LabVIEW串口通信程序设计

LLaabbVVIIEEWW串串口口通通信信程程序序设设计计以PC作为上位机，以调制解调器（Modem）、串行打印机、各种监控模块、PLC、摄像头云台、数控机床、单片机及智能设备等作为下位机广泛应用于测控领域。本章举几个典型实例，详细介绍利用LabVIEW实现PC与各种下位机设备串口通信的程序设计方法。13.1PC与PC串口通信当两台串口设备通信距离较近时，可以直接连接，最简单的情况，在通信中只需三根线（发送线、接收线、信号地线）便可实现全双工异步串行通信。本设计通过两台PC串口三线连接，介绍了串口通信的基本编程方法。13.1.1PC与PC串口通信硬件线路当两台RS-232串口设备通信距离较近时（15m），可以用电缆线直接将两台设备的RS-232端口连接；若通信距离较远（15m）时，需附加调制解调器（Modem）。在RS-232的应用中，很少严格按照RS-232标准。其主要原因是因为许多定义的信号在大多数的应用中并没有用上。在许多应用中，例如Modem，只用了9个信号（两条数据线、6条控制线、一条地线）；在其他一些应用中，可能只需要5个信号（两条数据线、两条握手线、一条地线）；还有一些应用，可能只需要数据线，而不需要握手线，即只需要3个信号线。因为在控制领域，在近距离通信时常采用RS-232，所以这里只对近距离通信的线路连接进行讨论。当通信距离较近时，通信双方不需要Modem，可以直接连接，这种情况下，只需使用少数几根信号线。最简单的情况，在通信中根本不需要RS-232C的控制联络信号，只需三根线（发送线、接收线、信号地线）便可实现全双工异步串行通信。在实际使用中常使用串口通信线将两个串口设备连接起来。串口线的制作方法非常简单：准备两个9针的串口接线端子（因为计算机上的串口为公头，因此连接线为母头），准备3根导线（最好采用3芯屏蔽线），按图13-1所示将导线焊接到接线端子上。LabVIEW串口通信程序设计–283–123456789123456789图13-1串口通信线的制作图13-2所示中的2号接收脚与3号发送脚交叉连接是因为在直连方式时，把通信双方都当作数据终端设备看待，双方都可发也可收。在这种方式下，通信双方的任何一方，只要请求发送RTS有效和数据终端准备好DTR有效就能开始发送和接收。COM1串口线PC机APC机BCOM1图13-2PC与PC串口通信线路在计算机通电前，按图13-2所示将两台PC的COM1口用串口线连接起来。连接串口线时，计算机严禁通电，否则极易烧毁串口。13.1.2设计任务利用LabVIEW编写程序实现PC与PC串口通信。任务要求如下。两台计算机互发字符并自动接收，如一台计算机输入字符串“收到信息请回字符abc123”，单击“发送字符”命令，另一台计算机若收到，就输入字符串“收到，abc123”，单击“发送字符”命令，信息返回到第一组的计算机。实际上就是编写一个简单的双机聊天程序。13.1.3任务实现1．建立新VI程序启动NILabVIEW程序，选择新建（New）选项中的VI项，建立一个新VI程序。2．程序前面板设计在前面板设计区空白处单击鼠标右键，显示控件选板（Controls）。（1）添加一个字符串输入控件：控件（Controls）→新式（Modern）→字符串与路径（String&Path）→字符串输入控件（StringControl），将标签改为“发送区：”。LabVIEW虚拟仪器数据采集与串口通信测控应用实战–284–（2）添加一个字符串显示控件：控件（Controls）→新式（Modern）→字符串与路径（String&Path）→字符串显示控件（StringIndicator），将标签改为“接收区：”。（3）添加一个串口资源检测控件：控件（Controls）→新式（Modern）→I/O→VISA资源名称（VISAresourcename）；单击控件箭头，选择串口号，如COM1或ASRL1:。（4）添加一个确定（OK）按钮控件：控件（Controls）→新式（Modern）→布尔（Boolean）→确定按钮（OKButoon），将标题改为“发送字符”。（5）添加一个停止（Stop）按钮控件：控件（Controls）→新式（Modern）→布尔（Boolean）→停止按钮（StopButoon），将标题改为“关闭程序”。设计的程序前面板，如图13-3所示。3．框图程序设计——添加函数进入框图程序设计界面，在设计区的空白处单击鼠标右键，显示函数选板（Functions）。添加的所有函数及其布置如图13-4所示。详细步骤介绍如下。（1）添加一个配置串口函数：编程（Programming）→仪器I/O（InstrumentI/O）→串口（Serial）→VISA配置串口（VISAConfigureSerialPort）。图13-4框图程序函数添加与布置（2）添加4个数值常量：编程（Programming）→数值（Numeric）→数值常量（数值常量（NumericConstant），值分别为9600（波特率）、8（数据位）、0（校验位，无）、1（停止位）。（3）添加两个关闭串口函数：编程（Programming）→仪器I/O（InstrumentI/O）→串口（Serial）→VISA关闭（VISAClose）。（4）添加一个循环结构：编程（Programming）→结构（Structures）→While循环（WhileLoop）。添加理由：随时监测串口接收缓冲区的数据。以下添加的函数或结构放置在While循环结构框架中。（5）添加一个时钟函数：编程（Programming）→定时（Timing）→等待下一个整数倍毫秒（WaitUntilNextmsMultiple）。添加理由：以一定的周期监测串口接收缓冲区的数据。图13-3程序前面板LabVIEW串口通信程序设计–285–（6）添加一个数值常量：编程（Programming）→数值（Numeric）→数值常量（NumericConstant），将值改为500（时钟频率值）。（7）添加一个VISA串口字节数函数：编程（Programming）→仪器I/O（InstrumentI/O）→串口（Serial）→VISA串口字节数（VISABytesatSerialPort），标签为“PropertyNode”。（8）添加一个数值常量：编程（Programming）→数值（Numeric）→数值常量（NumericConstant），将值为0（比较值）。（9）添加一个比较函数：编程（Programming）→比较（Comparison）→不等于？（NotEqual?）。添加理由：只有当串口接收缓冲区的数据个数不等于0时，才将数据读入到接收区。（10）添加一个布尔函数：编程（Programming）→布尔（Boolean）→非（Not）函数。添加理由：当关闭程序时，将关闭按钮真（True）变为假（False），退出循环。如果将循环结构的条件端子设置为“真时停止（StopifTrue）”，则不需要添加非（Not）函数。（11）添加两个条件结构：编程（Programming）→结构（Structures）→条件结构（CaseStructure）。添加理由：发送字符时，需要单击按钮“发送字符”，因此需要判断是否单击了发送按钮；接收数据时，需要判断串口接收缓冲区的数据个数是否不为0。（12）添加一个串口写入函数：编程（Programming）→仪器I/O（InstrumentI/O）→串口（Serial）→VISA写入（VISAWrite），并拖入条件结构（上）的真（True）选项框架中。（13）添加一个串口读取函数：编程（Programming）→仪器I/O（InstrumentI/O）→串口（Serial）→VISA读取（VISARead），并拖入条件结构（下）的真（True）选项框架中。（14）将字符输入控件图标（标签为“发送区：”）拖入条件结构（上）的真（True）选项框架中，将字符显示控件图标（标签为“接收区：”）拖入条件结构（下）的真（True）选项框架中。（15）分别将确定（OK）按钮控件图标（标签为“确定按钮（OKButton）”）、停止（Stop）按钮控件图标（标签为“停止按钮（StopButton）”）拖入循环结构框架中。4．框图程序设计——连线使用连线工具，将所有函数连接起来，如图13-5所示。LabVIEW虚拟仪器数据采集与串口通信测控应用实战–286–图13-5框图程序连线（1）将VISA资源名称（VISAresourcename）函数的输出端口分别与串口配置（VISAConfigureSerialPort）函数、串口字节数（VISABytesatSerialPort）函数、串口写入（VISAWrite）函数、串口读取（VISARead）函数的输入端口VISA资源名称（VISAresourcename）相连。（2）将数值常量9600、8、0、1分别与串口配置（VISAConfigureSerialPort）函数的输入端口波特率（baudrate）、数据比特（databits）、奇偶（parity）、停止位（stopbits）相连。（3）将数值常量（值为500）与等待下一个整数倍毫秒（WaitUntilNextmsMultiple）函数的输入端口毫秒倍数（millisecondmultiple）相连。（4）将确定按钮图标“OKButton”与条件结构（上）的选择端子？相连。（5）将串口字节数（VISABytesatSerialPort）函数的输出端口NumberofbytesatSerialport与不等于？（NotEqual?）函数的输入端口x相连。将串口字节数（VISABytesatSerialPort）函数的输出端口NumberofbytesatSerialport与串口读取（VISARead）函数的输入端口字节总数（bytecount）相连。（6）将数值常量（值为0）与不等于？（NotEqual?）函数的输入端口y相连。（7）将不等于？（NotEqual?）函数的输出端口x!=y?与条件结构（下）的选择端子？相连。（8）在条件结构（上）中将字符输入控件图标（标签为“发送区：”）与串口写入（VISAWrite）函数的输入端口写入缓冲区（writebuffer）相连。（9）在条件结构（下）中将串口读取（VISARead）函数的输出端口读取缓冲区（readbuffer）与字符显示控件图标（标签为“接收区：”）相连。（10）将停止按钮（StopButton）函数与非（Not）函数的输入端口x相连。（11）将非（Not）函数的输出端口.not.x?与循环结构的条件端子相连。（12）在条件结构（上）中将串口写入（VISAWrite）函数的输出端口VISA资源名称输出（VISAresourcenameout）与串口关闭（VISAClose）函数（上）的输入端口VISA资源名称（VISAresourcename）相连。（13）在条件结构（下）中将串口读取（VISARead）函数的输出端口VISA资源名称输出与关闭串口函数VISAClose（下）的输入端口VISA资源名称相连。（14）进入两个条件结构的假（False）选项，将VISA资源名称函数的输出端口分别与串口关闭（VISAClose）函数（上、下）的输入端口VISA资源名称相连，如图LabVIEW串口通信程序设计–287–13-6所示。5．运行程序进入程序前面板，保存设计好的VI程序。单击快捷工具栏“运行（Run）”按钮，运行程序。两台计算机同时运行本程序。在一台计算机程序窗体中发送字符区输入要发送的字符，比如“收到信息请回字符abc123”，单击“发送字符”按钮，发送区的字符串通过COM1口发送出去。如果联网通信的另一台计算机程序收到字符，则返回字符串，如“收到，abc123”；如果通信正常该字符串将显示在接收区中。程序运行界面如图13-7所示。图13-6框图