一種基于MFC的串口連續(xù)通信的簡(jiǎn)易實(shí)現(xiàn)

摘要 設(shè)計(jì)了一種在MFC中實(shí)現(xiàn)與串口連續(xù)通信的簡(jiǎn)易方法，利用微軟提供的MSComm控件，仿照MODBUS-RTU協(xié)議，并根據(jù)數(shù)據(jù)包之間的時(shí)間間隔T1，將間隔

串口通信適用于長(zhǎng)距離控制與數(shù)據(jù)傳輸，許多單片機(jī)在內(nèi)部均集成了串口通信模塊，而計(jì)算機(jī)的操作系統(tǒng)也內(nèi)嵌有對(duì)串口通信的支持。在現(xiàn)代各工業(yè)控制和數(shù)據(jù)傳輸?shù)韧ㄐ畔到y(tǒng)領(lǐng)域中，單片機(jī)與計(jì)算機(jī)的串口通信得到了廣泛應(yīng)用。因此，在Windows操作系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)串口通信，開發(fā)與單片機(jī)通信軟件顯得尤為重要。MFC(Microsoft Foundation Classes)，是微軟公司提供的一個(gè)類庫(kù)(Class Libraries)，以C++類的形式封裝了Windows的API，且包含一個(gè)應(yīng)用程序框架，減少了應(yīng)用程序開發(fā)人員的工作量，因此基于VC++的MFC平臺(tái)開發(fā)串口通信界面程序的方式深受程序員青睞。

傳統(tǒng)串口通信軟件采用兩種方法處理連續(xù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)包。一種是采用固定字節(jié)長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)包協(xié)議，該方法靈活性差，即使傳輸極少字節(jié)的數(shù)據(jù)也必須使用固定長(zhǎng)度的數(shù)據(jù)包。另一種方法是加入數(shù)據(jù)包包頭，該方法必須先對(duì)接收到的每個(gè)字節(jié)進(jìn)行判斷，從而造成了CPU的大量浪費(fèi)。本文采用微軟的MSComm控件，設(shè)計(jì)了一種簡(jiǎn)便的方法，有效彌補(bǔ)了以上兩種方法的缺陷。

1 數(shù)據(jù)包連續(xù)串口通信原理

單片機(jī)的時(shí)鐘頻率遠(yuǎn)小于計(jì)算機(jī)CPU，如常用單片機(jī)C8051F02頻率為25 MHz，低于計(jì)算機(jī)CPU上GHz的處理速度。單片機(jī)傳給上位機(jī)的數(shù)據(jù)，每個(gè)數(shù)據(jù)包均獨(dú)立反映硬件對(duì)上位機(jī)的一個(gè)響應(yīng)狀態(tài)或硬件處理完的一個(gè)任務(wù)。因此，單片機(jī)連續(xù)傳送數(shù)據(jù)包時(shí)，數(shù)據(jù)包之間存在一定的時(shí)間間隔，而每個(gè)數(shù)據(jù)包中相鄰字節(jié)是連接傳送的，時(shí)間間隔遠(yuǎn)小于數(shù)據(jù)包之間的間隔。

仿照MODBUS-RTU協(xié)議，利用數(shù)據(jù)包之間的時(shí)間間隔T作為是否去讀寫串口緩存的判斷依據(jù)，其只需滿足以下兩個(gè)條件：(1)單獨(dú)數(shù)據(jù)包自身發(fā)送時(shí)，數(shù)據(jù)包內(nèi)部數(shù)據(jù)字節(jié)之間發(fā)送時(shí)間間隔小于時(shí)間T;(2)不同的數(shù)據(jù)包之間發(fā)送時(shí)間間隔>T，便可實(shí)現(xiàn)從串口緩存中連接讀取接收到的數(shù)據(jù)包。

2 基于MFC的軟件設(shè)計(jì)方案

計(jì)算機(jī)串口通信界面軟件包括串口初始化、Comm事件響應(yīng)、時(shí)間間隔判斷、讀取串口數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)處理，其具體流程如圖1所示。

3 軟件代碼實(shí)現(xiàn)

打開VS2008軟件開發(fā)平臺(tái)，新建一個(gè)MFC程序，并插入一個(gè)MSComm串口控件。增加了控件響應(yīng)函數(shù)，數(shù)據(jù)包時(shí)間間隔T此處暫設(shè)為20 ms。為調(diào)試方便，加入時(shí)間溢出標(biāo)志m_time_out_flag變量。

m_time_out_flag=0;//時(shí)間溢出標(biāo)志設(shè)為0，表明數(shù)據(jù)已處理完

為了方便測(cè)試，此處添加的數(shù)據(jù)處理函數(shù)是在一個(gè)大的編輯框中，將串口接收到的連接數(shù)據(jù)包全部顯示出來。

4 軟件驗(yàn)證與結(jié)果分析

在單片機(jī)開發(fā)板中，燒入每隔25 ms向串口發(fā)送數(shù)據(jù)包“Xidian University”的小程序，成功后連接到計(jì)算機(jī)，并打開編寫的MFC串口通信軟件以及單片機(jī)開發(fā)板電源，具體效果如圖2所示。

設(shè)置時(shí)間間隔T為不同的值，相應(yīng)地修改單片機(jī)的數(shù)據(jù)包發(fā)送時(shí)間間隔，并在不同CPU型號(hào)計(jì)算機(jī)下進(jìn)行多次測(cè)試，測(cè)出結(jié)果平均值如表1所示。

從表1中可得出結(jié)論，計(jì)算機(jī)CPU的處理速度越快，數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度越短，時(shí)間間隔T可設(shè)的值也越小。另外，經(jīng)測(cè)試，當(dāng)數(shù)據(jù)處理函數(shù)變復(fù)雜時(shí)，最小時(shí)間間隔T可設(shè)的值也會(huì)相應(yīng)增大。

5 結(jié)束語

文中方法，充分利用了數(shù)據(jù)包內(nèi)部數(shù)據(jù)字節(jié)間發(fā)送時(shí)間間隔小，數(shù)據(jù)包之間發(fā)送時(shí)間間隔大的特點(diǎn)。采用微軟提供的MSComm控件，在Comm事件中設(shè)置定時(shí)器，并根據(jù)計(jì)算機(jī)CPU處理速度、數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度、數(shù)據(jù)處理函數(shù)復(fù)雜程度，選取適當(dāng)?shù)腡值。當(dāng)定時(shí)器時(shí)間T溢出時(shí)，讀取并處理串口緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)。由于是根據(jù)數(shù)據(jù)包之間發(fā)送的時(shí)間間隔T來判斷數(shù)據(jù)包，所以數(shù)據(jù)包長(zhǎng)度可不固定，也無需對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)進(jìn)行判斷，故有效解決了計(jì)算機(jī)與串口間的連接數(shù)據(jù)包傳輸處理問題。