【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 據(jù)時(shí)有時(shí)候只收到一半就沒(méi)有了，特別是在連續(xù)接收數(shù)據(jù)時(shí)，但又不是每次都只能收到一半，有時(shí)候也能接收齊全的，就是因?yàn)榘l(fā)送的 數(shù)據(jù)中可能包含了終止符而使串口認(rèn)為到了最后一個(gè)字符了。一般是將這個(gè)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(gè)比較重要的設(shè)置，就是 VISA READ 的 “ 讀取字節(jié)數(shù) ” 這個(gè)輸入，由于在串口通信中，如果指定讀取 100個(gè)串口緩沖區(qū)的字節(jié)數(shù)，如果當(dāng)前緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)量不足 100個(gè)時(shí)，程序會(huì)一直停在 VISA READ 這個(gè)節(jié)點(diǎn)上，如果在超時(shí)的時(shí)間（默認(rèn)是10秒）內(nèi)還沒(méi)有湊足 100個(gè)數(shù)據(jù)的話，程序就會(huì)報(bào) “Time out” 的錯(cuò)誤，如果超時(shí)時(shí)間設(shè)置得太長(zhǎng)，有可 能導(dǎo)致程序很長(zhǎng)時(shí)間停止在 VISA READ 這個(gè)節(jié)點(diǎn)上。解決的辦法是使用“Bytes at Port” 這個(gè)串口的屬性節(jié)點(diǎn)，在 VISASerialadvance 下，也可以在 VISA資源線上右鍵 創(chuàng)建 屬性節(jié)點(diǎn) 串口設(shè)置 Bytes at Port，如下圖： 圖 3 Bytes at Port 這個(gè)屬性節(jié)點(diǎn)讀取當(dāng)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(gè)輸入端上即可，這樣當(dāng)前緩沖區(qū)中有多少個(gè)字節(jié)就讀回多少個(gè)，不會(huì)有任何等待。 基于組態(tài)的 PC 機(jī)串口通信程序設(shè)計(jì) 11 圖 4 使用 Bytes at Port LabVIEW 中使用串口 目前串口的應(yīng)用一般有二種類型的（以我接觸到的來(lái)分類，不嚴(yán)格），一種是儀器控制類型的，一般是上位機(jī)發(fā)送一個(gè)指令，然后下位機(jī)作出響應(yīng)，返回?cái)?shù)據(jù)給上位機(jī)，上位機(jī)再讀取出來(lái)，完成一次通信，即一問(wèn)一答；另一類是被動(dòng)接收形的，即下位機(jī)會(huì)一直發(fā)送數(shù)據(jù)上來(lái)。這二種類型的串口通信在處理上會(huì)不太一樣。 儀器控制類型 由于在儀器控制時(shí)一般都是這種一問(wèn)一答的方式，所以叫它儀器控制類型。以儀器控制為例來(lái)說(shuō)一下需要注意的事項(xiàng)。 首先是要確認(rèn)儀器選擇的通信模式是串口通信 模式?，F(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(shè)置為 GPIB通信的話， RS232是不可能通信上的，所以要先確認(rèn)一下，方法一般是在儀器面板上選擇設(shè)置 遠(yuǎn)程控制的某些參數(shù)是固定的，比如校驗(yàn)方法固定為奇校驗(yàn)，不能修改，只能在電腦上跟儀器設(shè)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(cè)上的來(lái)設(shè)置。如果參數(shù)設(shè)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(shè)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(shí)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?cái)?shù)據(jù)之間要有一定的延時(shí)，即 VISA WRITE 和 VISA READ之間要有一定的延時(shí)，一般 200毫秒即可，因?yàn)榇谑堑讓佑布瑪?shù)據(jù)從軟件到串口上要一點(diǎn)點(diǎn)時(shí)間，然后儀器對(duì)指令作出響應(yīng)也要一點(diǎn)點(diǎn)時(shí)間，這些時(shí)間加起來(lái)肯定比軟件運(yùn)行二個(gè)節(jié)點(diǎn)的時(shí)間要短，所以延時(shí)是一定要加的。在調(diào)試時(shí)如果發(fā)現(xiàn)正常運(yùn)行時(shí)不能收到數(shù)據(jù)，但高亮運(yùn)行就能收到數(shù)據(jù)，就很有可能是沒(méi)有加延時(shí)的原因 ! 或者是發(fā)一個(gè)查詢指令，但返回的是上一條查詢指令的結(jié)果，也可能是因?yàn)闆](méi)有延時(shí)或延時(shí)不夠。 被動(dòng)接受 類型 被動(dòng)接收形的串口通信稍微麻煩一點(diǎn)，由于上位機(jī)是被動(dòng)接收的，上位機(jī)不知道什么時(shí)候開始下位機(jī)就已經(jīng)有數(shù)據(jù)上來(lái)了，很有可能下位機(jī)發(fā)送到一半時(shí)，上位機(jī)剛好開始接收數(shù)據(jù)，這時(shí)只能接收到后面一半的數(shù)據(jù)了，所以對(duì)于這種通信，一般是采用數(shù)據(jù)幀的方式進(jìn)行基于組態(tài)的 PC 機(jī)串口通信程序設(shè)計(jì) 12 通信。 這種數(shù)據(jù)幀的通信方式至少由三部分?jǐn)?shù)據(jù)組成：幀頭、數(shù)據(jù)、幀尾（如果數(shù)據(jù)是固定長(zhǎng)度的話，似乎幀尾也可以省掉）。 幀頭是為了告訴上位機(jī)：從這以后的數(shù)據(jù)就是有用的數(shù)據(jù)了，相當(dāng)于約定好的暗號(hào)，一般幀頭至少會(huì)用二個(gè)以上字節(jié)，如果只用一個(gè)字節(jié)的話，萬(wàn)一數(shù)據(jù)中的數(shù)據(jù)跟這個(gè)幀頭一樣了就會(huì)誤以為這個(gè)數(shù)據(jù)是幀頭從而導(dǎo)致解析數(shù)據(jù)出錯(cuò)，幀尾的作用也差不多，告訴上位機(jī)從這之前的數(shù)據(jù)才是有用的數(shù)據(jù)。但實(shí)際上一般的數(shù)據(jù)幀遠(yuǎn)不止這幾個(gè)部分，還會(huì)加上一些校驗(yàn)字節(jié)、時(shí)間信息、幀計(jì)數(shù)器之類的東東在上面。 其中校驗(yàn)字節(jié)是為了檢查數(shù)據(jù)在傳輸過(guò)程中有沒(méi)有出錯(cuò)的，跟串口的校驗(yàn)位要區(qū)分清楚，校驗(yàn)位也是檢查數(shù)據(jù)傳輸時(shí)有沒(méi)有出錯(cuò)的，但由底層硬件來(lái)實(shí)現(xiàn)，校驗(yàn)方法由標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定好，但有幾種可以選擇，只有一個(gè)位（ Bit，只能是 0或 1） 。 校驗(yàn)字節(jié)是由軟件層來(lái)實(shí)現(xiàn)的，至少有一個(gè)字節(jié)（ Byte,有 8個(gè)位），而且校驗(yàn)方式由用戶定義， 非常靈活。 由于被動(dòng)方式中串口的緩沖區(qū)中一直會(huì)有數(shù)據(jù)在，為了保持?jǐn)?shù)據(jù)的連續(xù)性，在讀取數(shù)據(jù)時(shí)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(gè)函數(shù)將它們連接起來(lái)，然后接到循環(huán)結(jié)構(gòu)中的移位寄存器中進(jìn)行保存，當(dāng)移位寄存器中的數(shù)據(jù)量達(dá)到一定時(shí)或滿足數(shù)據(jù)處理的條件時(shí)，才停止這個(gè)循環(huán)輸出讀取到的數(shù)據(jù)。一般如下圖所示： 圖 5 被動(dòng)接收類型中的數(shù)據(jù)接收 在接收 下位機(jī)發(fā)送的幀數(shù)據(jù)時(shí)，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(lái)。下面以例子來(lái)說(shuō)明數(shù)據(jù)幀格式的通信。設(shè)定通信數(shù)據(jù)幀每 7個(gè)字節(jié)為一幀數(shù)據(jù)，其中以 0xAC、 0x96二個(gè)字節(jié)作為數(shù)據(jù)幀頭，第三、四個(gè)幀頭為幀計(jì)數(shù)器，最大值為 0xFFFF，到達(dá)最大值后重新從 0開始計(jì)數(shù)，第 6三個(gè)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(biāo)志字節(jié)，它的第一位為 1時(shí)表示下位機(jī)出錯(cuò)，為 0時(shí)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(lái)的，所以需要將字符串轉(zhuǎn)換為基于組態(tài)的 PC 機(jī)串口通信程序設(shè)計(jì) 13 ASCII碼，一般可以直接 使用 “ 轉(zhuǎn)換為 U8數(shù)組 ” 這個(gè)函數(shù)，如下圖所示： 圖 5 字符串轉(zhuǎn)換為 U8 字節(jié) 轉(zhuǎn)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(jìn)行數(shù)據(jù)幀的判斷了，現(xiàn)收到以下的字符串?dāng)?shù)據(jù)： , 圖 6 實(shí)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(zhuǎn)換為 U8數(shù)組 ” 的函數(shù)轉(zhuǎn)換之后得到的數(shù)組，一個(gè)是十六進(jìn)制顯示，另一個(gè)為十進(jìn)制顯示。對(duì)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(jìn)制顯示的數(shù)組中我們可以看到，并不是第一個(gè)字節(jié)就是我們需要的幀頭 ，因?yàn)橄挛粰C(jī)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(guò)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?jǐn)?shù)據(jù)可能就會(huì)丟失，只留下后面一部分?jǐn)?shù)據(jù) 。 以上圖為例子，第一二個(gè)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(jī)串口通信程序設(shè)計(jì) 14 是在第 7 個(gè)字節(jié)，以程序來(lái)實(shí)現(xiàn)的話就是先查找第一個(gè)幀頭，使用 “ 搜索字符串 ” ，如果找到則判斷它下一個(gè)字節(jié)是否是第二個(gè)幀頭，如果是，表明已經(jīng)找到幀頭，輸出幀頭的位置；如果它下一個(gè)字節(jié)不是第二個(gè)幀頭，說(shuō)明這里不是真正的幀頭，繼續(xù)查找下一個(gè)幀頭，直到找到幀頭或搜 索完整個(gè)字符串都找不到幀頭。 這是一個(gè)程序的算法問(wèn)題，具體實(shí)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(gè)字節(jié)是才是我們要的數(shù)據(jù)，所以直接使用索引號(hào)進(jìn)行索引輸出即可。 圖 8 獲取實(shí)際數(shù)據(jù) 一般情況下，如果是用三個(gè)字節(jié)表示一個(gè)數(shù)據(jù)的話，那么這三個(gè)字節(jié)分別表示為一個(gè)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(huì)擴(kuò)大很多，但這里為了說(shuō)明問(wèn)題，直接認(rèn)為三個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)相加就是我們要 的實(shí)際數(shù)據(jù)，在實(shí)際使用過(guò)程中應(yīng)該根據(jù)幀格式的字義來(lái)解析這個(gè)數(shù)據(jù)。 基于組態(tài)的 PC 機(jī)串口通信程序設(shè)計(jì) 15 另外幀格式中定義了最后一個(gè)字節(jié)為狀態(tài)標(biāo)志位，所以提取數(shù)據(jù)前還要檢查一下這個(gè)標(biāo)志位是否正常，不正常時(shí)要進(jìn)行相應(yīng)的處理，這里不再詳細(xì)描述。至此完成一次數(shù)據(jù)幀的提取。如果是沒(méi)什么特殊的要求的話，這里應(yīng)該也算到一段落了，有一些對(duì)測(cè)試時(shí)間有要求的地方，就會(huì)要求在最短的時(shí)間內(nèi)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(gè)完整的幀之外，頭尾還有一些無(wú)用的數(shù)據(jù)，其實(shí)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(gè) 幀的位置中推斷中它前面的 0x2 0x2A、 0x38這三個(gè)字節(jié)也是我們想要的數(shù)據(jù)字節(jié)，但是由于沒(méi)有接收到它的幀頭，所以程序沒(méi)能提取出來(lái)，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(méi)收到前面那一幀的幀這里只給出一個(gè)流程，不再給出具體的程序。 另外有可能接收的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度比較長(zhǎng)，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(zhǎng)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(zhǎng)度來(lái)確定下一個(gè)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(gè)幀的，這時(shí)可以將這些剩下的數(shù)據(jù)保留起來(lái)，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(jìn)行處理。去掉已經(jīng)處理的數(shù)據(jù)可以使用 “ 刪除數(shù)組元素 ” 這個(gè)函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。這里也不再給出具體的程序。 串口數(shù)據(jù)類型的轉(zhuǎn)換 由于 LabVIEW中 VISA Read/Write 這二個(gè)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(shí)候需要接收 /寫入的數(shù)據(jù)類型不一定是字符串，導(dǎo)致在剛開始接觸的時(shí)候會(huì)有一點(diǎn)困惑。 在進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時(shí)，只要記住計(jì)算機(jī)中所有數(shù)據(jù)都是以二進(jìn)制保存這個(gè)原則就容易解決問(wèn)題了。串口線上傳輸 的也是高低，串口接收到的也是二進(jìn)制數(shù)據(jù)，只是到 LabVIEW 后被轉(zhuǎn)換為字符串格式了。還是以例子進(jìn)行解釋。 LabVIEW 從串口接受數(shù)據(jù) ① 假設(shè) 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(gè)數(shù)據(jù)在串口底層的時(shí)候其實(shí)是這樣的二進(jìn)制數(shù)據(jù)：