Delphi中利用SPComm 控件实现的PC 机与单片机串口通讯.doc

Delphi中利用SPComm 控件实现的PC 机与单片机串口通讯/365532319/blog/item/8a337a6da6a580f342169421.html2009-03-21 09:40摘 要 本文介绍一种基于Delphi语言利用SPComm控件实现PC机与单片机串口通讯的软硬件实现方法。给出硬件设计思路，介绍SPComm控件的使用发 法。详细介绍PC机与单片机多机通讯的通讯原理，通讯协议以及软件实现方法。着重介绍上位机通讯软件实现过程中几个重点环节的解决发法。 关键词 串口通讯；RS-232；RS-485；SPComm； Delphi； PC机1引言随 着计算机网络通讯与信息技术的高速发展，采用PC与多台单片机构成的分布式系统、工业控制系统、数据传输系统等越来越受到广泛应用。下位机采用运行性能较 为可靠的单片机，直接对所控制对象进行实时数据的采集、计算、判断和处理；而上位机则多采用PC机(如Pentium系列)，主要负责对各单片机进行综合 管理，以实现测控系统的自动检测与控制。在这类应用系统中,稳定可靠、方便快捷的数据通信是实现应用系统功能的基础和保障。因此,如何根据系统的实际工作 环境条件,选择恰当的通信接口和协议,合理设计通信软件和硬件控制电路以获得高可靠性，强抗干扰和容错能力成为衡量此类系统好坏的最重要因素。本文以某一工程项目通讯系统为例，介绍一种基于Delphi语言利用SPComm控件实现了计算机与下位AT80C51单片机之间通信的软硬件设计与实现，并给出关键环节的具体的实现方法。2硬件系统* 本文出处：南山古桃(nsgtao)的百度空间：/nsgtao/ * 该系统以PC机作为上位主机，各下位机由AT80C51单片机组成，各下位机之间无数据传输，只与主机产生数据交换。根据该工程的特点，各单片机与PC机以RS-485总线连接。由 于微机串口通常采用RS-232电平，而单片机串口是TTL电平，二者不兼容。所以，接口必须做电平转换处理。单片机串行口的TXD、RXD经 MAX485电平转换为RS-485电平，在主机端经MAX485和MAX232转换为RS-232电平，再与微机的RxD、TxD和GND相连。为了提 高可靠性和抗干扰能力。在本项目工程中,可以对下位机主控板上的通信部分进行光电隔离。这样的话,使得即便是有超越MAX485的ESD保护范围的静电或 雷电感应在信号线上,也只会毁坏驱动器或光耦合,不至于破坏整个后级系统。同时，通信总线采用屏蔽线,各段线路屏蔽层相联接,集中到某一处,采用了必要的 接地措施。布置总线时尽量避免了与高压电或动力电线路平行,无法避免时,尽量让两者之间距离足够大。其接口系统结构图如图所示：3系统软件设计1） 通讯协议在 本系统中，PC机是主控单元，单片机是PC机信息的接受者。由于涉及到单片机多机通讯，因此串行口工作方式选为方式3，通讯格式为每11位构成一串行帧： 1位起始位(0)，8位数据位(最低有效位在前)，1位地址帧识别位(1)，1位停止位(1)，无奇偶校验位（其中第9位进到单片机RB8）。该设计中， 每次通讯过程总是由上位PC机首先发起，通讯时单片机先进入通讯状态，等待与计算机通讯。其过程分为以下几步：(1) 通讯前每台单片机设置一个地址。所有单片机SCON寄存器中的SM2位置1，准备接收地址帧。(2) PC机向所有单片机发地址帧，单片机接收到地址帧后与本机地址比较，若不同则不动作，继续等待下一个地址帧；若相同，返回本机地址确认。(3) 主机接收到地址确认后，按要求向目标发送命令字。传送数据命令：可根据要求单片机发送的数据的不同具体定义，为8位单字节数 ；接收数据命令：&EFh；(4) 目标单片机接收到命令字后：按要求动作。接收到“请求接收命令”：发&FEh（若做好接收准备），发&00h（若未准备好发送）。接收到“请求发送数据”：按指定要求发送数据。* 本文出处：南山古桃(nsgtao)的百度空间：/nsgtao/ *(5) 由于数据传输是在强干扰的环境中进行的，而且传输距离又较远，为了保证数据能高速、准确传输，软件编程考虑对大批量数据进行分组传送，同时对每组数据进行 和校验，检查其准确性。PC机每次接收到一组数据，均要进行再次和校验，然后将PC机的校验和结果和单片机传送过来的校验和相比较，若两者不等则说明传输 有错校验失败，PC机给单片机发重传命令，要求单片机重新发送该组数据。若校验正确，PC机发确认信号，并准备接收下一组采样数据。 在传输过程中上位机发送出去的数据有三类：从机地址；命令字；向下位机发送的数据包；收到的数据有两类：从下位单片机发来的确认信号；从下位机传来的数据；下位单片机接收和发送的数据与之对应不再赘述。2） 上位机软件设计在Delphi 中进行串行通讯的方法可以分成以下几种:本文采用了Spcomm 控件, 其功能强大, 使用方便, 具有丰富的与串口通讯密切相关的属性事件和方法, 提供了对串口的各种操作。其主要事件及方法如下：主要事件:Onrececvedata: 当有数据输入缓存时, 将触发该事件。OnreceiveError: 当接收数据出现错误时, 触发该事件。主要方法:Startcomm: 用于打开串口, 当打开失败时通常会报错。Stopcomm: 用于关闭串口, 没有返回值。Writecommdata: 用于将一个字符串发送到写进程。利用Spcomm控件编写上位机程序，简单快捷，灵活方便，实现过程中有以下关键点需要注意：* 本文出处：南山古桃(nsgtao)的百度空间：/nsgtao/ *(1) 地址帧的产生。由于PC机没有像单片机一样的串口工作方式，因此不能自动生成地址帧。设计软件时应人工生成地址帧。单片机串口工作在方式3时地址帧的格式如图2所示：A7 A6 A5 A4 A3 A2 A1 A0 1即八位数据后加一位“1”。因此可以利用Spcomm控件中的奇偶校验位来模拟，方法是：form1.Comm1.ParityCheck:=false;form1.Comm1.Parity:=mark;form1.Comm1.ParityCheck:=true;这样在发出的一个字节的数据末尾会加上一个“1”，也就形成了地址帧。当然在发送其他数据时，应该先把最后一位清零“0”：S3C2410 ARM9开发板800form1.Comm1.ParityCheck:=false;form1.Comm1.Parity:=space;form1.Comm1.ParityCheck:=true;(2) 在PC机端的MAX485芯片的收发状态可以利用DTR（九针串口第四针）引脚来控制。对于Spcomm控件来说，属性中有DtrControl属性，利 用该属性可以方便地对DTR引脚进行高低电平控制。该属性可以取三个值，分别为：DtrEnable，DtrDisable，DtrHandshake， 本设计中只用到前两个值。form1.Comm1.DtrControl:=DTREnable; /DTR引脚有效form1.Comm1.DtrControl:=DTRDisable; /DTR引脚无效(3) 校验和的产生。为了增强数据传输的准确性，采用校验和的检验方式。本设计里校验和的产生分两部分，一部分是发送数据之前，要对发送的数据进行累加产生校验 和发送出去，这个校验和称为源校验和(sorcechksum)。 另一部分是在接收数据是，要将接收到的数据累加产生一个目的校验(orgchksum)和用来与接收到的校验和相比较。此两部分的程序实现如下：function addchksum(sorstring:string): string;vari,j,chksum: integer;beginj:=length(sorstring);chksum:=0;for i:=1 to j do begin chksum:=(chksum+ord(sorstringi) and $FF; /产生源校验和 result:= sorstring+inttohex(chksum,2)+chr(13); /将源校验和加在发送字符串尾end;end;/*/function examchksum(var inbuf:array of char;strlen:WORD):boolean;var i:integer; sorchksum,orgchksum:integer;begin orgchksum:=0; for i:= 0 to strlen-4 do begin orgchksum:=(orgchksum+ord(inbufi)and $FF; /产生目的校验和 end; sorchksum:=strtoint($+copy(inbuf,strlen-3+1,2); /将源校验和分离出来 if orgchksum=sorchksum then result:=true /比较目的校验和与源校验和 else result:=false;end;(4) 数据的接收和发送是将一组数据看成一个String类型数据来操作的，而Delphi中使用的是Pascal字符串，因此在发送之前应该用Pchar()函数对要发送的数据进行转换：WriteCommData(Pchar(outstri),1); /参数分别为发送字符串首地址，要发送的字符串数。Spcomm控件中的数据接收发式是事件触发方式。OnReceiveData : procedure (Sender: TObject;Buffer: Pointer;BufferLength: Word) of object当 输入缓存有数据时将触发该事件，在这里可以对从串口收到的数据进行处理。Buffer中是收到的数据，bufferlength是收到的数据长度。 因此对于PC机来说可以通过bufflength的长度来区分数据和从单片机返回的确认信号。本设计规定命确认信号为一个字节，而数据的传输由于加上校验 和至少为两个字节。(5) 为了防止实际工作中当向某台从机发送地址帧或命令字后，如果失去接收主机发出的地址数据的机会，或因某台从机不工作而使系统陷入“死循环”程序而不能正常 工作。为了避免这种情况的发生，在设计时还要考虑一定的容错机制，本设计中采用的方法是在发送完地址帧和命令字后，程序开始计时。如果超过一定时间还没收 到返回确认信息，就重发刚刚发送的数据如果重发3确认还没收到确认信息，即报告出错，并记录该出错单片机地址。本设计利用WindowsAPI函数编写一 个延时小程序：procedure TimeDelay(DT:DWORD); /DT为延时时间（ms）var TT:DWORD;beginTT:=GetTickCount(); /调用API函数while GetTickCount()-TTDT do Application.ProcessMessages; /系统挂起end;3） 下位机软件设计根据该工程特点，通讯只在特定时间进行，因此下位机只须采用查询方式与主控机通信:当主控机需要发送或读取下位机数据时,事先控制下位机进入通讯状态，初始化串口，等待PC机请求接收和发送数据。本设计采用C51语言进行编写，下位机主程序流图如下图所示。4 结束语 经过试运行该系统工作稳定，收发数据可