第十二讲 串口通信技术及编程.ppt

2020 2 4 北京理工大学珠海学院计算机教研室 1 串口通信技术及编程 北京理工大学珠海学院计算机教研室 2 2020 2 4 教学目的 熟悉WindowsCE5 0的串口通信技术 掌握WindowsCE5 0的串口通信的编程方法 北京理工大学珠海学院计算机教研室 3 2020 2 4 项目8 串行口通信 PDA中的串口 本节课程主要知识点串口通信的基本原理 重点 PXA270的串行口串口的编程 难点 串口通信的扩展使用 北京理工大学珠海学院计算机教研室 4 2020 2 4 教学重点串口通信的基本原理教学难点串口的编程 北京理工大学珠海学院计算机教研室 5 2020 2 4 串口通信的基本原理 北京理工大学珠海学院计算机教研室 6 2020 2 4 串口通信 串行通信是微计算机之间一种常见的近距离通信手段 因使用方便 编程简单而广泛使用 但现在很多笔记本电脑和PC机都不再提供串行通信接口 在基于WindowsCE的设备中仍然保留着串口 这是因为目前流行的WindowsCE设备很多都具备导航 无线通讯等功能 而GPS GSM GPRS及蓝牙模块都是外置串口的终端设备 北京理工大学珠海学院计算机教研室 7 2020 2 4 WindowsCE的串口通信 串行通信是WindowsCE5 0支持的最简单的通信方式 WindowsCE支持串行通信的标准函数 这些函数可以用于打开 关闭和操作串行口 传送和接受数据等 北京理工大学珠海学院计算机教研室 8 2020 2 4 串口的接口 RS232标准采用的接口是9芯或25芯的D型插头 常用的一般是9针插头 DB 9 要完成基本的通信功能 实际上只需要RXD TXD和GND即可 通信距离较近时 12m 可以用电缆线直接连接标准RS232端口 RS422或RS485较远 北京理工大学珠海学院计算机教研室 9 2020 2 4 串口的电气特性 RS232标准所定义的高 低电平信号与PXA270系统的LVTTL电路定义的高 低电平信号完全不同 LVTTL的标准逻辑1对应2V 3 3V电平 标准逻辑0对应0V 0 4V电平 而RS232标准采用负逻辑方式 标准逻辑1对应 5V 15V电平 标准逻辑0对应 5V 15V 两者间要进行通信 必须经过电平的转换 转换芯片采用MAX232 北京理工大学珠海学院计算机教研室 10 2020 2 4 串行通信数据格式 起始位一般用0作起始位 数据位5 8位的数据位 奇偶校验位1位的奇偶校验位 也可以不加 停止位一般用1作停止位 北京理工大学珠海学院计算机教研室 11 2020 2 4 起始位 开始前 线路处于空闲状态 送出连续1 传送开始时首先发一个0作为起始位 然后出现在通信线上的是字符的二进制编码数据 北京理工大学珠海学院计算机教研室 12 2020 2 4 数据位 每个字符的数据位长可以约定为5位 6位 7位或8位 一般采用ASCII编码 数据位的长度通信双方要一致 否则数据会出错 标准的数据位长度为8位 北京理工大学珠海学院计算机教研室 13 2020 2 4 奇偶校验位 用奇偶校验位将所传送的字符中为1的个数凑成奇数个或偶数个 如果是奇校验 则每帧数据中数据位加上校验位中1的个数为奇数个 如果是偶校验 则每帧数据中数据位加上校验位中1的个数为偶数个 也可以约定不要奇偶校验 这样就取消奇偶校验位 北京理工大学珠海学院计算机教研室 14 2020 2 4 停止位 最后是表示停止位的1信号 这个停止位可以约定持续1位 1 5位或2位的时间宽度 至此一个字符传送完毕 线路又进入空闲 持续为1 经过一段随机的时间后 下一个字符开始传送 又发出起始位 北京理工大学珠海学院计算机教研室 15 2020 2 4 波特率 每秒传送的数据位数 每一个数据位的宽度等于传送波特率的倒数 常用的波特率为2400 4800 9600 19200 38400 57600 115200bps等 波特率越大 数据传送速度越快 但误码的可能性也越大 北京理工大学珠海学院计算机教研室 16 2020 2 4 PXA270的串行口 北京理工大学珠海学院计算机教研室 17 2020 2 4 PXA270的UART 北京理工大学珠海学院计算机教研室 18 2020 2 4 UART的构成 每个UART包含波特率发生器 接收器 发送器和控制单元 波特率发生器以MCLK为时钟源 发送器和接收器包含64字节FIFO寄存器和移位寄存器 当发送数据的时候 数据先写到FIFO然后拷贝到发送移位寄存器 然后从数据输出端口 TxDn 依次被移位输出 被接收的数据也同样从接收端口 RxDn 移位输入到移位寄存器 然后拷贝到FIFO中 北京理工大学珠海学院计算机教研室 19 2020 2 4 PXA270的UART PXA270的UART 通用异步串行口 单元提供三个独立的异步串行I O端口 每个都可以在中断和DMA两种模式下进行 它们支持最高波特率921Kbps 每个UART通道包含2个64位FIFO分别提供给接收和发送 PXA270的UART可以进行以下参数的设置 可编程的波特率 红外收 发模式 1或2个停止位 5位 6位 7位或8位数据宽度和奇偶位校验 北京理工大学珠海学院计算机教研室 20 2020 2 4 UART的数据发送 数据发送帧的格式是可编程的 它包含一个开始位 5到8个数据位 一个可选的奇偶位和一个或两个停止位 发送器也能够产生发送中止条件 中止条件迫使串口输出保持在逻辑0状态 这种状态保持一个传输帧的时间长度 通常在一帧传输数据完整地传输完之后 再将中止信号发送给对方 中止信号发送之后 传送数据连续放到FIFO中 在不使用FIFO模式下 将被放到输出保持寄存器 北京理工大学珠海学院计算机教研室 21 2020 2 4 UART的数据接收 与数据发送一样 数据接收的帧也是可以编程的 它包含一个开始位 5到8个数据 一个可选的奇偶位和一位或两位停止位 接收器能够检测溢出错误 奇偶校验错误 帧错误和中止状况 每种情况下都将会将一个错误标志置位 北京理工大学珠海学院计算机教研室 22 2020 2 4 波特率发生器 每个UART的波特率发生器为传输提供了串行移位时钟 波特率可以按照下式确定 BaudRate 14 7456 16 Divisor Divisor的值在DivisorLatchregister DLL或DLH 设置 例如 如果divisor是24 则波特率为38400bps 对于FFUART 全功能串口 和STURAT 标准串口 Divisor设置值为4到2166 1 对于BTURAT 蓝牙串口 Divisor设置值为1到216 1 北京理工大学珠海学院计算机教研室 23 2020 2 4 PXA270的UART相关寄存器 每个UART都有13个寄存器 12个作为UART操作 另外1个作为慢速红外设置 各寄存器地址如下表 北京理工大学珠海学院计算机教研室 24 2020 2 4 串口的编程 北京理工大学珠海学院计算机教研室 25 2020 2 4 串口通信基本过程 1 2 按协议的设置初始化并打开串行口 如果串口没有被其他应用程序占用 则该应用程序占用该串口 通知WindowsCE 本应用程序需要这个串口 并封锁其他应用程序使它们不能使用此串口 配置该串行口 北京理工大学珠海学院计算机教研室 26 2020 2 4 串口通信基本过程 2 2 在串口上传输数据 根据约定 在传输过程中进行校验 不需要此串口时 关闭串口 即释放串口以供其它应用程序使用 北京理工大学珠海学院计算机教研室 27 2020 2 4 串口通信编程 1 3 用于串行通信的函数和结构在winbase h头文件中定义 在基于WindowsCE的设备上通过串行通信端口读写的任务由调用文件读写函数完成 CreateFile打开串行口 GetCommState获取串口的当前控制设置数据 北京理工大学珠海学院计算机教研室 28 2020 2 4 串口通信编程 2 3 SetCommState按照DCB结构的数据配置串行口 GetCommTimeouts获得指定通信设备上所有读 写操作的超时参数 SetCommTimeouts设置指定通信设备上所有读 写操作的超时参数 WriteFile向串行口写数据 这样将把数据传送给串行口连接的另一端设备 北京理工大学珠海学院计算机教研室 29 2020 2 4 串口通信编程 3 3 ReadFile从串行口读数据 这样将接收串行口连接另一端的设备传过来的数据 SetCommMask指定为通信设备监视的一组事件 GetComMask获得指定通信设备的事件掩码值 北京理工大学珠海学院计算机教研室 30 2020 2 4 初始化串行口 首先用CreateFile函数打开指定串口 设置其中的参数访问类型为GENERIC READ GENERIC WRITE共享模式为0创建标志为OPEN EXISTING模板句柄为NULL如果端口不存在 则返回ERROR FILE NOT FOUND 北京理工大学珠海学院计算机教研室 31 2020 2 4 初始化串行口典型代码 hSerial CreateFile L COM1 GENERIC READ GENERIC WRITE 0 NULL OPEN EXISTING 0 NULL 如果能够正常打开串口 hSerial应该返回的是串口的句柄 北京理工大学珠海学院计算机教研室 32 2020 2 4 配置串口 设置波特率 数据位 奇偶校验位 停止位和流控制方式 并且可以恢复缺省值 使用GetCommState hComm dcb 读取当前串口设备控制块DCB DeviceControlBlock 设置 修改后通过SetCommState hComm dcb 将其写入 北京理工大学珠海学院计算机教研室 33 2020 2 4 配置串口的代码 DCBPortDCB PortDCB DCBlength sizeof DCB GetCommState hSerial 写DCB 北京理工大学珠海学院计算机教研室 34 2020 2 4 超时控制 为了防止意外情况使串口读写无休止地等待 超时设置由COMMTIMEOUTS结构定义 通过调用GetCcommTimeOuts函数获得当前的设置 用SetCommTimeOuts函数来完成设置 北京理工大学珠海学院计算机教研室 35 2020 2 4 超时控制的代码 COMMTIMEOUTSCommTimeouts GetCommTimeouts m hSerial 设置当前超时参数 北京理工大学珠海学院计算机教研室 36 2020 2 4 发送超时控制 ReadIntervalTimeout是指两个字符传送之间的超时时间 一次读操作的超时时间等于要接收的字符数乘以ReadTotalTimeoutMultiplier 再加上ReadTotalTimeoutConstant 北京理工大学珠海学院计算机教研室 37 2020 2 4 发送超时控制 WriteIntervalTimeout是指两个字符传送之间的超时时间 一次写操作的超时时间等于要发送的字符数乘以WriteTotalTimeoutMultiplier 再加上WriteTotalTimeoutConstant 北京理工大学珠海学院计算机教研室 38 2020 2 4 数据传输 读写串行端口与读写文件采用的函数相同 即ReadFile WriteFile WindowsCE不支持重叠IO操作 也称异步操作 当有多个线程进行IO操作时 应用程序可以使用WaitCommEvent函数阻塞线程 直至发生特定的通讯事件 以协调多个线程 北京理工大学珠海学院计算机教研室 39 2020 2 4 发送数据的代码 发送数据用以下命令完成WriteFile hSerial 其中hSerial句柄 Byte数据缓冲区地址nByte数据大小 dwNumBytes返回发送出去的字节数NULL不支持重叠 北京理工大学珠海学院计算机教研室 40 2020 2 4 接收数据 串口编程最复杂的部份就是接收数据 串口接收数据常常通过创建一个线程来完成 接收线程既要考虑及时的读取数据 还要解决接收到的数据的处理工作 北京理工大学珠海学院计算机教研室 41 2020 2 4 关闭串口 程序的终止可以自动关闭串口 也可用函数CloseHandle 以便释放所占资源 北京理工大学珠海学院计算机教研室 42 2020 2 4