【文章內容簡介】 據(jù)時有時候只收到一半就沒有了，特別是在連續(xù)接收數(shù)據(jù)時，但又不是每次都只能收到一半，有時候也能接收齊全的，就是因為發(fā)送的 數(shù)據(jù)中可能包含了終止符而使串口認為到了最后一個字符了。一般是將這個終止符禁用掉，即將 “ 啟用終止符 ？ (Enable terminator?)” 這一端 輸入為 False即可。另外還有一個比較重要的設置，就是 VISA READ 的 “ 讀取字節(jié)數(shù) ” 這個輸入，由于在串口通信中，如果指定讀取 100個串口緩沖區(qū)的字節(jié)數(shù)，如果當前緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)量不足 100個時，程序會一直停在 VISA READ 這個節(jié)點上，如果在超時的時間（默認是10秒）內還沒有湊足 100個數(shù)據(jù)的話，程序就會報 “Time out” 的錯誤，如果超時時間設置得太長，有可 能導致程序很長時間停止在 VISA READ 這個節(jié)點上。解決的辦法是使用“Bytes at Port” 這個串口的屬性節(jié)點，在 VISASerialadvance 下，也可以在 VISA資源線上右鍵 創(chuàng)建 屬性節(jié)點 串口設置 Bytes at Port，如下圖： 圖 3 Bytes at Port 這個屬性節(jié)點讀取當前串口緩沖區(qū)有字節(jié)數(shù)，然后將它的輸出連接到 VISA READ 的 “ 讀取字節(jié)數(shù) ” 這個輸入端上即可，這樣當前緩沖區(qū)中有多少個字節(jié)就讀回多少個，不會有任何等待。 基于組態(tài)的 PC 機串口通信程序設計 11 圖 4 使用 Bytes at Port LabVIEW 中使用串口 目前串口的應用一般有二種類型的（以我接觸到的來分類，不嚴格），一種是儀器控制類型的，一般是上位機發(fā)送一個指令，然后下位機作出響應，返回數(shù)據(jù)給上位機，上位機再讀取出來，完成一次通信，即一問一答；另一類是被動接收形的，即下位機會一直發(fā)送數(shù)據(jù)上來。這二種類型的串口通信在處理上會不太一樣。 儀器控制類型 由于在儀器控制時一般都是這種一問一答的方式，所以叫它儀器控制類型。以儀器控制為例來說一下需要注意的事項。 首先是要確認儀器選擇的通信模式是串口通信 模式。現(xiàn)在的儀器一般都至少有二種通信模式，一種是 RS232，一種是 GPIB，如果儀器是設置為 GPIB通信的話， RS232是不可能通信上的，所以要先確認一下，方法一般是在儀器面板上選擇設置 遠程控制的某些參數(shù)是固定的，比如校驗方法固定為奇校驗，不能修改，只能在電腦上跟儀器設置為一樣的。波特率一般是可以修改的。這些參數(shù)的配置一定要根據(jù)儀器手冊上的來設置。如果參數(shù)設置不正確，也能收到一些數(shù)據(jù)，但一般是亂碼，如果收到的數(shù)據(jù)都是亂碼的話，就要先檢查一下串口參數(shù)設置是否正確了。只有電腦和儀器邊的串口參數(shù)完全一致時才能 收到正確的數(shù)據(jù)。 接著是要注意發(fā)送指令和讀回數(shù)據(jù)之間要有一定的延時，即 VISA WRITE 和 VISA READ之間要有一定的延時，一般 200毫秒即可，因為串口是底層硬件，數(shù)據(jù)從軟件到串口上要一點點時間，然后儀器對指令作出響應也要一點點時間，這些時間加起來肯定比軟件運行二個節(jié)點的時間要短，所以延時是一定要加的。在調試時如果發(fā)現(xiàn)正常運行時不能收到數(shù)據(jù)，但高亮運行就能收到數(shù)據(jù)，就很有可能是沒有加延時的原因 ! 或者是發(fā)一個查詢指令，但返回的是上一條查詢指令的結果，也可能是因為沒有延時或延時不夠。 被動接受 類型 被動接收形的串口通信稍微麻煩一點，由于上位機是被動接收的，上位機不知道什么時候開始下位機就已經有數(shù)據(jù)上來了，很有可能下位機發(fā)送到一半時，上位機剛好開始接收數(shù)據(jù)，這時只能接收到后面一半的數(shù)據(jù)了，所以對于這種通信，一般是采用數(shù)據(jù)幀的方式進行基于組態(tài)的 PC 機串口通信程序設計 12 通信。 這種數(shù)據(jù)幀的通信方式至少由三部分數(shù)據(jù)組成：幀頭、數(shù)據(jù)、幀尾（如果數(shù)據(jù)是固定長度的話，似乎幀尾也可以省掉）。 幀頭是為了告訴上位機：從這以后的數(shù)據(jù)就是有用的數(shù)據(jù)了，相當于約定好的暗號，一般幀頭至少會用二個以上字節(jié)，如果只用一個字節(jié)的話，萬一數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)跟這個幀頭一樣了就會誤以為這個數(shù)據(jù)是幀頭從而導致解析數(shù)據(jù)出錯，幀尾的作用也差不多，告訴上位機從這之前的數(shù)據(jù)才是有用的數(shù)據(jù)。但實際上一般的數(shù)據(jù)幀遠不止這幾個部分，還會加上一些校驗字節(jié)、時間信息、幀計數(shù)器之類的東東在上面。 其中校驗字節(jié)是為了檢查數(shù)據(jù)在傳輸過程中有沒有出錯的，跟串口的校驗位要區(qū)分清楚，校驗位也是檢查數(shù)據(jù)傳輸時有沒有出錯的，但由底層硬件來實現(xiàn)，校驗方法由標準規(guī)定好，但有幾種可以選擇，只有一個位（ Bit，只能是 0或 1） 。 校驗字節(jié)是由軟件層來實現(xiàn)的，至少有一個字節(jié)（ Byte,有 8個位），而且校驗方式由用戶定義， 非常靈活。 由于被動方式中串口的緩沖區(qū)中一直會有數(shù)據(jù)在，為了保持數(shù)據(jù)的連續(xù)性，在讀取數(shù)據(jù)時跟第一種儀器控制類型不一樣。而是采取將讀取的所有的串口數(shù)據(jù)都保存在移位寄存器中，在軟件上處理完這些數(shù)據(jù)后再將它們從移位寄存器中刪除。 由于 VISA READ 的輸出是字符串，所以一般使用 “ 連接字符串 ” 這個函數(shù)將它們連接起來，然后接到循環(huán)結構中的移位寄存器中進行保存，當移位寄存器中的數(shù)據(jù)量達到一定時或滿足數(shù)據(jù)處理的條件時，才停止這個循環(huán)輸出讀取到的數(shù)據(jù)。一般如下圖所示： 圖 5 被動接收類型中的數(shù)據(jù)接收 在接收 下位機發(fā)送的幀數(shù)據(jù)時，一定要先了解幀格式，這樣才能正確解析出幀里面的數(shù)據(jù)來。下面以例子來說明數(shù)據(jù)幀格式的通信。設定通信數(shù)據(jù)幀每 7個字節(jié)為一幀數(shù)據(jù)，其中以 0xAC、 0x96二個字節(jié)作為數(shù)據(jù)幀頭，第三、四個幀頭為幀計數(shù)器，最大值為 0xFFFF，到達最大值后重新從 0開始計數(shù)，第 6三個字節(jié)是數(shù)據(jù)信息，分別代表數(shù)據(jù)的高中低位，第 7位為狀態(tài)標志字節(jié)，它的第一位為 1時表示下位機出錯，為 0時表示功能正常。 由于 LabVIEW 中接收到的數(shù)據(jù)都是以字符串的形式顯示出來的，所以需要將字符串轉換為基于組態(tài)的 PC 機串口通信程序設計 13 ASCII碼，一般可以直接 使用 “ 轉換為 U8數(shù)組 ” 這個函數(shù)，如下圖所示： 圖 5 字符串轉換為 U8 字節(jié) 轉換為 U8 字節(jié)后，得到的是所傳輸字符的 ASCII 碼，我們就很容易進行數(shù)據(jù)幀的判斷了，現(xiàn)收到以下的字符串數(shù)據(jù)： , 圖 6 實際接收到的字符串 上圖中下半部分顯示的數(shù)組是使用 “ 字符串轉換為 U8數(shù)組 ” 的函數(shù)轉換之后得到的數(shù)組，一個是十六進制顯示，另一個為十進制顯示。對照定義的數(shù)據(jù)幀格式，就很容易得到我們需要的數(shù)據(jù)了。 首先是要看從哪里開始才是完整的第一幀，從上面十六進制顯示的數(shù)組中我們可以看到，并不是第一個字節(jié)就是我們需要的幀頭 ，因為下位機是一直處于發(fā)送數(shù)據(jù)的狀態(tài)，很可能在串口發(fā)送一幀數(shù)據(jù)的過程中串口就被初始化或者被清空了一次緩沖區(qū)，那么這一幀數(shù)據(jù)的前面部分數(shù)據(jù)可能就會丟失，只留下后面一部分數(shù)據(jù) 。 以上圖為例子，第一二個字節(jié)為 0x3 0x22，顯示不是我們要的幀頭，我們要的幀頭基于組態(tài)的 PC 機串口通信程序設計 14 是在第 7 個字節(jié)，以程序來實現(xiàn)的話就是先查找第一個幀頭，使用 “ 搜索字符串 ” ，如果找到則判斷它下一個字節(jié)是否是第二個幀頭，如果是，表明已經找到幀頭，輸出幀頭的位置；如果它下一個字節(jié)不是第二個幀頭，說明這里不是真正的幀頭，繼續(xù)查找下一個幀頭，直到找到幀頭或搜 索完整個字符串都找不到幀頭。 這是一個程序的算法問題，具體實現(xiàn)的程序如下圖所示： 圖 7 幀頭查找程序 幀頭查找到以后，再找數(shù)據(jù)就容易了，根據(jù)之前的定義，第 6個字節(jié)是才是我們要的數(shù)據(jù)，所以直接使用索引號進行索引輸出即可。 圖 8 獲取實際數(shù)據(jù) 一般情況下，如果是用三個字節(jié)表示一個數(shù)據(jù)的話，那么這三個字節(jié)分別表示為一個數(shù)據(jù)的高中低字節(jié)，即高字節(jié)要乘以 25536再加上中字節(jié)乘以 256再加上低字節(jié)的，這樣定義后可表示的數(shù)據(jù)的范圍就會擴大很多，但這里為了說明問題，直接認為三個字節(jié)的數(shù)據(jù)相加就是我們要 的實際數(shù)據(jù)，在實際使用過程中應該根據(jù)幀格式的字義來解析這個數(shù)據(jù)。 基于組態(tài)的 PC 機串口通信程序設計 15 另外幀格式中定義了最后一個字節(jié)為狀態(tài)標志位，所以提取數(shù)據(jù)前還要檢查一下這個標志位是否正常，不正常時要進行相應的處理，這里不再詳細描述。至此完成一次數(shù)據(jù)幀的提取。如果是沒什么特殊的要求的話，這里應該也算到一段落了，有一些對測試時間有要求的地方，就會要求在最短的時間內得到最多的信息 。 圖 6中我們可以看到，接收到的數(shù)據(jù)幀中，除了中間一個完整的幀之外，頭尾還有一些無用的數(shù)據(jù)，其實這些數(shù)據(jù)中也包含了有用的信息的 ！ 比如我們可以從 0xAC、 0x96這二個 幀的位置中推斷中它前面的 0x2 0x2A、 0x38這三個字節(jié)也是我們想要的數(shù)據(jù)字節(jié)，但是由于沒有接收到它的幀頭，所以程序沒能提取出來，但我們可以從后一幀的幀頭推算出前面那一幀的數(shù)據(jù)字節(jié)是哪些，即使沒收到前面那一幀的幀這里只給出一個流程，不再給出具體的程序。 另外有可能接收的數(shù)據(jù)長度比較長，可能就不止包含了一幀的數(shù)據(jù)在里面，所以在程序中也要判斷一下剩下的數(shù)據(jù)還夠不夠一幀的數(shù)據(jù)長度，如果夠則可以根據(jù)上一次查找的幀頭位置+數(shù)據(jù)幀長度來確定下一個數(shù)據(jù)幀的幀頭位置了，不需要使用搜索的方法。也可能存在處理完一幀數(shù)據(jù)后 ，剩下的數(shù)據(jù)不夠一個幀的，這時可以將這些剩下的數(shù)據(jù)保留起來，將它添加到下一次接收到的數(shù)據(jù)前面，組成新的數(shù)據(jù)再進行處理。去掉已經處理的數(shù)據(jù)可以使用 “ 刪除數(shù)組元素 ” 這個函數(shù)來實現(xiàn)。這里也不再給出具體的程序。 串口數(shù)據(jù)類型的轉換 由于 LabVIEW中 VISA Read/Write 這二個函數(shù)都是只能讀取 /寫入字符串類型的數(shù)據(jù)的，而有時候需要接收 /寫入的數(shù)據(jù)類型不一定是字符串，導致在剛開始接觸的時候會有一點困惑。 在進行數(shù)據(jù)轉換時，只要記住計算機中所有數(shù)據(jù)都是以二進制保存這個原則就容易解決問題了。串口線上傳輸 的也是高低，串口接收到的也是二進制數(shù)據(jù)，只是到 LabVIEW 后被轉換為字符串格式了。還是以例子進行解釋。 LabVIEW 從串口接受數(shù)據(jù) ① 假設 LabVIEW 從串口接收到的數(shù)據(jù)為 “1234” （正常顯示模式下），那么這個數(shù)據(jù)在串口底層的時候其實是這樣的二進制數(shù)據(jù)：