【正文】 串口設(shè)備遠程監(jiān)控軟件設(shè)計與實現(xiàn)畢業(yè)論文目錄第一章 緒論 1 串口通訊及遠程監(jiān)控的概述 1 1 3 5 6 7第二章 串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器概述及VC++（MFC)工具介紹 7 7 8 8 9 VC++ （MFC）工具介紹 10 VC++ 10 11 12第三章 串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器通訊底層 13 通信底層設(shè)計 13 MFC中TCP socket編程 14 TCP socket基本原理 14 基本W(wǎng)indows Socket API 15 MFC下的 Socket編程類 20 MFC下Socket編程基本步驟 21 TCP Client端Socket的編程實現(xiàn) 23 Client接收數(shù)據(jù)處理 23 Client Socket套接字創(chuàng)建 25 29第四章 GPS設(shè)備協(xié)議解析 29 接收數(shù)據(jù)的驗證 29 接收數(shù)據(jù)的解析 31 32第五章 人機交互設(shè)計 32 Visual C++ 32 MFC框架 34 MFC框架簡介 34 MFC類層次結(jié)構(gòu)圖 34 初始化流程及消息循環(huán)機制 37 MFC開發(fā)應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn) 38 Visual C++ 38 消息響應(yīng)函數(shù)添加與實現(xiàn) 42 課題的人機界面設(shè)計 44 45第六章 結(jié)論 45 成果展示 45 課題工作總結(jié)和結(jié)論 47 需進一步研究的問題 48致謝 49參考文獻 5053第一章緒論隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，人們對通訊的認識進入到一個新的時期，通訊變得更加快速和方便。這種網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展不僅提升了人與人（Man to Man）的通訊，更加逐步發(fā)展出了人與物（Man to Thing）甚至物與物（Thing to Thing）的通訊需要。這個階段的互聯(lián)網(wǎng)，我們稱之為物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things）。物聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，只是在終端接入上則是各式各樣的物體。因此其最后100米的通訊實現(xiàn)方法變得非常多樣化，也是業(yè)界研究的熱點。這其中就包括串口通訊。串口通訊是一種簡單的、低速率通訊手段。但其因為實現(xiàn)簡單、成本低廉、穩(wěn)定可靠而廣泛的應(yīng)用于工業(yè)、通信等許多專業(yè)領(lǐng)域的設(shè)備中，用以進行本地的短距離、低容量通訊。因此串口通訊擁有極其龐大的設(shè)備數(shù)量基礎(chǔ)。作為物體通訊手段，在物聯(lián)網(wǎng)時代，其與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合實現(xiàn)多節(jié)點、遠程化的串口通訊網(wǎng)成為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的一個重要方向。、串口通訊及遠程監(jiān)控的概述物聯(lián)網(wǎng)（Internet of Things，縮寫IOT）是一個基于互聯(lián)網(wǎng)、傳統(tǒng)電信網(wǎng)等信息承載體，讓所有能夠被獨立尋址的普通物理對象實現(xiàn)互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)。廣義上說，當下涉及到信息技術(shù)的應(yīng)用，都可以納入物聯(lián)網(wǎng)的范疇。物聯(lián)網(wǎng)是新一代信息技術(shù)的重要組成部分。顧名思義，物聯(lián)網(wǎng)就是物物相連的互聯(lián)網(wǎng)。其一，物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)仍然是互聯(lián)網(wǎng)，是在互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)上的延伸和擴展的網(wǎng)絡(luò)；其二，其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間，進行信息交換和通信。物聯(lián)網(wǎng)就是“物物相連的互聯(lián)網(wǎng)”。物聯(lián)網(wǎng)通過智能感知、識別技術(shù)與普適計算、廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)的融合中，也因此被稱為繼計算機、互聯(lián)網(wǎng)之后世界信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第三次浪潮。物聯(lián)網(wǎng)是互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用拓展，相對于網(wǎng)絡(luò)這樣一個概念，不如說物聯(lián)網(wǎng)是業(yè)務(wù)和應(yīng)用。串口通信(Serial Communication)， 是指外設(shè)間，通過數(shù)據(jù)信號線 、地線、控制線等，按位進行傳輸數(shù)據(jù)的一種通訊方式，主要用于串行式逐位數(shù)據(jù)傳輸。串行接口按電氣標準及協(xié)議來分，常見的有一般電腦應(yīng)用的RS232（使用 25 針或 9 針連接器）和工業(yè)電腦應(yīng)用的半雙工RS485與全雙工RS422。目前，串口也廣泛的應(yīng)用各類專業(yè)設(shè)備上，用作設(shè)備對外的通訊接口使用。這種通信方式使用的數(shù)據(jù)線少，在遠距離通信中可以節(jié)約通信成本，但其傳輸速度比并行傳輸?shù)?。串口是一種常見且有較長應(yīng)用歷史的設(shè)備間的通訊辦法。物聯(lián)網(wǎng)是隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展而發(fā)展起來的一種通訊網(wǎng)絡(luò)。因此，由于歷史原因，串口通訊必將是物聯(lián)網(wǎng)的一種常見物聯(lián)通訊方式。上文中也提到串口是實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)最后100米通訊連接的一種極為重要的方式。尤其在工業(yè)、通訊等領(lǐng)域內(nèi)，串口在設(shè)備通訊方面有著極為廣泛的應(yīng)用。雖然現(xiàn)在以以太網(wǎng)形式的接口也非常之多并在逐步成為主流，但串口仍然因其歷史應(yīng)用廣泛、連接簡單、通訊可靠而大量存在。遠程監(jiān)控從字面上理解可以分為“監(jiān)”和“控”兩部分，其中“監(jiān)”是指通過網(wǎng)絡(luò)獲得信息為主：而“控”是指通過網(wǎng)絡(luò)對遠程計算機進行操作的方法，對遠程計算機進行重新啟動、關(guān)機等操作，還包括對遠端計算機進行日常設(shè)置的工作。遠程監(jiān)控這個詞有兩重意思。計算機領(lǐng)域和視頻監(jiān)控領(lǐng)域都有遠程監(jiān)控的說法，但意義完全不一樣。本篇論文中所涉及的到的遠程監(jiān)控為計算機領(lǐng)域的遠程監(jiān)控。物聯(lián)網(wǎng)在實際應(yīng)用上的開展需要各行各業(yè)的參與，并且需要國家政府的主導以及相關(guān)法規(guī)政策上的扶助，物聯(lián)網(wǎng)的開展具有規(guī)模性、廣泛參與性、管理性、技術(shù)性、物的屬性等等特征，其中，技術(shù)上的問題是物聯(lián)網(wǎng)最為關(guān)鍵的問題。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)是一項綜合性的技術(shù)，是一項系統(tǒng)，其理論上的研究已經(jīng)在各行各業(yè)展開，而實際應(yīng)用還僅局限于行業(yè)內(nèi)部。關(guān)于物聯(lián)網(wǎng)的規(guī)劃和設(shè)計以及研發(fā)關(guān)鍵在于RFID、傳感器、嵌入式軟件以及傳輸數(shù)據(jù)計算等領(lǐng)域的研究。物聯(lián)網(wǎng)將是下一個推動世界高速發(fā)展的“重要生產(chǎn)力”，是繼通信網(wǎng)之后的另一個萬億級市場。業(yè)內(nèi)專家認為，物聯(lián)網(wǎng)一方面可以提高經(jīng)濟效益，大大節(jié)約成本；另一方面可以為全球經(jīng)濟的復蘇提供技術(shù)動力。其普及以后，用于動物、植物和機器、物品的傳感器與電子標簽及配套的接口裝置的數(shù)量將大大超過手機的數(shù)量。按照對物聯(lián)網(wǎng)的需求，需要按億計的傳感器和電子標簽，這將大大推進信息技術(shù)元件的生產(chǎn)，同時增加大量的就業(yè)機會。且物聯(lián)擁有業(yè)界最完整的專業(yè)物聯(lián)產(chǎn)品系列，覆蓋從傳感器、控制器到云計算的各種應(yīng)用。產(chǎn)品服務(wù)智能家居、交通物流、環(huán)境保護、公共安全、智能消防、工業(yè)監(jiān)測、個人健康等各種領(lǐng)域。構(gòu)建了“質(zhì)量好、技術(shù)優(yōu)、專業(yè)性強，成本低，滿足客戶需求”的綜合優(yōu)勢，持續(xù)為客戶提供有競爭力的產(chǎn)品和服務(wù)。物聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)是當今世界經(jīng)濟和科技發(fā)展的戰(zhàn)略制高點之一。隨著計算機系統(tǒng)的應(yīng)用和微機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，通信功能越來越顯得重要。這里所說的通信是指計算機與外界的信息交換。因此，通信既包括計算機與外部設(shè)備之間，也包括計算機和計算機之間的信息交換。由于串行通信是在一根傳輸線上一位一位的傳送信息，所用的傳輸線少，并且可以借助現(xiàn)成的電話網(wǎng)進行信息傳送，因此，特別適合于遠距離傳輸。對于那些與計算機相距不遠的人－機交換設(shè)備和串行存儲的外部設(shè)備如終端、打印機、邏輯分析儀、磁盤等，采用串行方式交換數(shù)據(jù)也很普遍。在實時控制和管理方面，采用多臺微機處理機組成分級分布控制系統(tǒng)中，各 CPU 之間的通信一般都是串行方式。所以串行接口是微機應(yīng)用系統(tǒng)常用的接口。許多外設(shè)和計算機按串行方式進行通信，這里所說的串行方式，是指外設(shè)與接口電路之間的信息傳送方式，實際上，CPU 與接口之間仍按并行方式工作。需要特別說明的是串口的電平規(guī)范。一般在設(shè)備內(nèi)部CPU或單片機使用的是TTL電平，而設(shè)備外部一般是使用EIA規(guī)定的電氣接口，兩者間需要進行電平轉(zhuǎn)換。我們通常所說的設(shè)備的串口都是按照EIA規(guī)定的電氣特性而設(shè)計的。研究物聯(lián)網(wǎng)，對串口設(shè)備的聯(lián)網(wǎng)、組網(wǎng)的研究也就是勢在必行的。物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將串口通訊從原來簡單針對本地低速率通訊應(yīng)用的模式發(fā)展為其最后100米的通訊連接辦法之一。這也就要求在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中，需要將串口通訊與互聯(lián)網(wǎng)相結(jié)合，完成通訊距離更遠、終端數(shù)量更多的復雜通訊功能。串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器正是順應(yīng)上述要求而產(chǎn)生的一種硬件設(shè)備，以實現(xiàn)串口通訊與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合。遠程監(jiān)控系統(tǒng)有兩種類型，一種是生產(chǎn)現(xiàn)場沒有現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)，而是將數(shù)據(jù)采集后直接送到遠程計算機進行處理，這種遠程監(jiān)控與一般的現(xiàn)場監(jiān)控沒有多大的區(qū)別，只是數(shù)據(jù)傳輸距離比現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)要遠，其它部分則和現(xiàn)場監(jiān)控系統(tǒng)相同；另一種是現(xiàn)場監(jiān)控與遠程監(jiān)控并存。一般是采用現(xiàn)場總線技術(shù)將分布于各個設(shè)備的傳感器、監(jiān)控設(shè)備等連接起來，這樣就從分立單元階段進入了集成單元階段，然后各個管理站點的服務(wù)再用局域網(wǎng)連接起來，這樣就形成了企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)(Intranet)。由于建立了基本的網(wǎng)絡(luò)信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，設(shè)備監(jiān)測、維護技術(shù)進入了集成系統(tǒng)階段，在一個單位的內(nèi)部基本上實現(xiàn)了資源和信息共享。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，遠程監(jiān)控將更多地應(yīng)用在企業(yè)生產(chǎn)過程的管理中，專業(yè)技術(shù)人員可以通過互聯(lián)網(wǎng)來管理和維護生產(chǎn)過程，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，提高設(shè)備的可用率，最終降低生產(chǎn)成本，提高效益。本文即研究了串口聯(lián)網(wǎng)的原理，采用串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器實現(xiàn)串口通訊與互聯(lián)網(wǎng)的結(jié)合，完成一臺串口設(shè)備的遠程通訊。全文大致分為以下幾部分內(nèi)容。首先，介紹物聯(lián)網(wǎng)的概念和發(fā)展，介紹串口通訊的概念和發(fā)展，并闡述串口通訊與物聯(lián)網(wǎng)以及遠程監(jiān)控的應(yīng)用關(guān)系。論文第二章將介紹串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器的概念和原理。論文的第三至第七章將分析本課題的工作并詳細描述基于串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器的串口遠程聯(lián)網(wǎng)連接的實現(xiàn)。第八章將展示文章的相關(guān)成果，供大家參考使用。本課題設(shè)計實現(xiàn)PC機對串口設(shè)備的遠程通訊管理。課題工作主要分為：1） 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計；2） 監(jiān)控軟件設(shè)計。圖 01：課題硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計課題設(shè)計如圖31所示硬件結(jié)構(gòu)。課題以一臺GPS時鐘設(shè)備作為目標通訊設(shè)備，通過串口服務(wù)器實現(xiàn)該GPS設(shè)備串口通訊的網(wǎng)絡(luò)化連接，并最終通過以太網(wǎng)連接到遠程計算機。該結(jié)構(gòu)用以實現(xiàn)一臺計算機遠程的連接一臺或多臺GPS時鐘設(shè)備，完成對這些GPS時鐘設(shè)備的遠程監(jiān)控功能。這種結(jié)構(gòu)可用于批量的設(shè)備拷機測試或者遠程站點設(shè)備監(jiān)控，是各種復雜應(yīng)用的原型基礎(chǔ)。如果計算機至串口服務(wù)器的連接是經(jīng)由互聯(lián)網(wǎng)（Internet）的，則還需掌握相關(guān)路由配置，有可能需增加一定網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以打通路由連接。監(jiān)控軟件是指運行于計算機上，用以連接遠端串口服務(wù)器并進而連接GPS時鐘設(shè)備的服務(wù)軟件。該軟件需要完成如下功能：1） TCP Socket通訊2） GPS時鐘設(shè)備協(xié)議解析3） 人機交互界面其中最核心的部分為前兩項。在這兩項的基礎(chǔ)上，可以擴展開發(fā)出功能更為復雜、應(yīng)用更具針對性的應(yīng)用軟件。本課題的目標也是實現(xiàn)這一基礎(chǔ)功能，為后續(xù)應(yīng)用設(shè)計提供底層服務(wù)。第二章 串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器概述及VC++（MFC)工具介紹串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器是為RS232/485串口到TCP/IP網(wǎng)絡(luò)之間完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的通訊接口轉(zhuǎn)換器。提供RS232/485終端串口與TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)雙向透明傳輸。它能將多個串口設(shè)備連接并能將串口數(shù)據(jù)流進行選擇和處理，把現(xiàn)有的串口的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成IP 端口的數(shù)據(jù)，然后進行IP 化的管理，IP化的數(shù)據(jù)存取，這樣就能將傳統(tǒng)的串行數(shù)據(jù)送上流行的IP 通道。由于串口協(xié)議不具有網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層，所以串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口的通信，實際是將串口數(shù)據(jù)作為TCP/IP的應(yīng)用層數(shù)據(jù)，用TCP封裝傳輸?shù)姆绞?。由于TCP/IP協(xié)議的傳輸層包含了TCP協(xié)議和UDP協(xié)議，而TCP協(xié)議具有客戶端和服務(wù)端兩種工作模式，所以串口轉(zhuǎn)網(wǎng)口通信的工作模式可以分為：TCP服務(wù)器端模式（TCP Server）、TCP客戶端模式（TCP Client）和UDP模式三種。TCP模式：TCP模式采用數(shù)據(jù)可靠傳輸機制，所以可以保證數(shù)據(jù)基本不誤碼、不丟失。在TCP通信中，必須由通信兩端構(gòu)成，即一方為TCP客戶端，另一方為TCP服務(wù)端。此種模式