【正文】 .........................................................................................................................................22【ABSTRACT】 ..........................................................................................................................................23【附錄】關(guān)鍵代碼說明 ..........................................................................................................................24基于串行總線的運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)與軟件學(xué)院（計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)） 王 艷學(xué)號(hào)：20221032131681054【摘要】設(shè)備電氣自動(dòng)化的發(fā)展已經(jīng)有幾十年的歷史,其在國(guó)內(nèi)的發(fā)展速度也在不斷加快。除此之外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。深 圳 大 學(xué)（專升本）畢 業(yè) 論 文（設(shè)計(jì)）題目：基于串行總線的運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)姓名： XXX 專業(yè)： 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù) 學(xué)院： 計(jì)算機(jī)與軟件學(xué)院 學(xué)號(hào)： 2022103213168XXXX 指導(dǎo)教師： XXX 2022 年 05 月 20 日深圳大學(xué)專升本畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）誠信聲明本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） ，題目《基于串行總線的運(yùn)行維護(hù)系統(tǒng)》是本人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下，獨(dú)立進(jìn)行研究工作所取得的成果。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式注明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律結(jié)果。各種類型 PLC 在設(shè)備自動(dòng)化中的應(yīng)用雖然非常廣泛,但是其價(jià)格一直居高不下 ,這就給其在國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)帶來很大的局限性。在設(shè)備自動(dòng)化的改造中進(jìn)行此類問題的分析和研究，可以使系統(tǒng)達(dá)到一個(gè)非常理想的效果。本文所涉及的是 傳輸距離不超過 15米 所傳輸數(shù)據(jù)量較小的 PC 機(jī)和單片機(jī)的串行通信。 作為一個(gè)實(shí)際應(yīng)用項(xiàng)目，本論文也在研究、構(gòu)建時(shí)充分考慮了應(yīng)用方的需求，以求能讓設(shè)計(jì)的東西真正付諸于實(shí)際的應(yīng)用之中。在技術(shù)上依然與外國(guó)先進(jìn)的制造技術(shù)相差甚遠(yuǎn)，所以我們需要結(jié)合自身的實(shí)際情況，穩(wěn)扎穩(wěn)打走出符合我們實(shí)際情況的發(fā)展道路。我們首先應(yīng)該明白，發(fā)展自動(dòng)化技術(shù)的最終目的是為了服務(wù)于生產(chǎn)。在產(chǎn)品的加工生產(chǎn)中，只有采用與此產(chǎn)品相適應(yīng)的自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)，才能讓產(chǎn)品取得良好的經(jīng)濟(jì)效益與技術(shù)效益。微機(jī)的分析處理能力較強(qiáng), 有很好的人機(jī)界面和大容量的多種存儲(chǔ)方式,所以上位機(jī)一般采用微機(jī)。本次設(shè)計(jì)的任務(wù)是給出在分布式控制系統(tǒng)中上位ＰＣ機(jī)與下位單片機(jī)（LPC2368）之間進(jìn)行異步串行通信的解決方案，實(shí)現(xiàn)了上位機(jī)向多個(gè)（最多 8 個(gè)）下位機(jī)發(fā)送信息以及下位機(jī)接收上位機(jī)的數(shù)據(jù)并能夠向上位機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)的功能。 串行總線特點(diǎn)（1） 、異步通訊模式，包括線路空閑/地址位通信協(xié)議。（3） 、傳輸 7 位或 8 位數(shù)據(jù)，可采用奇偶或無校驗(yàn)。（5） 、分別發(fā)，收單獨(dú)中斷。（7） 、狀態(tài)標(biāo)志檢測(cè)錯(cuò)誤或者地址位。由于已經(jīng)選擇了 UART ，必須為每個(gè)分機(jī)分配一個(gè)唯一的地址，此地址唯一區(qū)別各單片機(jī)。數(shù)據(jù)包格式如表 所示：起使標(biāo)志位 下位機(jī)地址 操作命令 數(shù)據(jù)長(zhǎng)度 數(shù)據(jù)內(nèi)容 和校驗(yàn) 結(jié)束標(biāo)志表 （1） 、起始標(biāo)志位:1 個(gè)字節(jié) （2） 、分機(jī)地址: 1 個(gè)字節(jié)（3） 、命令/ 數(shù)據(jù): 1 個(gè)字節(jié) （4） 、數(shù)據(jù)長(zhǎng)度: 1 個(gè)字節(jié) （5） 、數(shù)據(jù)內(nèi)容: n 個(gè)字節(jié) （6） 、和檢驗(yàn): 2 個(gè)字節(jié) （7） 、結(jié)束標(biāo)志位: 1 個(gè)字節(jié) 數(shù)據(jù)格式中的地址位表示與 PC 機(jī)通訊的單片機(jī)地址。在單片機(jī)發(fā)送上位機(jī)接收的時(shí)候，協(xié)議規(guī)定命令 FFH 為上報(bào)數(shù)據(jù)， 此時(shí)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)內(nèi)容、和檢驗(yàn)三個(gè)域便填充實(shí)際發(fā)送數(shù)據(jù)的個(gè)數(shù)、數(shù)據(jù)及和校驗(yàn)；命令 F0H F3H 則表示單片機(jī)給 PC 機(jī)的反饋信息，此時(shí)數(shù)據(jù)包中的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)內(nèi)容和檢驗(yàn)三個(gè)域?yàn)榭?，其中?dāng)命令為 F0H 表示接收成功，F(xiàn)1H 表示接收失敗并要求重發(fā)，F(xiàn)2H 表示單片機(jī)有數(shù)據(jù)上報(bào)要求，F(xiàn)3H 表示單片機(jī)無數(shù)據(jù)上報(bào)要求。⒉開發(fā)技術(shù)概述 四層開發(fā)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述 物理層功能是實(shí)現(xiàn)原始數(shù)據(jù)在通信通道上傳輸，它是數(shù)據(jù)通信的基礎(chǔ)功能。EIARS232C 對(duì)電器特性、邏輯電平和各種信號(hào)線功能都作了規(guī)定。（2） 、在 RTS、CTS 、DSR、DTR 和 DCD 等控制線上：信號(hào)有效（接通，ON 狀態(tài)，正電壓）＝+3V～ +15V 信號(hào)無效（斷開，OFF 狀態(tài)，負(fù)電壓) = 3V～15V 。物理層要為終端設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信提供傳輸媒體,收發(fā)兩端可以進(jìn)行不等的一次產(chǎn)生差錯(cuò),為了彌補(bǔ)物理層上的不足,為上層提供無差錯(cuò)的數(shù)據(jù)傳輸,就要能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行檢錯(cuò),拆除,對(duì)數(shù)據(jù)的檢錯(cuò),糾錯(cuò)是數(shù)據(jù)鏈路層的基本任務(wù) 協(xié)議層串口通信概念非常簡(jiǎn)單，串口按位（bit）發(fā)送和接收字節(jié)?！　〈谑怯?jì)算機(jī)上一種非常通用設(shè)備通信的協(xié)議（不要與通用串行總線 Universal SerialBus 或者 USB 混淆） 。串口同時(shí)也是儀器儀表設(shè)備通用的通信接口；很多 GPIB 兼容的設(shè)備也帶有 RS232 口。 串口通信的概念非常簡(jiǎn)單，串口按位（bit）發(fā)送和接收字節(jié)。它很簡(jiǎn)單并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。 典型地，串口用于 ASCII 碼字符的傳輸。由于串口通信是異步的，端口能夠在一根線上發(fā)送數(shù)據(jù)同時(shí)在另一根線上接收數(shù)據(jù)。串口通信最重要的參數(shù)是波特率、數(shù)據(jù)位、停止位和奇偶校驗(yàn)。它表示每秒鐘傳送的 bit 的個(gè)數(shù)。當(dāng)我們提到時(shí)鐘周期時(shí)，我們就是指波特率例如如果協(xié)議需要 4800 波特率，那么時(shí)鐘是 4800Hz。通常電話線的波特率為 14400，28800 和 36600。高波特率常常用于放置的很近的儀器間的通信，典型的例子就是GPIB 設(shè)備的通信。當(dāng)計(jì)算機(jī)發(fā)送一個(gè)信息包，實(shí)際的數(shù)據(jù)不會(huì)是 8 位的，標(biāo)準(zhǔn)的值是 7 和 8 位。比如，標(biāo)準(zhǔn)的 ASCII 碼是 0～127（7 位） 。如果數(shù)據(jù)使用簡(jiǎn)單的文本（標(biāo)準(zhǔn) ASCII 碼） ，那么每個(gè)數(shù)據(jù)包使用 7 位數(shù)據(jù)。由于實(shí)際數(shù)據(jù)位取決于通信協(xié)議的選取，術(shù)語“包”指任何通信的情況。典型的值為 1， 和 2 位。因此停止位不僅僅是表示傳輸?shù)慕Y(jié)束，并且提供計(jì)算機(jī)校正時(shí)鐘同步的機(jī)會(huì)。 （4） 、奇偶校驗(yàn)位：在串口通信中一種簡(jiǎn)單的檢錯(cuò)方式。當(dāng)然沒有校驗(yàn)位也是可以的。例如，如果數(shù)據(jù)是011，那么對(duì)于偶校驗(yàn)，校驗(yàn)位為 0，保證邏輯高的位數(shù)是偶數(shù)個(gè)。高位和低位不真正的檢查數(shù)據(jù)，簡(jiǎn)單置位邏輯高或者邏輯低校驗(yàn)。 應(yīng)用層上位機(jī)應(yīng)用做為人機(jī)交互的界面，的在進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的軟件設(shè)計(jì)時(shí)必須解決好兩個(gè)方面的問題 一是可靠性 二是速度 而這兩方面的問題可靠性是第一位的 速度只能是在可靠的基礎(chǔ)上的速度 可靠快速轉(zhuǎn)輸?shù)膶?shí)現(xiàn)需要上下位機(jī)軟件以及通信協(xié)議等各個(gè)環(huán)節(jié)的可靠和其間的相互配合。目前最新版本為 （截止 2022 年初） 。大部分類均從 CObject 直接或間接派生，只有少部分類例外。MFC 提供了 MFC AppWizard 自動(dòng)生成框架。MFC 是 Win API 與 C++的結(jié)合,API,即微軟提供的 WinOS 下應(yīng)用程序的編程語言接口,是一種軟件編程的規(guī)范,但不是一種程序開發(fā)語言本身,可以允許用戶使用各種各樣的第三方(如我是一方,微軟是一方,Borland 就是第三方) 的編程語言來進(jìn)行對(duì) Win OS 下應(yīng)用程序的開發(fā),使這些被開發(fā)出來的應(yīng)用程序能在 WinOS 下運(yùn)行,比如 VB,VC++,Java,Dehpi 編程語言函數(shù)本質(zhì)上全部源于 API,因此用它們開發(fā)出來的應(yīng)用程序都能工作在 WinOS 的消息機(jī)制和繪圖里,遵守 WinOS 作為一個(gè)操作系統(tǒng)的內(nèi)部實(shí)現(xiàn),這其實(shí)也是一種必要,微軟如果不提供API,這個(gè)世上對(duì) Win 編程的工作就不會(huì)存在 ,微軟的產(chǎn)品就會(huì)迅速從時(shí)尚變成垃圾,上面說到 MFC 是微軟對(duì) API 函數(shù)的專用 C++封裝,這種結(jié)合一方面讓用戶使用微軟的專業(yè) C++ SDK 來進(jìn)行 Win 下應(yīng)用程序的開發(fā)變得容易 ,因?yàn)?MFC 是對(duì) API 的封裝,微軟做了大量的工作,隱藏了好多程序開發(fā)人員在 Win 下用 C++ amp。 動(dòng)態(tài)鏈接庫簡(jiǎn)介動(dòng)態(tài)鏈接庫英文為 DLL，是 Dynamic Link Library 的縮寫形式，DLL 是一個(gè)包含可由多個(gè)程序同時(shí)使用的代碼和數(shù)據(jù)的庫，DLL 不是可執(zhí)行文件。函數(shù)的可執(zhí)行代碼位于一個(gè) DLL 中，該 DLL 包含一個(gè)或多個(gè)已被編譯、鏈接并與使用它們的進(jìn)程分開存儲(chǔ)的函數(shù)。多個(gè)應(yīng)用程序可同時(shí)訪問內(nèi)存中單個(gè) DLL 副本的內(nèi)容。例如，您有一個(gè)大型網(wǎng)絡(luò)游戲，如果把整個(gè)數(shù)百 MB 甚至數(shù) GB 的游戲的代碼都放在一個(gè)應(yīng)用程序里，日后的修改工作將會(huì)十分費(fèi)時(shí)，而如果把不同功能的代碼分別放在數(shù)個(gè)動(dòng)態(tài)鏈接庫（DLL）中，您無需重新生成或安裝整個(gè)程序就可以應(yīng)用更新。圖 需求分析 編寫的目的及背景以往公司的設(shè)備選用 PLC 及外購的輸入輸出板卡，設(shè)備的電氣成本一直居高不下，不僅給設(shè)備的維護(hù)帶來很多困難，而且容易被一些竟?fàn)帉?duì)手抄襲，現(xiàn)市場(chǎng)上很多公司仿模本公司的產(chǎn)品以較低的成本出售給客戶，給本公司帶來了很多不利的影響。 功能需求（1） 、對(duì)加熱溫度進(jìn)行檢測(cè)。（3） 、具有 3 路脈寬調(diào)制信號(hào)。（5） 、將接口做成動(dòng)態(tài)庫形式，以方便業(yè)務(wù)軟件的編寫。 系統(tǒng)性能需求（1） 、系統(tǒng)時(shí)實(shí)性要求，即通信速率要求大于 100Kb/S。（3） 、系統(tǒng)開發(fā)完成后，不間斷模擬運(yùn)行 30 天，不出現(xiàn)任何誤運(yùn)作。目前著手千兆以太網(wǎng)的上層接口軟件設(shè)計(jì)。而且自己擁有一臺(tái)完全可以用于開發(fā)本系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)，所用軟件全部都是免費(fèi)的，加上現(xiàn)在的互聯(lián)網(wǎng)資源豐富，學(xué)校的圖書館藏書有萬冊(cè)，完全可以找到自己所需的資料，幾乎無成本。 操作可行性硬件電路及底層代碼已有，只要將 USB 轉(zhuǎn) RS232 接入帶有 MCU 電路板上，即可以進(jìn)行上位機(jī)測(cè)試軟件的編寫與調(diào)試，日后制作 MCU 板與外圍電路價(jià)格也很低廉。 功能模塊劃分圖 描述各模塊之間的關(guān)系：（1） 、MCU 使用 LPC2368 微處理器作為上位機(jī)的主控部件，此電路板功能包括： 8 位數(shù)字輸出、8 位數(shù)字輸入、5 路脈寬調(diào)制以及 RS232 通訊芯片以實(shí)現(xiàn) LPC2368 與上位機(jī)通信。（3） 、類 CCommandWord 同樣裝于 ，主要實(shí)現(xiàn)命令的解析。圖 4 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 運(yùn)用 API 函數(shù)實(shí)現(xiàn)串口操作 串口相關(guān) API 函數(shù)介紹WINDOWS 的 API 函數(shù)不僅提供了打開和讀寫通訊端口的操作方法，還提供了名目繁多的函數(shù)以支持對(duì)串行通訊的各種操作。 API 編寫串口，過程一般是這樣的：（1） 、創(chuàng)建串口句柄，用 CreateFile；（2） 、對(duì)串口的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，其中比較重要的是波特率（BaudRate） ，數(shù)據(jù)寬度（BytesBits） ，奇偶校驗(yàn)（Parity） ，停止位（StopBits） ，當(dāng)然，重要的還有端口號(hào)（Port） ；（3） 、然后對(duì)串口進(jìn)行相應(yīng)的讀寫操作，這時(shí)候用到 ReadFile 和 WriteFile 函數(shù)；（4） 、讀寫結(jié)束后，要關(guān)閉串口句柄，用 CloseFile。BYTE WritePoint。BYTE CycleBuffer[BUFSIZE]。class AFX_CLASS_EXPORT CUart{public:CUart(void)。public:HANDLE m_hComm。//定義overlapped（異步操作）結(jié)構(gòu)體COMSTAT m_sComStat。//定義接收緩沖區(qū)public:BOOL OpenComPort(char *chPortName)。//設(shè)置通信波特率BOOL SetupTimeout(DWORD dwRdInterval,DWORD dwRdTotalMul,DWORD dwRdTotalConst,DWORD dwWtTotalMul,DWORD dwWtTotalConst)。//讀緩沖區(qū)數(shù)據(jù)void WriteChar(BYTE* chTXBuffer,DWORD dwSendCount)。Bit7 = 0 為讀狀態(tài)，Bit7 = 1 為寫數(shù)據(jù) 參數(shù)功能 命令字Bit0 Bit1 Bit2 Bit3 Bit4 Bit5 Bit6 Bit7 Bit8 to Bit31置位數(shù)字輸出 0x01 0 0 0 0 0 0 0 0 　 　 　清零數(shù)字輸出 0x02 0 1 0 0 0 0 0 0 　 　 　設(shè)置數(shù)模值 0x03 1 1 0 0 0 0 0 0 　 　 　設(shè)置脈寬調(diào)制 0x04 0 0 1 0 0 0 0 0 2 參數(shù) 　 　停止脈寬調(diào)制 0x05 1 0 1 0 0 0 0 0 　 　 　設(shè)置馬達(dá)方向 0x06 0 1 1 0 0 0 0 0 　 　 　設(shè)置馬達(dá)速度 0x07 1 1 1 0 0 0 0 0 　 　 　設(shè)置馬達(dá)位移 0x08 0 0 0 1 0 0 0 0 　 　 　運(yùn)行馬達(dá) 0x09 1 0 0 1 0 0 0 0 　 　 　停止馬達(dá) 0x0A 0 1 0 1 0 0 0 0 　 　 　保留 0x0B 1 1 0 1 0