rs232串口通信实验报告.docx

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rs232串口通信实验报告

计算机网络实验

————实现RS232串口通信程序

及MODBUS协议的编程

一．实验目的：

1.熟悉并掌握RS232串口标准及原理。

2.实现PC机通过RS232串口进行数据的收发。

3．掌握MODBUS协议。

4.掌握MODBUS协议编程的编写

二、实验设备

PC机一台，RS232串口通信线〔9针〕一条，跳线一个〔一台PC实验时，将其中的2和3短接〕

三、实验内容

界面内容：

〔1〕翻开串口与关闭串口按钮

〔2〕信息发送区：

信息编辑区，发送信息按钮

〔3〕信息接受区：

信息显示区，接收信息按钮

四、实验原理

rs-232-c：

RS-232C标准〔协议〕的全称是EIA-RS-232C标准，其中EIA（ElectronicIndustry�RS-232-C、EIA�RS-422-A、EIA�RS-423A、EIA�RS-485。

这里只介绍EIA�RS-232-C〔简称232，RS232〕。

例如，目前在IBMPC机上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。

RS232原理如图1-3。

图1RS232接口电缆和引脚外观

图2RS232引脚定义〔DB9〕

RS232接口硬件握手方式

1概述

　　在现代的各种实时监控系统和通信系统中，在Windows9X/NT下利用VC++对RS-232串口编程是常用的手段。

Windows同时还可以建立其他的线程。

线程是操作系统分配CPU时间的根本实体，每个线程占用的CPU时间由系统分配，系统不停的在线程之间切换。

进程中的线程共享进程的虚拟地址空间，可以访问进程的资源，处于并行执行状态，这就是多线程的根本概念。

　　2VC++对多线程的支持

　　3多线程在串口通信中的应用

　　3.1串口通信对线程同步的要求

　　因为同一进程的所有线程共享进程的虚拟地址空间，而在Windows

　　串口通信中，对于每个串口对象，只有一个缓冲区，发送和接收都要用到，必须建立起同步机制，使得在一个时候只能进行一种操作，否那么通信就会出错。

　　VC++提供了同步对象来协调多线程的并行，常用的有以下几种：

　　　CCriticalSection：

临界区对象，将一段代码置入临界区，只允许最多一个线程进入执行这段代码。

一个临界区仅在创立它的进程中有效。

　　3.2

　　Win32

　　3.3串口通信的重叠I/O方式

五、编程实现

代码实现：

1、源码

#include

#include

#include

main（）

{

charch;

/************************串口初始化*************************/

outportb（0x3fb,0x80）;//设置LCR，访问DLL、DLM，禁止串口中断，无校验，1位停止位；

outportb（0x3f8,0x0C）;//设置串口的波特率低八位（DLL）；

outportb（0x3f9,0x00）;//设置串口的波特率高八位（DLM）；

outportb（0x3fb,0x03）;//设置LCR，禁止访问DLL、DLM，禁止串口中断，无校验，1位停止位；

outportb（0x3fc,0x03）;//初始化MCR，数据终端准备好，请求发送；

while

（1）//保持监听状态

{

/*************************发送数据*************************/

if（bioskey

（1））

{

ch=bioskey（0）&0x0ff;//假设有键盘输入，获取ASCII码

if（ch==27）//假设输入字符为“ESC〞，退出程序

exit（0）;

outportb（0x3f8,ch）;//否那么将字符送入发送端口

}

/*************************接收数据*************************/

ch=inportb（0x3fd）;//读取接收端口的线路状态存放器LSR的状态

if（ch&0x01）//假设线路状态存放器LSR的末尾为1，表示接收就绪

{

ch=inportb（0x3f8）;//读取数据

putch（ch）;//显示数据

}

}

}

注：

com1口的基地址为:

03F8;com2口的基地址为:

02F8。

根据串口线的连接，选择通信的是com1口还是com2口

2、

BOOLInitCommfile:

//串口初始化，这里只给出关键步骤的代码，下同

{

　HANDLEm_hComm;

　COMMTIMEOUTSm_CommTimeouts;

　m_hComm=CreateFile（"COM1",

　　0,

　　NULL,

　　OPEN_EXISTING,

　　FILE_FLAG_OVERLAPPED,file:

//重叠I/O方式

　　0）;

　if（m_hComm==INVALID_HANDLE_VALUE）

　　{returnFALSE;}

　m_CommTimeouts.ReadIntervalTimeout=1000;

　file:

//进行超时设置，读者应根据自己的实际需要设置

　m_CommTimeouts.ReadTotalTimeoutMultiplier=500;

　m_CommTimeouts.ReadTotalTimeoutConstant=5000;

　m_CommTimeouts.WriteTotalTimeoutMultiplier=500;

　m_CommTimeouts.WriteTotalTimeoutConstant=5000;

　if（!

SetCommTimeouts（m_hComm,&m_CommTimeouts））

　　{CloseHandle（m_hComm）;

　　　returnFALSE;}

　PurgeComm（m_hComm,PURGE_RXCLEAR|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXABORT|

　returnTRUE;

}

　　在串口初始化成功后，就可以建立监控线程处理串口通信事件。

下面是该线程的关键代码。

UINTCommThread（LPVOIDpParam）

{

　BOOLbResult=FALSE;

　if（m_hComm）file:

//查看端口是否翻开，这里m_hComm同上，作者在这里做了简化

　　PurgeComm（m_hComm,PURGE_RXCLEAR|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXABORT|　　　PURGE_TXABORT）;

　　for（;;）file:

//只要线程运行，就处于监视端口行为的无限循环

　　{

　　　bResult=WaitCommEvent（m_hComm,&Event,&m_ov）;

　　　if（!

bResult）

　　　　{file:

//进行出错处理}

　　　else

　　　{

　　　　Event=WaitForMultipleObjects（4,m_hEvent,FALSE,INFINITE）;

　　　　file:

//无限等待设定的事件发生，数组m_hEvent根据需要定义了须响应的接收，发送，关闭端口事件和OVERLAPPED类型的hEvent事件

　　　　switch（Event）

　　　　{file:

//读写事件的响应处理过程，在此略}

　　　　}

　　　　return0;

　}

实验过程：

1.因为笔记本电脑上没有专门的串口供实验要求，所以先安装虚拟串口创立程序。

后创立两个虚拟串口。

2.实验要求实现串口的通信，因此添加MFC平台上的MSComm控件，通过此控件来实现通信。

3.

4.翻开串口，实现通信。

通信结束后关闭串口。

上图为实现串口通信的图，但通信时不能使用汉字。

调试主界面如下列图：

首先翻开串口，在发送区输入信息,然后点击发送信息，如下列图：

点击接收信息如下列图：

六、MODBUS协议实验原理

Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。

通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络〔例如以太网〕和其它设备之间可以通信。

　　Modbus协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构,而不管它们是经过何种网络进行通信的。

它描述了一控制器请求访问其它设备的过程，如果回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。

它制定了消息域格局和内容的公共格式。

1、在Modbus网络上转输

标准的Modbus口是使用一RS-232C兼容串行接口，它定义了连接口的针脚、电缆控制器通信使用主—从技术，即仅一设备〔主设备〕能初始化传输〔查询〕。

其它设备〔从设备〕根据主设备查询提供的数据作出相应反响。

典型的主设备：

主机和可编程仪表。

典型的从设备：

可编程控制器。

主设备可单独和从设备通信，也能以播送方式和所有从设备通信。

如果单独通信，从设备返回一消息作为回应，如果是以播送方式查询的，那么不作任何回应。

Modbus协议建立了主设备查询的格式：

设备〔或播送〕地址、功能代码、所有要发送的数据、一错误检测域。

2、在其它类型网络上转输

3、查询—回应周期

〔1〕查询

〔2〕回应

如果从设备产生一正常的回应，在回应消息中的功能代码是在查询消息中的功能代码的回应。

数据段包括了从设备收集的数据：

象存放器值或状态。

如果有错误发生，功能代码将被修改以用于指出回应消息是错误的，同时数据段包含了描述此错误信息的代码。

错误检测域允许主设备确认消息内容是否可用。

ModBus的传输方式 

3 

表3ASCII和RTU传输模式的特性 

ASCII可打印字符便于故障检测，而且对于用高级语言〔如Fortan〕编程的主计算机及主PC很适宜。

RTU那么适用于机器语言编程的计算机和PC主机。

用RTU模式传输的数据是8位二进制字符。

如欲转换为ASCII模式，那么每个RTU字符首先应分为高位和低位两局部，这两局部各含4位，然后转换成十六进制等量值。

用以构成报文的ASCII字符都是十六进制字符。

ASCII模式使用的字符虽是RTU模式的两倍，但ASCII数据的译玛和处理更为容易一些，此外，用RTU模式时报文字符必须以连续数据流的形式传送，用ASCII模式，字符之间可产生长达1s的间隔，以适应速度较快的机器。

表4给出了以RTU方式读取整数据的例子 

以RTU方式读取整数据的例子 

〔2〕ModBus的数据校验方式 

CRC-16〔循环冗余错误校验〕 

：

①装如一个16位存放器，所有数位均为1。

②该16位存放器的高位字节与开始8位字节进行“异或〞运算。

运算结果放入这个16位存放器。

③把这个16存放器向右移一位。

⑤重复③和④，直至移出8位。

⑥另外8位与该十六位存放器进行“异或〞运算。

⑦重复③~⑥，直至该报文所有字节均与16位存放器进行“异或〞运算，并移位8次。

⑧这个16位存放器的内容即2字节CRC错误校验，被加到报文的最高有效位。

另外，在某些非ModBus通信协议中也经常使用CRC16作为校验手段，而且产生了一些CRC16的变种，他们是使用CRC16多项式X↑16+X↑15+X↑2+1，单首次装入的16位存放器为0000；使用CRC16的反序X↑16+X↑14+X↑1+1，首次装入存放器值为0000或FFFFH。

LRC〔纵向冗余错误校验〕 

线圈 

七、实验总结

本次实验虽属简单小型实验，却着实遇到不少问题，通过实验，我也进一步发现了自己在动手能力和自学能力方面的缺乏，当然对本实验所涉及到的东西也算是有了不少兴趣，感觉越来越有意思了。

同时也对rs232串口的发送与接收信息有了进一步的了解，初步认识了MODBUS协议传输数据的原理，相信本实验对我日后的进一步学习有莫大帮助。