利用VB 6.0實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程PC與單片機(jī)通信
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在各種單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中,常常遇到單片機(jī)與PC的通信問題,在速度要求不高、傳送距離不遠(yuǎn)的場(chǎng)合一般采用RS 232標(biāo)準(zhǔn)串行接口實(shí)現(xiàn),在傳送距離較遠(yuǎn)的場(chǎng)合,也有學(xué)者研究通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)PC間的通信。但是,要同時(shí)滿足高速度和遠(yuǎn)距離PC與單片機(jī)通信這是一個(gè)迫切需要解決的問題。隨著信息技術(shù)的發(fā)展,計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)越來越普及,對(duì)單片機(jī)的遠(yuǎn)程控制與測(cè)量的要求也越來越多。本文在結(jié)合現(xiàn)有研究的基礎(chǔ)上,對(duì)相關(guān)的設(shè)計(jì)進(jìn)行一定的改進(jìn)和創(chuàng)新,設(shè)計(jì)一個(gè)遠(yuǎn)程通信系統(tǒng),他由3部分構(gòu)成:遠(yuǎn)端PC、本地端PC和單片機(jī)系統(tǒng)。通過VB可視化編程,遠(yuǎn)端PC利用局域網(wǎng)向本地端PC發(fā)出命令,本地端PC接到命令后,自動(dòng)與單片機(jī)通過打印機(jī)接口以EPP1.9協(xié)議進(jìn)行通信(串行接口作為備用通信口),并將接到的單片機(jī)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳送給遠(yuǎn)端 PC,以實(shí)現(xiàn)高速遠(yuǎn)程情況下PC與單片機(jī)通信的要求。
1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)
系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示,遠(yuǎn)端PC通過局域網(wǎng)和本地PC通信,在通信中使用Winsock控件和TCP/1P協(xié)議;本地端PC通過并行通信接口或串行通信接口與單片機(jī)通信,在并口通信中使用WINIO并口通信驅(qū)動(dòng)程序、EPP協(xié)議和LPT打印機(jī)接口,在串口通信中使用MsComm控件、RS 232C協(xié)議和COM口。在此結(jié)構(gòu)中,本地PC端起到中繼的作用,當(dāng)本地端PC接收到從遠(yuǎn)端PC傳送過來的命令,在選擇通信方式后,與單片機(jī)通信,使單片機(jī)向遠(yuǎn)端PC傳送數(shù)據(jù)。
2 遠(yuǎn)端PC與本地端PC通信設(shè)計(jì)
TCP/IP是目前在網(wǎng)絡(luò)通信中廣泛采用的一組完整的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議,該協(xié)議的核心是TCP,IP和UDP協(xié)議。TCP/IP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下應(yīng)用程序通過網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)編程界面套接字(Socket)實(shí)現(xiàn)與內(nèi)核的交互。利用Socket通信編程接口編寫程序,其目的是在TCP/IP所組建網(wǎng)絡(luò)的不同機(jī)器之間利用客戶/服務(wù)器模式建立通信連接,開發(fā)人員只要提供一些基本的連接信息,其余由操作系統(tǒng)內(nèi)核完成。WinSock(Windows Socket)是Windows操作系統(tǒng)下的通用的TCP/IP應(yīng)用程序的網(wǎng)絡(luò)編程接口,通過調(diào)用WinSock的接口函數(shù)來調(diào)用TCP/IP的各種功能。在VB 6.0中,WinSock控件對(duì)Windows Sockets API進(jìn)行封裝,使用程序員可以不必了解TCP/IP或調(diào)用底層WinSock API的具體細(xì)節(jié),只要設(shè)置好相應(yīng)屬性,在觸發(fā)的事件過程中作好相應(yīng)處理,就能編寫出網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。
遠(yuǎn)端PC與本地端PC通信通過VB 6.0調(diào)用WinSock控件實(shí)現(xiàn),圖2(a),(b)分別為其控制界面。需說明以下幾點(diǎn):遠(yuǎn)端PC選擇好要連接的本地端PC的IP地址和網(wǎng)絡(luò)傳送端口后,再發(fā)起聯(lián)機(jī)申請(qǐng);本地端PC網(wǎng)絡(luò)傳送端口必須和遠(yuǎn)端PC傳送端口一致,串行端口選擇是COM1/COM2,并行端口輸入并口地址(378H);遠(yuǎn)端 PC在命令輸入?yún)^(qū)輸入命令后,發(fā)送命令按鈕才有效;回傳數(shù)據(jù)區(qū)存放單片機(jī)傳送回來的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并可保存成文本文件,信息區(qū)存放網(wǎng)絡(luò)工作狀態(tài)、遠(yuǎn)端PC的命令,及單片機(jī)數(shù)據(jù)傳送情況。其工作過程如圖2(c)所示。
3 本地端PC與單片機(jī)通信設(shè)計(jì)
3.1 本地端PC與單片機(jī)并口通信設(shè)計(jì)
3.1.1 并行通信接口及協(xié)議
在速率要求較高的場(chǎng)合,可以利用PC機(jī)上的打印機(jī)接口(CENTRONICS標(biāo)準(zhǔn),DB-25芯針座,TTL電平)實(shí)現(xiàn)。并口通信有SPP、EPP和ECP三種工作模式。本文采用EPP協(xié)議。
(1)EPP協(xié)議
增強(qiáng)型并行接口協(xié)議EPP(Enhanced Parallel Port),為PC和外設(shè)之間定義了并行雙向通信的標(biāo)準(zhǔn),該協(xié)議通過硬件自動(dòng)握手,能達(dá)到500 kB/S~2 MB/s的通信速率,適合大量數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐庠O(shè)進(jìn)行告訴通信。EPP分為EPP1.7和EPP1.9,二者之間的區(qū)別是:EPP1.9需要判斷超時(shí)(避免出現(xiàn)“死循環(huán)”)以及nwait信號(hào)是否有效,而EPP1.7不需要判斷,傳輸速度更快。EPP協(xié)議支持4種操作,包括數(shù)據(jù)寫出、地址寫出、數(shù)據(jù)讀取和地址讀取。
(2) EPP協(xié)議的寄存器地址及一些主要的引腳定義。
3.1.2 WINIO并口通信驅(qū)動(dòng)程序
在VB中無法直接使用輸入/輸出指令來完成對(duì)端口的訪問,尤其是Windows 2000/XP系統(tǒng)對(duì)端口的保護(hù)更加嚴(yán)格。要對(duì)端口進(jìn)行訪問,一般有2種方法:第一種是通過C/C++等編程軟件開發(fā)一些動(dòng)態(tài)鏈接庫(DLL)或 ActiveX控件用于在VB中調(diào)用來完成對(duì)底層硬件的控制;第二種更為簡(jiǎn)便的方法是到互聯(lián)網(wǎng)上去尋找一些免費(fèi)的DLL或ActiveX控件,本系統(tǒng)使用的是網(wǎng)絡(luò)上免費(fèi)的動(dòng)態(tài)鏈接庫文件WINIO.DLL(適用于Windows 2000/XP),主要實(shí)現(xiàn)了對(duì)底層并行端口使用的方法。WINIO是一個(gè)綠色環(huán)保軟件,他不需要向注冊(cè)表中添加任何信息,只要把 WINIO.VXD,WINIO.SYS,WINIO.DLL放在應(yīng)用程序所在的文件夾下就可以。在使用的時(shí)候,直接將WINIO.BAS引用到工程中,就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)端口的控制和訪問。
3.1.3 并口通信設(shè)計(jì)
如圖3所示,打印機(jī)口通過單片機(jī)的P1口傳送數(shù)據(jù),nWait和nDstorbe通過P2.0和P2.1與單片機(jī)連接。并行接口與單片機(jī)相連一般有兩種方式:一種是直接連接,另一種是使用雙向驅(qū)動(dòng)器或鎖存器的總線方式。本系統(tǒng)采用第一種方式,能最大限度發(fā)揮EPP速度快的優(yōu)勢(shì),但單片機(jī)易受到不穩(wěn)定信號(hào)的干擾。EPP模式為雙向傳輸協(xié)議,為了簡(jiǎn)化設(shè)計(jì),只進(jìn)行采用單片機(jī)向PC傳送數(shù)據(jù)的單向讀傳送,并口采用EPP1.9模式,支持超時(shí)和 nwait判斷。
本地端PC通過并口與單片機(jī)通信的VB源程序如下:
3.2 本地端PC與單片機(jī)串口通信設(shè)計(jì)
MsComm控件是Microsoft公司提供的簡(jiǎn)化Windows下串行通信編程的ActiveX控件,他為應(yīng)用程序提供通過串行接口收發(fā)數(shù)據(jù)的簡(jiǎn)便方法。該控件具有完善的串口數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收功能。通過此控件,PC機(jī)可以利用串行口與其他設(shè)備實(shí)現(xiàn)輕松連接,簡(jiǎn)單高效地實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的通訊。
PC串行接口COM1/COM2信號(hào)符合RS 232C電氣標(biāo)準(zhǔn),而單片機(jī)串行接口采用TTL邏輯電平,實(shí)現(xiàn)二者之間的異步串行通信需要電平轉(zhuǎn)換芯片。單片機(jī)串行接口有一個(gè)全雙工串行接口,經(jīng)過MAX 232芯片可方便地轉(zhuǎn)換成RS 232電氣標(biāo)準(zhǔn)。
本系統(tǒng)以串行通信為備用通信方式,本地端PC通過串口與單片機(jī)通信的VB源程序如下:
3.3 單片機(jī)程序設(shè)計(jì)
單片機(jī)部分可進(jìn)行并口和串口2種方式的通信,用匯編語言編寫通信子程序。在這里分別給出2種方式的程序流程圖。
本系統(tǒng)有如下特色:本地端PC起到中繼作用;這里使用局域網(wǎng)(如果要使用Internet,必須為本地端PC提供固定的IP地址),當(dāng)網(wǎng)絡(luò)連接中斷時(shí),可自動(dòng)重新連接;本地端PC采用并口和串口2種方式與單片機(jī)通信。并口采用EPP1.9模式,單片機(jī)也可判斷超時(shí);遠(yuǎn)端PC可實(shí)時(shí)讀取單片機(jī)中的數(shù)據(jù)。
本文利用了VB面向?qū)ο蠛涂梢暬幊痰奶攸c(diǎn),將網(wǎng)絡(luò)、并口、串口通信方式相結(jié)合實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程PC與單片機(jī)系統(tǒng)的通信,并在大功率開關(guān)電源控制系統(tǒng)上測(cè)試,可完全正常運(yùn)轉(zhuǎn)。本系統(tǒng)給出的方法,對(duì)其他PC通信場(chǎng)合亦有一定參考價(jià)值。