（交通信息工程及控制专业论文）多串口在驼峰微机监测系统中的应用.pdf

北京交通大学硕士研究生学能论文 - - _ 一 v8 7 8 i 8 5 且 摘要 随着社会经济静发震，以及鸵蜂站场工作酌日箍繁杂，驼峰站坜 工作人员对骟峰监测系统也商了更高的要求。这些要求主要体现在对 驼峰监测系统可靠饿、经济性、扩腻性等方面。 论文针瓣基翦装蜂站场监测系统的现状，分缓了一张默m o x a 多 串口卡为核心的多串口通信方法以及通过这种多串口通信方式扩展 驻峰蓬溺系绞凌戆豹实现方法，并瓣述了这魑驻蜂蘩测扩袋凌憩豹浚 计恩想以及软件实现。这些骗峰监测扩展功能的实现将在一定程度上 提赢系统静霹靠往、经济瞧鞫扩疑戆，并餐障骢臻活场受安全、鼹 稳定的工作。 在本论文中主嚣实现了获取驼峰站场附加设备储息、远程盗浏以 及短信报警的功能。在获耿驼峰站场附加设器信息功能中，通过串翻 的冗余设计，完整、可靠的获取了勾序调度信息、速度信息等对驼峰 站场安全运行起关键馋躅的集息。农远程婺测功能审，本论文奔缨了 一个远程监测组件的设计，通过这个组件可以方便的通过以太网和串 日拨号蘧秘方式实瓣骢蜂谶场豹运程整测，菸霹戳嵌入礴熨，大大娥 拓展了驼峰般测的范围，实现了监测系统的开放性。在短倍报警功能 介缨中，多串日与筝枫或g 涮釉翻酌连接，通过与移葫透信数据阏 进行实时通信，实现了借助短信息传送驼峰站场警侮和错误信息的功 毹。 关键词：多串口通信；驼峰脏测系统；附加设备；远程监测组件； 短信报警 北京交通大学硕十研究生学位论文 a b s t r a c t w i 融氇ed e v e l 印m 鞠t s 。c i a l 嘲躺m ya 嬲i 玎a e a s ；n g m p l e x t y o fw o r ko nh u m py a r d ，o p e r a t o r sh a v eah i g l l e ra n dh j g i l e rd e m a n df o r h u m p s 转辨辩i 螽0 娃s y s l e m 霹l e s 嚣d e m 嬲d s 翔a i 鞋| yl 嚣c 凇a 把法f e l i a 坟l i | 冀 e c o n o m j z a t i o na n de x p a n s j b i l i t yo fh u m p - s u p e r v i s i o ns y s t e m b a s e do np r e s e n ts 姓u a l i o no fh u m p s u p e r v i s i o ns y s l e m ，t h ep a p e r j n t f o d u c e sam u l l i p o t ts e “a lc o m m u n i c a t i o nm e t h o dw i l hau s eo fm o x a m u l t i p o r ts e r j a ib o a f da sj t sc e n t e r a n dam e t h o dt oe x p a n dt h ef h n c t i o n s o fh u m p s u p e s i o ns y s t e m ，a sw e l la si l si d e ao fd e s 逗n 嚣n ds o 魏w 雒e j m p l e m e n t i tw i 】li m p r o v e | e l i a b i l i t ) ie c o n o m i 2 a t i o na n de x p a n s i b i l i l yo f h 娃擞p s 娃弦r i s i 黼s y s | e 搬，强de n s 珏豫w o 瘴i 珏g 撼o r es 鑫f c l y 强ds 痨l y 魏 h u m py a r d st oac e r t a i ne x t e n t k 啦i sp a p e f ，l h ea 娃出m 潞t l yd e v e l o p 矗m e t h o dt o 珲a l i z os u 吐 f u n c t j o n sa sa c h j e v i n gi n f 0 瑚a t i o no fa d d i t i 衄a lf a c i l i t yi nh u m py a t d ， d i s t a n t - s u p e r v i s i o na n da l a 珊i n gl h r o u g hl h en o t eo fm o b i l e p h o n e 1 nt h e w o r 耘i n 嚣o fa 办i “抽gi n 翻髓a 面no fa 羽饿o n a lf a c 濂y l 沁测b 勰a l i 翎o f r a i l w a ys e q u e n c ea n ds p e e d ，w h j c hi st h ep j v o t a ll b rt h es a f er u n n j n go f 氧珏琢p s 珏p e f v i s i 濑s y s e 黼，i s3 键珏i 抟d 滞彘c l l y 鞠d 辩l i 蠢l y i 歉氇e w o r k j n go fd i s i a n ts u p e r v i s j o n ，t h ep a p e ri n t r o d u c e s kd e s j g | lo f a d i s l a n l s h p e “i s l o nc o 掰p o n e n l tn f o u 驷 t h i s c o 珏l p 湘e n l ， 幽s t a t s u p e i s j o nc a nb er e a l i z e dt h r o u 曲t w om e a l l s c o ma n de t h e m 吼 n e t w o r k ，a n dt h i sc o m p o n e n tc 卸b ee m b e d d e di ni n t c l n e lp a g et oe x p a n d l h es u p e 抖 s i o nr a n g e 1 n 重h ew o 渡i n go fa l a 糯i 端t h m h 曲t h e 黼t eo f m o b j l e p h o n e ，t h r o u 曲t h ec o n n e c l i o no fm u l t i p o f ta 1 1 dm o b i l e p h o n e ，t h e 珏c 耋i 黼 醴 l 掩热s 疆主耄主瓣g a l 矗珊i 珏蹦a 童耋。珏 辆珏垂 壤e艄耙o f m o b i i e u h o n ei s 他a l i z e dr e a l - t i m e k e yw o r d s ：m u l t j p o n s e r i a lc 响m u n i c a t i o n ； h u m p s u p e r v i s j o n s y s 戤a 艇矗鳓翻f a d 鑫y ；黥扭珏耋s 鞋秽辩l s l 傩m 潮鞠l ；a l 矗釉抽g l h r o u g ht b en o t e0 fm o b i i e p h o n e 2 北京交通大学硕士研究生学位论文 第一章概述 1 1 驼峰监测系统现状【1 】【9 】【2 1 】 1 1 1 驼峰监测系统简介 编组站是铁路最基本也是最重要的生产单位。编组站的主要调车 设备是调车驼峰。在铁路网中，所有改编列车都要在编组站解体并重 新编组成新的列车出发，故它有“生产列车的工厂”之称。 铁路驼峰站场的设备、设施状态一直采用人工测试的方法，不仅 费时费力，而且准确性难以保证，站场状态无法记录，一旦出现故障， 事后分析很难实现，铁路驼峰信号微机监测系统正是基于这样的问题 而设计的。 目前的驼峰监测系统一般都具有以下主要功能： 站场状态实时监测 驼峰监测系统可实现站场状态实时监测，使操作人员直观明了地 观察当前站场的状态，同时可以将站场状态存储于文件中，并可实现 几天以内的站场状态再现，为故障分析提供了客观有效的依据。系统 还可以进行故障数据永久备份。 模拟量监测 驼峰监测系统可以对驼峰站场的模拟量进行实时监测，并自动形 成各种报表，从而解除了人工测试的巨大工作量，数据准确、详尽， 避免了人工测试中存在的各种问题；驼峰监测系统可以监测的模拟量 包括：电源屏电压、轨道电流、道岔启动电流、电缆绝缘等。根据模 拟量的监测数据，可以绘制各种曲线和趋势，有助于尽早发现事故隐 患，及时进行设备的检测及维修。通过统计数据分析，能够引起操作 乾索交通大学硕士研究生学位论文 人员怼磐常揍魏貔关注，提亵餐揍蛙，避受事教豹发生。 时间量监测 骟峰篮测系统可骧对道岔动佟蠢阙、遂岔浚复薅瓣、辕遂藩下露 问等时间量进行实时监测，并给出超标报警信息，同时生成各种测试 撮表。 其他 驼峰监测系统还可以打印各种测试、统计撤表，形成报表文件。 并且系统可以定对自动输出各测试帮绕诗报表。 1 1 2 驼峰监测系统现状 铁路骝晦簸测系统现状主臻表现在以下几个方面； 采用集中式监溯【1 6 驼峰微机艇测系统从结构上讲大体可分为两种，一种是由台计 算瓿完戏滥溯功毙豹集中式蕊测系统i 另一种怒遥测黧鉴测系绞，出 分散在各个监测点的多台计算机共同构成，每台计算机处理完成指定 豹工箨努，还蜀潋逶避遴信方式与其 彀诗算捉遴费鼗撬交挨，戏为分 布式监测系统。集中式般测系统只适用于被捡设备相对集中的场合， 当被簸测设备魄较分数眩，霹戳采蠲分布式菇测系统。 丽目前国内的驼峰站场规模相对都比较小，监测点也比较集中， 所以普遍都采用集中式的监测系统，漱一台计锌机作为管理枫，一台 计算枧作为采集机。采集枫将采集到的数据邋过串翻发绘管理机处 理。 不支撩远程夔溯 由于我国阑内的驼峰站场舰模普遍比较小，而且人们对驼峰站场 的远释蕊测没鸯太多豹扶谖黧骧褫，瑗在国内太多数驰峰站场簸溅系 统都不支持远程监测功能，即使有少数个别监测系统支持，也基本是 矗 北京交通大学硕士研究生学位、呛文 采用单一的以太网通信方式进行远程监测。 报警实时性较差 就报警而言，现在的驼峰监测系统普遍是采用在监测室中安装一 个报警器。当系统有报警时，报警器会发出报警声，提醒监测人员及 时发现问题，解决问题。但是，不可避免的会发生当有报警时，监测 人员不在监测室或没有听到报警器的报警。这就必然会延长发现问 题、解决问题的时间，使报警实时性降低，更严重的会影响到驼峰站 场的正常工作甚至发生不必要的事故。 1 2 改进的驼峰监测系统 1 2 1 改进措施 为了更好的实现驼峰监测系统在驼峰站场工作中的作用，针对目 前国内主要驼峰站场监测系统的特点，本论文提出了以下的一些改进 措施： 1 扩展多串口 对于某些传统的驼峰监测系统，普遍采用由一台采集机和一台管 理机组成的集中式数据采集系统，这就势必造成数据采集的局限性， 从而降低了监测质量。如果采用同样的通信方式，要改进系统设计， 必须在现场增设采集装置，更改采集机和管理机程序。这样既增加了 系统成本，又造成程序设计的不便，甚至可能影响整个系统的正常运 行。 而普通的计算机只有一个或两个串口，无法实现多采集设备的通 信，甚至无法完成一些与串口有关的附加功能。所以本文设计了一种 多串口通信方法，用一种简单有效地方式实现了对某一无法实现勾 序、股道、辆数信息和定速、入口出口速度等数据采集的驼峰监测系 。7 北京交通大学硕士碘究生举蹙论文 统滤改避，节约了成零，歇褥鼗麓了系缆鹣谔靠浚帮运行横爨。 2 。实璇遮瑶羧测 目前大部分躲蜂煎测系统都黛能在簸浏室中滚溯熬个鸵婚站场 瓣馕 梵，这逡残了珑蜂簸浏系统瓣趟辍髓秘辩添然。嚣穗蘩诗葵撬逶 信拽术和网络技术盼发鼹以及对黢溺数据戴攀等瓣素的考虑，越柬越 多瓣a 要求褥簸测王襻簸簸溯室串麟敷浅袋，甚至襄壤霹激灌：逑溺燕 网贸的方式获敬黢测数据，实现一个开放崴羽骟蜂羧渊系统。考感剿 远程鉴测韵多榉镶，我稻鬻癸设计一耱不仅霹黻懑邋戳太瞬实瑰逡穰 熬测，露黩透穗够灌过羧譬癸筏熬测。对予举网黪疆媾黢渊系统，酵 麓猩设计畦戳太瘸邋僖和攘号串目遴信需袋每次谶行开发，矫良设诗 一令缝 睾织遴鼹豹逡售葫戆麓装熬寒委鸯安楚魏，荑璺还女支黪溅黉 发布。 3 。缝揍缀警 现在传统的骏峰监测系缆大郝是采用臆测室内报警器的报繁提 示，这秘方法柽摄交橙痰上摄醒了簸溺室簸耱入爨，著必德销尽莰解 决阏题保诞了时间。毽愚鞠凑好多驰峰j ；螽测塞都只谢戮掰名工襻人 攒，滗法豫谨窭溪瓣越嚣雩稳钠都麓繁瓣潮翔遴，遮藏对德粕髓及孵 瀚发瑰阀瓣、鳃决溺题掇溅了一个缀大豹攘溅。受了裁接疑峰蕊测塞 瑟蠹侄入篇一对瀚获褥镑谈信息弗尽块遮解决阀禚，有必冀竣誊t 一拳争 裁爨抉受蜜瓣瓣缀警方式一短绩缀警，激缳涯骢燎涟场王撵豹安念运 行。 北京交通大学硕士研究生学位论文 1 2 - 2 改进的驼峰监测系统 1 7 系统主要由采集机、管理机、两个附加的控制设备、与串口连接 的调制解调器和g s mm o d e m 以及在远程进行监测的远端机组成，如图 所示。其各部分功能分别为： 采集机：进行现场数据的采集，并将数据通过串口传给管理机处 理。采集机是驼峰微机监测系统的数据来源。现场的模拟量数据通过 传感器首先进入模拟量调理盒，经调理盒的滤波、整形后，输入a d 转换卡，将模拟信号转换成1 2 位数字信号，输入计算机。现场的开 关量输入丌关量调理盒后，经调理盒的整流滤波后，进入开关量接口 板。通过开关量接口板进入计算机。 管理机：接收采集机的数据，对数据进行保存、显示、测试、报 表等处理，形成对现场的监测。管理机为了铁路现场恶劣的环境，采 j e 京交通大学硕士研究生学位沦文 用工控机。工控机能较好地适应现场高温、强电磁干扰、高震动的环 境。通过r s 2 3 2 串行通信口与采集机进行现场数据的接收和命令的 发送。为了能更好地显示站场情况，采用了大屏幕、高清晰的彩色显 示器。 控制设备：提供附加的数据，比如勾序、股道、辆数信息和定速、 入口出口速度等，其数据同样也是采用串口进行传输。 远端监测机：是通过以太网或拨号电话网与管理机通信，实现了 脱离监测现场而获得监测数据的功能，从而扩展了监测系统。当远端 监测机通过以太网与管理机连接时，远端机必须和管理机都可以通过 以太网连接，也就是说必须双方都有连接以太网的条件；当双方有任 何一方没有以太网连接，还可以通过调制解调器拨号连接实现通信。 g s mm o d e m ：与管理机的串口连接，使管理机能通过串口与移动 通信网进行通信。当驼峰站场出现错误，驼峰监测系统会将错误信息 通过g s mm o d e m 实时的发送给驼峰监测负责人，提醒他们及时地解决 问题。 1 3 扩展多串口改进驼峰监测系统的意义 1 3 1 多串口的发展背景 1 适应信号处理技术的发展 随着信号处理技术的发展，需要通信的数据量越来越大，通信数 据变得也越来越复杂，对数据独立性，可靠性，安全性的要求也越来 越高。以前那种采用单个串口的通信方式已经显现出其局限性，迫切 需要一种新的通信方式来改进其不足。 2 适应控制设备多元化的需求 随着控制技术以及制造技术的发展，各种各样的控制设备应用而 1 0 北京交通大学硕士研究生学位论文 生，它们备有优点。而一饔控制系统可能会设置备种控制设备在它们 的往势领域，这些控割设餐之阕又毖不霹少戆要遴牙数攒豹逶售，这 就需要一种可以进行多口通信，并且具有很好兼容性和可靠性的通信 方式来逶波控镄设备多元纯的弱瑟。 3 兼顾技术和成本的装求 在工泣控制以及各种箍控系统中，数据通信的技术成熟是一个非 常重要的阂素。串日通信做为一种拥有一百多年历史的技术，自然有 很多的优势。采用串口通倍，系统设计者不需要在通信的可行性，稳 定性土芯太多静瓣闽，弱瞧可以锻证一般控铡设餐戆遽傣传输距离。 褥加上串口连接器与多串口卡经济实惠，可以大大降低燕统设计的成 本。 1 。3 。2 改进豹意义 通过应用多串口改进的驼峰髓测系统，不仅提高了驰峰监测系统 款可靠性，恧且扩展了整个整测羝统，若是示出定豹缀渗牲。 1 可靠性 蓄先，改遂豹驻峰蕊测系绞霹靠毪表臻在多帛疆豹霹靠牲主。宰 口通信技术已经谯通信领域使用了非常长的时间，经验表明，串口有 非常高的碍靠 雯，丽采蹋多串目遴行透信的驻峰簸测系统在通信方面 w 以说是非常可靠的。 其次，改进的驼峰登测系统w 靠性还寝现在系统获褥了更多的数 据。通过改进驼峻整测系统，系统可以获取了更多的有用数据，从两 提高了系统监测质量，保证了驼峰站场工作的更可靠运行。 2 缀滂性 采用串口通信，系统设计者不需要在通信的可行性，稳定性上花 太多鹩嚣重潮，丽纛可骧绦涯一觳羧镯设麓懿遥荣健竣疆藤。秀燕上宰 1 1 北京交通大学硕士研究生学位论文 口连接器与多串口卡经济实惠，可以大大降低系统设计的成本。 而作为短信报警的短信息，更是又其独特的价格优势，一条短信 息一般只需要l 毛钱左右，通过使用短信报警，不仅提高了报警实时 性，缩短了解决问题的时间，而且在一定程度上节约了系统成本。 3 扩展性 采用改进的驼峰监测系统不仅扩展了监测数据，而且使驼峰监测 从监测室中解放出来，在监测范围上拓展了监测的视野，为驼峰监测 系统与现代通信技术的结合以及未来驼峰监测系统的发展提供了一 定的方向。改进的驼峰监测系统主要的扩展性表现在以下几个方面： 扩展了监测数据 改进的驼峰监测系统不仅可以得到模拟量、开关量等驼峰站场数 据，而且还能获得溜放勾序信息和速度信息等。 增加了监测功能 改进的驼峰监测系统在原有监测功能的基础上增加了远程监测 和短信报警的功能，使驼峰监测的功能更适合通信技术的发展。 拓展了监测范围 通过远程通信，使孤立的驼峰监测系统从监测室中解放出来，拓 展了驼峰监测的范围，并且远程监测可以通过阻太网和拨号两种方式 通信，完成了驼峰监测系统与现代通信技术的结合，实现了驼峰监测 系统远程监测的多元化通信。 北京交通大学硕士研究生学位论文 第二章串口通信基础 2 1r s 2 3 2 概述 2 串行通信接口标准经过使用和发展，目前已经有几种。但都是在 r s2 3 2 标准的基础上经过改进而形成的。所以，本论文以r s2 3 2 c 为主来讨论。r s 一3 2 3 c 标准是美国e i a ( 电子工业联合会) 与b e l l 等公 司一起开发的1 9 6 9 年公布的通信协议。它适合于数据传输速率在o 2 0 0 0 0 b s 范围内的通信。这个标准对串行通信接口的有关问题，如信 号线功能、电器特性都作了明确规定。由于通行设备厂商都生产与 r s 一2 3 2 c 制式兼容的通信设备，因此，它作为一种标准，目前已在微 机通信接口中广泛采用。 r s 一2 3 2 一c 标准最初是远程通信连接数据终端设备d t e ( d a t a t e r m i n a le q u i p m e n t ) 与数据通信设备d c e ( d a t ac o m m u n jc a t i o n e q u l p m e n t ) 而制定的。因此这个标准的制定，并未考虑计算机系统 的应用要求。但目前它又广泛地被借来用于计算机( 更准确的说，是 计算机接口) 与终端或外设之间的近端连接标准。显然，这个标准的 有些规定及和计算机系统是不一致的，甚至是相矛盾的。有了对这种 背景的了解，我们对r s 一2 3 2 c 标准与计算机不兼容的地方就不难理解 了。 r s 一2 3 2 c 标准中所提到的“发送”和“接收”，都是站在d t e 立 场上，而不是站在d c e 的立场来定义的。由于在计算机系统中，往往 是c p u 和i o 设备之间传送信息，两者都是d t e ，因此双方都能发送 是c p u 和i o 设备之问传送信息，两者都是d t e ，因此双方都能发送 和接收。 北京交通大学硕十研究生学位论文 2 1 1 连接器的机械特性 连接器：由于r s 一2 3 2 c 并未定义连接器的物理特性，因此，出现 了d b 一2 5 、d b 1 5 和d b 一9 各种类型的连接器，其引脚的定义也各不相 同。下面分别介绍两种连接器。 ( 1 ) d b 一2 5 p c 和x t 机采用d b 一2 5 型连接器。d b 一2 5 连接器定义了2 5 根信号 线，分为4 组： 异步通信的9 个电压信号( 含信号地s g ) 2 ，3 ，4 ，5 ，6 ，7 ， 8 ，2 0 ，2 2 。 2 0 i t l a 电流环信号9 个( 1 2 ，1 3 ，1 4 ，1 5 ，1 6 ，1 7 ，1 9 ，2 3 ，2 4 ) 。 空6 个( 9 ，l o ，1 1 ，1 8 ，2 1 ，2 5 ) 。 保护地( p e ) 1 个，作为设备接地端( 1 脚) 。 d b 一2 5 型连接器的外形及信号线分配如图所示。 器 麓利饕 s 6 d t r t x d l h d 1 ) c d r l c t s r t s d s r ( 2 ) d b 一9 在a t 机及以后，不支持2 0 m a 电流环接口，使用d b 一9 连接器作 为提供多功能i o 卡或主板上c o m l 和c 伽2 两个串行接口的连接器。 它只提供异步通信的9 个信号。d b 一2 5 型连接器的引脚分配和d b 一2 5 型引脚信号完全不同。因此，若与配接d b 一2 5 型连接器的d c e 设备连 北京交通大学硕士研究生学位论文 接，必须使用专门的电缆线。 电缆长度：在通信速率低于2 0 k b s 时，r s 一2 3 2 c 所直接连接的最 大物理距离为1 5 m ( 5 0 英尺) 。 最大直接传输距离说明：r s 一2 3 2 c 标准规定，若不使用m o d e m ， 在码元畸变小于4 的情况下，d t e 和d c e 之间最大传输距离为1 5 m ( 5 0 英尺) 。可见这个最大的距离是在码元畸变小于4 的前提下给出的。 为了保证码元畸变小于4 的要求，接口标准在电气特性中规定，驱动 器的负载电容应小于2 5 0 0 p f 。 2 1 2r s 2 3 2 c 的接口信号 r s 一2 3 2 c 规标准接口有2 5 条线，4 条数据线、1 1 条控制线、3 条 定时线、7 条备用和未定义线，常用的只有9 根，它们是： ( 1 ) 联络控制信号线； 数据装胃准备好( d a t as e tr e a d y d s r ) 有效时( 0 n ) 状态， 表明m o d e m 处于可以使用的状态。 数据终端准备好( d a t as e tr e a d y d t r ) 有效时( o n ) 状态， 表明数据终端可以使用。 这两个信号有时连到电源上，一上电就立即有效。这两个设备状 态信号有效，只表示设备本身可用，并不说明通信链路可以开始进行 通信了，能否开始进行通信要由下面的控制信号决定。 请求发送( r e q u e s tt os e n d r t s ) 用来表示d t e 请求d c e 发 送数据，即当终端要发送数据时，使该信号有效( o n 状态) ，向m o d e m 请求发送。它用来控制m o d e m 是否要进入发送状态。 允许发送( c 1 e a rt os e n d c t s ) 用来表示d c e 准备好接收 d t e 发来的数据，是对请求发送信号r t s 的响应信号。当m o d e m 已准 备好接收终端传来的数据，并向前发送时，使该信号有效，通知终端 1 s 北京交通大学硕士研究生学位沦文 开始沿发送数据线t x d 发送数据。 这对r t s c t s 请求应答联络信号是用于半双工m o d e m 系统中发送 方式和接收方式之间的切换。在全双工系统中作发送方式和接收方式 之间的切换。在全双工系统中，因配置双向通道，故不需要r t s c t s 联络信号，使其变高。 接收线信号检出( r e c e i v e dl i n ed e t e c t i o n r l s d ) 用来表示 d c e 已接通通信链路，告知d t e 准备接收数据。当本地的m o d e m 收到 由通信链路另一端( 远地) 的m o d e m 送来的载波信号时，使r l s d 信 号有效，通知终端准备接收，并且由m o d 酬将接收下来的载波信号解 调成数字两数据后，沿接收数据线r x d 送到终端。此线也叫做数据载 波检出( d a t ac a r r i e rd e c t e c t i o n d c d ) 线。 振铃指示( r i n g i n g r i ) 当m o d e m 收到交换台送来的振铃呼叫 信号时，使该信号有效( o n 状态) ，通知终端，已被呼叫。 ( 2 ) 数据发送与接收线： 发送数据( t r a n s m i t t e dd a t at x d ) 通过t x d 终端将串行数据 发送至um o d e m ，( d t e - d c e ) 。 接收数据( r e c e iv e dd a t a r x d ) 通过r x d 线终端接收从m o d e m 发来的串行数据，( d c e d t e ) 。 ( 3 ) 地线 有两根线s g 、p g 信号地和保护地信号线，无方向。 上述控制信号线何时有效，何时无效的顺序表示了接口信号的传 送过程。例如，只有当d s r 和d t r 都处于有效( o n ) 状态时，才能在 d t e 和d c e 之间进行传送操作。若d t e 要发送数据，则预先将d t r 线 置成有效( 0 n ) 状态，等c t s 线上收到有效( 0 n ) 状态的回答后，才能在 t x d 线上发送串行数据。这种顺序的规定对半双工的通信线路特别有 北京交通大学硕士研究生学位论文 用，因为半双工的通信才能确定d c e 己由接收方向改为发送方向，这 时线路才能开始发送。 2 。1 3 远距离通信 通过串口进行远距离通信是一项非常经济实用的技术，所以我们 有必要了解其通信原理。当通过串口进行远距离通信( 传输距离大于 1 5 m 的通信) 时，一般要加调制解调器m o d e m 。 采用m o d e m ( d c e ) 和电话网通信时的信号连接： 若在双方m o d e m 之间采用普通电话交换线进行通信，除了需要 2 8 号信号线外还要增加r i ( 2 2 号) 和d t r ( 2 0 号) 两个信号线进行联 络，如图所示。 埘e d c ec e d t e r 一 融d _ 涓 r t s接 汁 刹c t s| i b s r g 臻 麓 嘏 s g 蔼 d c n赫 帆 嚣 1 ) t r r l d s r 、d t r ：数传机( d c e ) 准备好、数据终端( d t e ) 准备好，只 表示设备本身可用。 首先，通过电话机拔号呼叫对方，电话交换台向对方发出拔号呼 叫信号，当对方d c e 收到该信号后，使r i ( 振铃信号) 有效，通知 d t e ，已被呼叫。当对方“摘机”后，两方建立了通信链路。 若计算机要发送数据至对方，首先通过接口电路( d t e ) 发出r t s 北京交通大学硕士研究生学位论文 ( 请求发送) 信号。此时，若d c e ( m o d e m ) 允许传送，则向d t e 回答 c t s ( 允许发送) 信号。一般可直接将r t s c t s 接高电平，即只要通 信链路已建立，就可传送信号。( r t s c t s 可只用于半双工系统中作发 送方式和接收方式的切换。 当d t e 获得c t s 信号后，通过t x d 线向d c e 发出串行信号，d c e ( m o d e m ) 将这些数字信号调制成模拟信号( 又称载波信号) ，传向对 方。 计算机向d t e “数据输出寄存器”传送新的数据前，应检查m o d e m 状态和数据输出寄存器为空。当对方的d c e 收到载波信号后，向对方 的d t e 发出d c d 信号( 数据载波检出) ，通知其d t e 准备接收，同时， 将载波信号解调为数据信号，从r x d 线上送给d t e ，d t e 通过串行接 收移位寄存器对接收到的位流进行移位，当收到1 个字符的全部位流 后，把浚字符的数据位送到数据输入寄存器，c p u 可以从数据输入寄 存器读取字符。 2 2 串口连接方式 2 目前较为常用的串口有9 针串口( d b 9 ) 和2 5 针串口( d b 2 5 ) ， 通信距离较近时( 2 p o r t n r m _ h c o m m ，e v e n t ，p o r t 一 m _ o v ) ： i f ( ! b r e s u l t ) s w i t c h( d w e r r o r = g e t l a s t e r r o r ( ) ) c a s ee r r o r - 1 0 _ p e n d i n g ： 串口没有数据时的正常返回植 b r e a k ： ) 北京交通大学硕士研究生学位论文 c a s e8 7 ： b r e a k ： d e f a u l t ： 其他返回俊表示裔错误发生 p o r t 一 r 。c e s s e r r o r 勰e s s a g e ”轷a it c 。蕊v e n t ( ) “) b r e a k ： ； e l s e b r e s u l t ：c l e a r c o r i l f i l e r r o r ( p o r t 一 f t l h c o 邢m ，d w e r r o r ，c o m s t a t ) ： if ( i o 翔s t a t 。c b 王n 鼬e = = 0 ) c o n t i n u e ： b 嚣e s n l t 翔凝结寨 主监视线程，该函数将阻塞本线程直至等待的菜一天发生 e v e n t = 详a i t f o r 赫u l t p l e 渤j e c t s ( 3 ，p o r t 一 n j l h 瑟v e n t a r r y ， f a l s e ，i n f i n i t e ) ： s w it c h ( e v e n t ) 2 7 北京交通大学硕士研究生学位论文 c a s eo ：s h u t d o w n 事件将终止本线程 p o r t 一 吐b t h r e a d a v e = f a l s e a f x e n d t h r e a d ( 1 0 0 ) ： b r e a k ： ) c a s e1 ： 处理串口状态事件 g e t c o r i j i i 】m a s k ( p o r t 一 mh c o m m ，c o m m e v e n t ) ： 处理其他串口线路事件 if( c o m m e v e n t e v r x c h a r ) 读串口 r e c e i v e c h a r ( p o r t ， c o m s t a t ) b r e a k ： ) c a s e2 ：处理写事件 w r i t e c h a r ( p o r t ) ： b r e a k ： ) ) s w i t c h 结束 ) 关闭循环 6 读写数据 2 8 北京交通大学硕士研究生学位论文 c s e r i a l 中编写了读数据函数r e c e i v e c h a r 。r e c e i v e c h a r 不需要 用户调用，串口主线程在有数据到达串口时自动调用该函数，它将读 取到的数据通过自定义消息w m - c 0 m m - r x c h a r 发送给父窗口m _ p o w n e r 调用者只需要在该窗口内处理w 虻c o 删一r x c h a r 消息即可。其实现代 码如下： v o i dc s e r i a l ：r e c e i v e c h a r ( c s e r i a l 木p o r t ，c 0 m s t a tc o m s t a t ) b o o lb r e a d = 丁r u e ： b o o lb r e s u l t = t r u e ： d w o r dd w e r r o r = o ： d w o r db y t e s r e a d = 0 ： u n sig n e dc h a rr x b u f f = o ： 开始无限循环，每次读取一个字节发送至父窗口，直到缓冲区 中的 所有数据读取完毕 f o r ( ：) e n t e r c r i t i c a l s e c t i o n ( p o r t 一 m - c s c o 唧u n i c a t i o n s y n c ) ； b r e s u l t = c 1 e a r c o 咖e r r o r ( p o r t 一 m - h c o 唧，d w e r r o r ， c o m s t a t ) ： l e a v e c r i t i c a l s e c t i o 九( p o r t 一 m c s c o m m u n i c a t i o n s y n c ) ： 当缓冲区空时，跳出循环 if ( c o m s t a t c b i n q u e = = o ) b r e a k ： 北京交通大学硕士研究生学位论文 ) 进入临界区 e n t e r c r i t i c a l s e c t i o n ( p o r t 一 r n c s c o m u n i c a t i o n s y n c ) ： i f ( b r e a d ) 读串口 b r e s u l t = r e a d f “e ( p o r t 一 m - h c o m ，串口句柄 r x b u f f ，接收地址 l ，每次读取一个字节 b y t e s r e a d ，实际读取的字节数 p o r t 一 m _ o v ) ：重叠结构 错误处理 ) i f ( b r e a d ) 结束 i f ( ! b r e a d ) b r e a d = t r u e ： 继续完成读操作 b r e s u l t = g e t o v e r l a p p e d r e s u l t ( p o r t 一 m h c o 哪，串口句柄 p o r t 一 - o v ，重叠结构 b y t e s r e a d ，实读字节 t r u e ) ： 等待标志 ) i f ( ! b r e a d ) 结束 错误处理 憩寨交逶大学磺士磺突生攀饿逾文 离开临界区 l e a v e c r i t i c a l s e c t i o n ( p o r t 一 l c s c o t n i t j u n i c a t i o n s y n c ) ： 发送嬲一e 酬礁一r x e 凇r 瀵息到父窗口，通知数据到达 ：s e n d m e s s a g e ( ( p o r t 一 m p o w n e r ) 一 m h w n d ，w m c o m m r x c h a r ， w 黠r a 赫) r x s u f f ，( l 熬r a l 骥) p o r t 一 l - n p o r t k r ) ： ) 循环结束 在串口主线程中使用w r i t e c h a r 函数写串口，此外还提供了两个 公共函数群r i t e t o p o r t ( 8 y t 姆 s t r i n g ，i n tn l e n g t h )和 w r i t e l o p o r t ( e s t r i n gs t r ) 作为接口以供调用写串l 二l 。它们的实现代 码如下： v o i de s e r i a l ：靴i t e e h a r ( 毛：s e r l a l 术p o r t ) 3 i 乙b 餮r i t e = 羊r u ： b o o lb r e s u l t = t r u e ： 挣w o r db y t e s s e n t ：o ： r e s e t e v e n t ( p o r t 一 m _ h w r i t e e v e n t ) ；使该事件回到无情号状态 进入临界区 e n t e r e r i t i c a 】s e c t i o n ( p o r t 一 h l c s c o h 鞠u n i c 8 t l o n s y n c ) ： i f ( b w r i t e ) 初始化0 v e r l a p p e d 结构 p o r t 一 孺一o v 为f f s e t ：蚤： p o r t 一 r n o v 0 f f s e t h i g h = o ： 清空缓冲区 - 3 l * 北京交通大学硕士研究生学位论文 p u r g e c o 咖( p o r t 一 m - h c o 咖，p u r g e r x c l e a rp u r g e j x c l e a r p u r g e r x a b o r t p u r g e t x a b o r t ) ： 写串口 b r e s u h = w r i t e f i l e ( p o r t 一 m - h c o m ，串口句柄 p o r t 一 m - s z w r i t e b u f f e r ，要发送的数据地址 p o r t 一 m _ n t o s e n d ，要发送的数据长度 b y t e s s e n t ，返回实际发送的数据长度 p o r t 一 叱o v ) ： 重叠结构 错误处理 ) i f ( b w r i t e ) 结束 i f ( i b w r i t e ) b w r i t e = t r u e ：继续完成写操作 b r e s u l t = g e t o v e r l a p p e d r e s u l t ( p o r t 一 m - h c o m m ，串口句柄 p o r t 一 m o v ， 重叠结构 b y t e s s e n t ， 已发送字节 t r u e ) ：等待标志 离开临界区 l e a v e c r i t i c a l s e c t i o n ( p o r t 一 m c s c o 唧u n i c a t i o n s y n c ) ： 错误处理 ) i f ( ! b w r i t e ) 结束 将c s t r i n g 类型字符串写入串口 v o i dc s e r i a l ：w r i t e t o p o r t ( c s t r i n gs t r ) 3 2 北京交通大学硕士研究生学位论文 c h a r 半b u f f e r = n e wc h a r r r l n w r i t e b u f f e r s iz e ： 】e m s e t ( b u f f e r ，o ，m _ n w r i t e b u f f e r s i z e ) ： i n tn m a x l e n g t h 2 ( s t r g e t l e n g t h ( ) + l 虬n w r i t e b u f f e r s i z e ) ? s t r g e t l e n g t h ( ) + 1 ：m - n w r i t e b u f f e r s i z e ： c h a r 丰t e m p = s t r g e t b u f f e r ( n m a x l e n g t h ) ： m e m c p y ( b u f f e r ，t e 用p ，s t r g e t l e n g t h ( ) ) ： s t r r e l e a s e b u f f e r ( ) ： w r it e t o p o r t ( ( b y t e 丰) b u f f e r ，s t r g e t l e n g t h ( ) ) ： 将一块内存中的数据通过串口发送 v o idc s e r i a l ：w r it e t o p o r t ( b y t e 丰s t r i n g ，i n t n l e n g t h ) if ( m h c o 哪= = o ) ：a f x m e s s a g e b o x ( ”e r r o rs t r a n g e ”) ： r e t u r n ： j 将待发送数据复制到c s e r i a l 发送缓冲区 m e 用s e t ( m s z w r i t e b u f f e r ， 0 ，m n w r i t e b u f f e r s i z e ) ： m e m c p y ( m s z w r i t e b u f f e r ， s t r i n g ，n l e n g t h ) ： j u n t o s e n d =