實(shí)際應(yīng)用，在約定雙方串行通信協(xié)議的基礎(chǔ)上，運(yùn)用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的串行通信軟件，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)生產(chǎn)線產(chǎn)品測(cè)試平臺(tái)和嵌入式EMB主控機(jī)的串行數(shù)據(jù)通信。
0前言
串行通信在通訊領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口已成為計(jì)算機(jī)、外設(shè)、交換機(jī)和許多通訊設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)接口。雖然近年來(lái)隨著USB口的日趨流行，RS232接口串口作為一種傳統(tǒng)的串口通信口有被取代的趨勢(shì)。然而由于它具有較高的性價(jià)比和傳輸?shù)目煽啃寓蟆Ｔ趥鬏斔俾室蟛皇呛芨叩那闆r下，串口通信仍然具有其自身的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)RS232標(biāo)準(zhǔn)廣泛應(yīng)用于微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和大型系統(tǒng)中，RS232標(biāo)準(zhǔn)還具有連線簡(jiǎn)單、通訊距離長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，本文將著熏介紹串口通信的連接方式以及利用C語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)串口通訊，最后以實(shí)際的工程項(xiàng)目應(yīng)用，驗(yàn)證了該通訊方式的可靠性。
1 RS232串行接口
1.1 RS232接口簡(jiǎn)介
RS232串行接口屬于個(gè)人計(jì)算機(jī)（PC）及電信應(yīng)用領(lǐng)域中最為成功的串行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。它被定義為一種在低速率串行通信中增加通信距離的單端標(biāo)準(zhǔn)，是目前PC機(jī)與通信工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一種串行接口嗍?，F(xiàn)在的Pc機(jī)一般至少有兩個(gè)串行口COMI和COM2.新一代的汁算機(jī)主要以9引腳的D型接頭接出所有的RS232通信信號(hào)及控制線（有的計(jì)算機(jī)的COM2仍為25引腳）。
1.2 RS232串口引腳說(shuō)明（見(jiàn)表1）
表1引腳縮寫(xiě)功能說(shuō)明
1.3串口連接器的連接方式
串口連接器是兩個(gè)串行接口的連接器，RS232串口存在9針和25針兩種形式，根據(jù)連接的針數(shù)，串口通信連接方式主要分為：1）無(wú)握手連接方式；2）全握手連接方式；3）循環(huán)握手回送方式。本文開(kāi)發(fā)的軟件運(yùn)行在全握手連接方式下，該連接方式如表2所示。
表2全握手連接
2 C語(yǔ)言串口通信軟件實(shí)現(xiàn)
2.1測(cè)試中的硬件設(shè)備。
2.1.1單機(jī)測(cè)試方式
如果單機(jī)僅僅擁有一個(gè)RS232串口，可將RS232連接線的第2引腳（RD）與第3引腳（TD）短路，那么由第3引腳的輸出信號(hào)就會(huì)被發(fā)送到第2引腳而送到同一串行端}1的輸入緩沖區(qū)，即可將數(shù)據(jù)讀入，進(jìn)入測(cè)試過(guò)程。
如果單機(jī)擁有COMl和COM2口兩個(gè)RS232串口，那么請(qǐng)選擇1 3節(jié)表2中的串口連接方式，進(jìn)入測(cè)試過(guò)程。
2.1.2近距離兩臺(tái)設(shè)備通信測(cè)試方式
如果要在兩臺(tái)PC計(jì)算機(jī)之間，一臺(tái)嵌入式系統(tǒng)主控機(jī)和一臺(tái)PC計(jì)算機(jī)之間，或者上位機(jī)和下位機(jī)之間進(jìn)行串口通信，那么請(qǐng)選擇1.3節(jié)表2中的RS232串口方式連接兩臺(tái)設(shè)備，進(jìn)入測(cè)試過(guò)程。
2.1.3遠(yuǎn)距離兩臺(tái)通信測(cè)試方式
RS232標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，若不使用Modem，在碼元畸變小于4%的情況下，Dte和DCE通信兩端之間最大傳輸距離為15 m.若距離較遠(yuǎn)，須附加調(diào)制解調(diào)器（Modem）。其連接方式如圖1所示。
圖1 遠(yuǎn)距離串口通信連接方式
2.2 C語(yǔ)言的串口通信軟件實(shí)現(xiàn)
2.2.1串口通信軟件流程圖
圖2數(shù)據(jù)通信的流程圖
2.2.2 C語(yǔ)言函數(shù)具體實(shí)現(xiàn)串口通信軟件過(guò)程
由于I/O串行通信口的速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于CPU的速度，在查詢工作方式時(shí)，CPU長(zhǎng)時(shí)間處于等待狀態(tài)，其效率非常低，不利于CPU的資源利用。解決這一矛盾的有效辦法是采取中斷的通信方式，即當(dāng)通信口自身準(zhǔn)備就緒時(shí)，主動(dòng)提出中斷申請(qǐng)，一旦CPU響應(yīng)此申請(qǐng)，便暫停執(zhí)行的工作，轉(zhuǎn)向中斷服務(wù)子程序，與外設(shè)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，數(shù)據(jù)交換完成后返回到主程序中的斷點(diǎn)繼續(xù)執(zhí)行未完成的任務(wù)，這樣就避免了CPU資源的浪費(fèi)㈨。
為此必須對(duì)異步通信適配器以及中斷控制器進(jìn)行控制。作為系統(tǒng)的外設(shè)，異步通信適配器和中斷控制器都有其對(duì)應(yīng)的I/O口地址，所以本文采用C語(yǔ)言函數(shù)庫(kù)中的尋址函數(shù)outportb（）和函數(shù)inportb（）對(duì)上述芯片進(jìn)行直接讀寫(xiě)操作。其控制包括對(duì)中斷控制器地址的編程，允許IRQ3，IRQ4中斷，同時(shí)置MODEM控制寄存器地址為有效，這樣即可實(shí)現(xiàn)中斷方式的通信。根據(jù)圖2的串口通信流程圖，其具體實(shí)現(xiàn)串口通信的過(guò)程如下：
1）初始化串口函數(shù)。
參數(shù)說(shuō)明：
ComPortAddr 串口端口地址（coMl口是03F8H COM2口是02F8H）
IntVectNum 中斷處理號(hào)（一般選擇0X0b）
Baud 波特率
Data 數(shù)據(jù)位
STop 停止位
Parity 奇偶校驗(yàn)位
void Init-COM（int ComPortAddr，unsigned char IntVectNum，im Baud，unsigned char Data，unsigned char Stop，unsigned char Parity）
{
unsigned char High，Low;
int f.
comportaddr=ComPortAddr;
intvectnum=IntVectNum;
CharslnBuf=0;Circln=0;CircOut=0;
/*set baud rate設(shè)置波特率*/
f=（Baud/100）：
f=1152/t;High=f/256;
Low=f-High*256;
outportb（ComPortAddr+3，0x80）；
outportb（ComPortAddr，LOW）；
outportb（ComPortAddr+l，High）；
/*set data bits，stop bits，and parity設(shè)置數(shù)據(jù)位。停止位。校驗(yàn)*/
Data=（Data-5）|（（Stop-1）*4）；
if（Parity=2）Data=Data|0x18;
else if（Parity==1）Data=Data|0x8;
outportb（ComPortAddr+3，Data）；
/*set MCR（DTR，RTS=0，OUTl，OUT2=1）設(shè)置MODEM控制位*/
outportb（ComPortAddr+4，0xob）；
/*set input data ready interrupt mode設(shè)置輸入數(shù)據(jù)中斷模式*/
outportb（ComPortAddr+1，Ox01）；
/*set OC interrupt vector設(shè)置中斷源*/
disable （）；
OldAsyncInt=getvect（IntVectNum）；
setvect（ImVectNum，AsyncInt）；
enable （）；
/*open interrupt打開(kāi)中斷*/
maskb=inp（Port8259+1）；
if（IntVectNum一0x0c）outport（Port8259+1，maskb&Oxef）；/*INT4*/
else outport（Port8259+1，maskb&0xf7）；/*INT3*/
}
2）握手信號(hào)控制。
該函數(shù)引入遞歸調(diào)用的方式，很好的解決了以往串口通信過(guò)程中，在握手信號(hào)方面選擇發(fā)送指定特定字符（例如“樣”）所帶來(lái)的誤傳送問(wèn)題，大大提高了串口通信的成功率。
void wait（char ch）
{
if（ReceiveChar（COM232）==ch）return;//確定對(duì)方已經(jīng)成功接受或者發(fā)送，就返回空
else
{
SendChar（ch）；//把接受或者發(fā)送出去的字符重新發(fā)送；
wait（ch）； //遞歸調(diào)用，直到對(duì)方確定接受或者發(fā)送成功為止；
?。?/p>
?。?/p>
3）向串行口發(fā)送一個(gè)字符
該函數(shù)的思想是先申請(qǐng)占有中斷，后進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù)通信；
int SendChar（unsigned char Char）
{
do
{
printf（“send waiting>>>>>>>>>\n”）：
//在屏幕上提示用戶正在等待中斷進(jìn)行。
}while（（inportb（comportaddr+5）&0x20）==O）；//檢查發(fā)送端數(shù)據(jù)線是否準(zhǔn)備好
outportb（comportaddr，Char://發(fā)送數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)
return（Char）；//返回發(fā)送完成的字符
}
4）從串行口接受一個(gè)字符
該函數(shù)的思想是先取得中斷控制，后面進(jìn)行接收數(shù)據(jù)通信；
int ReceiveChar（int port）
{
do{
printf（“receive waiting>>>>>>>>\n”）；
∥在屏幕上提示用戶正在等待中斷進(jìn)行。
}
while（（inportb（eomportaddr+5）&0x01）==0）；//檢查接收端數(shù)據(jù)線是否準(zhǔn)備好
return（inportb（pONt）；//從接收數(shù)據(jù)緩沖區(qū)取數(shù)據(jù)
}
3 實(shí)例
在企業(yè)產(chǎn)品測(cè)試平臺(tái)和嵌入式控制系統(tǒng)之間，約定通信雙方的協(xié)議相同，首先嵌入式EMB主控機(jī)通過(guò)串El把控制消息發(fā)送給產(chǎn)品測(cè)試平臺(tái)，讓產(chǎn)品測(cè)試平臺(tái)根據(jù)發(fā)送來(lái)的指令進(jìn)行相關(guān)操作：同時(shí)在產(chǎn)品測(cè)試平臺(tái)上的測(cè)試結(jié)果信息，測(cè)試每個(gè)單項(xiàng)目的相關(guān)信息也通過(guò)串口傳輸數(shù)據(jù)到嵌入式EMB主控機(jī)；嵌入式EMB主控機(jī)把測(cè)試相關(guān)的有效信息進(jìn)行整理后，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)上傳到Server，Server把企業(yè)所有生產(chǎn)線的嵌入式EMB主控機(jī)發(fā)送來(lái)的信息進(jìn)行整理和分析，在企業(yè)資源管理系統(tǒng)ERP上共享，讓企業(yè)的高級(jí)管理人員實(shí)時(shí)監(jiān)視企業(yè)生產(chǎn)的進(jìn)行情況，大大提高企業(yè)的辦公效率，其整體工作原理圖如圖3所示。
圖3企業(yè)生產(chǎn)整體工作原理圖
4結(jié)論
本文所闡述的RS232串口通信軟件，在具體實(shí)踐中結(jié)合功能需要，綜合考慮復(fù)雜程度、靈活性等因素，選擇了合適的方法，實(shí)現(xiàn)了串口通信過(guò)程，同時(shí)在產(chǎn)品測(cè)試平臺(tái)和嵌入式控制系統(tǒng)之間，該軟件得到了充分的應(yīng)用，有效地提升了企業(yè)的生產(chǎn)工作效率。