测图控制测量-1全站仪三维导线布设和实施数据通讯综述

1、Principle and Methods of Digital Mapping数据通讯数据通讯测绘工程教研室4.6 数据通讯一、 数据通讯的基本概念 & 1、数据信息的表示 & 2、数据通讯方式& 3、同步传输与异步传输 & 4、数据信息的校验& 5、数据传输的应答方式& 6、数据传输速度 & 7、终止符(换行标志)二、全站仪的数据通讯方式三、全站仪通讯参数的设置 四、全站仪的数据格式及控制指令格式五、通信程序的设计测绘工程教研室 数据通讯是把实现数字信息的处理、传输、接收和存储，并对信息流加以控制、校验和管理的一种通讯形式。 数字测图的数据通讯是指数据采集设备（全站仪、GPS接收机等）、图

2、形输出设备与计算机（包括PDA）间的数据处理与传输。本节主要介绍全站仪与计算机间的数据通讯。数据通讯测绘工程教研室1 . 数据信息的表示& 数据通讯所要传输的信息是由一系列字母和数字组成的。而沿着传 输线传送时，信息以电信号形式传送。因此，实际上先要把传送的字符信息转换为二制形式，再把二进制信息转换为一系列离散的电子脉冲信号，用于表示二进制信息。& 用二进制来表示字母、数字和一些特殊符号，国际上通常使用美国标准信息交换码(American Standard Code for Information Interchange),即ASCII码。数据通讯所传输的数据信息的二进制位数叫做数据位，它通常

3、用7位二进制数表示，但有时也用8位二进制数表示。 例如 字母A ASCII为41H(或065) 二进制信息为：1000001 数字 1 ASCII为31H(或049) 二进制信息为：0110001 测绘工程教研室 电子设备之间的数字数据交换通讯主要有： 有线的并行通讯（传输）和串行通讯（传输） 无线的红外线通讯（IrDA）与蓝牙通讯（Bluetooth） 利用设备配置的CF、PC卡、USB接口进行数据交换 按照数据在线路上的传输方向，数据通讯方式可分为： 单工通讯、半双工通讯与全双工通讯2、数据通讯方式测绘工程教研室 并行传输(LPT1 LPT2)& 并行传输，是指通过多条数据线将数据信息的各

4、位二进制数同时并行传送，每位数要各占用一条数据线。 & 这种方式通讯速度快，但各位数据必须要求同时发送，并按同一速度传送，接收单元才能收到完整而准确的信息，若各位数据发送速度快慢不一时，就可能收到错误信息。因而，必须使用专门技术和专门设备进行接收，制作成本较大。& 与并行传输相对应，在计算机主机上都配有适用于多种打印机、绘图仪的并行接口，如 LPT1， LPT2等。 2. 数据通讯方式 测绘工程教研室 串行传输(COM1 COM2)& 串行方式通讯时，数据信息是按二进制位的顺序由低到高一位一位地在一条信号线上传送。& 这种方式传输速度慢，但设备要求简单，价格低廉，同时由于是在一条线上传输，每一

5、个二进制数无论传输快慢，但最终均能组成完整而准确的信息，信号质量高，因此是常用的信息交换方法。 & 与串行传输相对应，在各种输入、输出设备和计算机系统上常装有串行通信接口。计算机系统最常用的串行接口是美国电子工业协会EIA（Electronic Industries Association）规定的RS（Recommeneded Standard）232C标准。 计算机主机上的COM1和COM2两个标准接口。串行接口用于对通讯速度要求不是很高的设备，如数字化仪、全站仪、GPS以及鼠标等，在这些输入输出设备上都有串行接口，可以很方便地用电缆直接与主机连接。全站仪上的串行接口常采用专用圆形接口，接口

6、的结构、针数和各针的功能各厂家的设计也不尽相同。2. 数据通讯方式 测绘工程教研室 红外线通讯利用红外线来传输信号的通信方式。红外线通讯保密性强，不受无线电干扰，设备结构简单，价格低廉；目前，红外通讯技术多数情况下传输距离短（最长为3米，接收角度为30度），要求通信设备的位置固定。 蓝牙（10世纪丹麦国王哈拉尔德的别名）通讯技术是使用内制在芯片上的短程射频链接来替代电子设备上使用的电缆或连线的短距离无线数据通讯技术。它能够在10米（通过增加发射功率可达到100米）的半径范围内实现单点对多点的无线数据和声音传输，其数据传输速率每秒1M字节。蓝牙技术使用全双向天线实现全双工数据传输，支持数据终端的

7、移动性性。2. 数据通讯方式 测绘工程教研室 单工方式只允许在规定的方向上传输数据，而不允许向相反方向传输数据 发送单元 接收单元 任一时刻 半双工方式通信双方中，每一方都具备发送和接收功能，但当一方是发送 单元时，另一方必须是接收单元。 全双工方式任何时刻都允许在两个方向上传输数据。 2. 数据通讯方式 测绘工程教研室3. 同步传输与异步传输 同步传输& 同步传输是指每一个数据位都是用相同的时间间隔发送，而接收时也必须以发送时的相同时间间隔接收每一位信息。也就是说，在同步方式下，接收单元与发送单元都必须在每一个二进制位上保持同步，而不论是否传输数据。& 同步传输时，接收单元的时间间隔判别是根

8、据传过来的信息中开头的几个同步信号来判断的，后面的数据就不再需要加同步信号。测绘工程教研室 异步传输& 串行通信常采用异步传输方式。& 由于接收单元不能准确预计什么时候要接收下一个数据串，因此发送单元在发送任意数据串之前首先发送一位二进制数进行报警，称为起始位，起始位之值为“0”。& 在发送起始位“0”后，马上就接着发送数据串。& 当发送数据信息完毕后，相应地在其后加上1位或2位二进制数，用来表示数据传送结束，叫做停止位叫做停止位，其值为“1”。 3. 同步传输与异步传输测绘工程教研室&发送一个字母A,其数据信息用7位ASII 码表示，为1000001，假定采用偶校验，在考虑数据的起始位和一位

9、停止位，则数据信息应表示为1010000010，假设数据信息发送前后线路都是空的，则数据在线路中发送形势如图3. 同步传输与异步传输 异步传输测绘工程教研室4. 数据信息的校验& 校验位，又称奇偶校验位，是指数据传输时接在每个7位二进制数据信息后面发送的第8位，它是一种检查传输数据正确与否的方法。即将1个二进制数（校验位）加到发送的二进制信息串后，让所有二进制数（包含校验位）的总和总保持是奇数或是偶数，以便在接收单元检核传输的数据是否有误。校验位通常有五种校验方式： 无校验（NONE） 偶校验（EVEN） 奇校验（ODD） 标记校验（MARK） 空号校验（SPACE）例：若规定数据校验方式为奇

10、校验， 则字母A和数字4的数据信息应 表示为11000001和00110100。& 在全站仪的通讯中，一般采用前三种校验方式，占一位，用N、E或O 表示（分别代表NONE、EVEN和ODD）。测绘工程教研室NONE(无校验)。这种方式规定发送数据信息时，不使用校验位。这样就使原来校验位所占用的第8位成为可选用的位，这种方法通常用来传送由8位二进制数(而不是7位ASII码数据)组成的数据信息。这时，数据信息就占用了原来由校验位使用的位置。EVEN(偶校验)。这是一种最常用的方法，它规定校验位的值与前面所传输的二进制数据信息有关，并且应使校验位和7位二进制数据信息中“1”的总和总为偶数。换而言之，

11、如果二进制数据信息中“1”的总数是偶数，则校验位是“0”；如果二进制数据信息中“1”的总数是奇数，则校验位是“1”。4. 数据信息的校验测绘工程教研室 ODD(奇校验)。这种方式规定校验位的值与它所伴随的二进制数据信息有关，并且应使校验位和7位二进制数据信息中“1”的总数是偶数，则校验位为“1”；如果所有二进制数据信息中“1”的总数是奇数，则校验位为“0”。 MARK(标记校验)。这种方式规定校验位总是二进制数“1”，而与所传输的数据信息无关。因此，这种方式下二进制数“1”仅仅是简单地填补了这个位置，并不能校验数据传输正确与否。它的存在并无实际意义。 SPACE（空号校验）。这种方法规定校验位

12、总是二进制数“0”，它也只是简单地填补位置，虽有校验位存在，但并不用来作传送质量的检验，其存在也无实际意义。4. 数据信息的校验测绘工程教研室 如果两个设备之间传输多个数据块（每块含有n个字符）时，这就要求接收设备能够控制数据传输。若接收设备能够接收和处理更多的数据，则就通知发送设备发送数据；若不能及时地接收和处理数据，就通知发送器停止数据发送，以保证数据没有丢失，实现这一过程的方式称为应答方式。5. 数据传输的应答方式测绘工程教研室5. 数据传输的应答方式& XON/XOFF:当接收方内部缓冲区满时，接收器发出一个XOFF信号，发送器停止数据发送，并等待一个XON信号，然后恢复发送；& AC

13、K/NAK:发送器一探测到CR或LF信息时，它就立即停止数据发送，然后等待来自接收器的ACK信号，恢复发送。如果接收器收到不正确的信号时，它就发送一个NAK信号，要求发送器重新发送一次数据& GSI：发送器发送一个数据块和存储数据的指令，接收器确认后发送一个“？”；& RTS/CTS：这是一种硬件应答方式，RTS即请求发送，CTS即清除发送。若使接收器不能接收多余的数据时，置RTS/CTS线为低电平，发送器自动中止数据流。若接收器准备接收多余的数据时，则置RTS/CTS线为高电平；& None“此为无应答方式，这时接收器仅按指定地波特率接收数据。测绘工程教研室6. 数据传输速度（也叫波特率）&

14、数据传输速度（也叫波特率）的快慢，用位秒（b/s）表示，即每秒钟传输数据的位数(bit) 。&例：如果数据传送的速率为120个字符S，而每个字符又包含10位（起始位1位，数据位7位，校验位1位，停止位1位），则波特率为1200（b/s）。&异步串行通讯常用的波特率有300 b/s、600 b/s、1200 b/s、1800 b/s、2400 b/s、4800 b/s、9600 b/s 和19200 b/s等。&全站仪中多采用1200 b/s以上的波特率测绘工程教研室&发送器在发送一个数据块(数据段落) 后，还要发送一个数据块(数据段落)终止符(换行标志)，通常为CR（回车）和CR/LF（回车/

15、换行）。终止符(换行标志)意味着传输数据、指令、信息的结束，这对发送接收数据都有效。7. 终止符(换行标志)测绘工程教研室二、全站仪的数据通讯方式 有线的串行通讯- RS-232C 1.利用专用传输程序传输数据 2.利用超级终端传输数据 3.自编数据通讯程序 无线的红外线通讯（IrDA）与蓝牙通讯（Bluetooth） 利用设备配置的CF、PC卡、USB接口进行数据交换测绘工程教研室二、全站仪通信参数的设置 设置通信参数的波特率：有1200，2400，4800，； 设置通信参数的数据位：有7位、8位两种； 设置通信参数的校验方式：有N（无），O（奇），E（偶）等； 设置通信参数的停止位：有1位

16、、2位； 设置通信的数据流控制（应答方式）应答方式）：选“是”或“否”； 设置通信的数据段落结束或换行标志：有“回车换行（CRLF）、回车（CR）、换行（LF）”等提供选择。 设置计算机的通信口是否打开，一般设为COM1，并使计算机的各项通信参数与全站仪一致。 全站仪与计算机通信时,为了实现全站仪与计算机之间的正常通信,全站仪与计算机两端的通信参数设置必须一致。通信参数的设置一般包括以下几项(各仪器说明书中都有具体的规定)。 拓普康GPT2005 尼康DTM330 测绘工程教研室 尼康DTM330 测绘工程教研室 尼康DTM330 测绘工程教研室 尼康DTM330 测绘工程教研室4.用MENU

17、菜单进行一些设置： GRID FACTOR 操作见P54 ILLUMINATION 操作见P55 PARAMETERS 1（MINIMUM READING、AUTO POWER OFF、TITLE、 ERROR CORRECTION、 BATTERY TYPE） 操作见P56、57、58、59 MEMORY MGR中的DATA TRANSFER 操作见P109 DATA COLLECT中的CONFIG 操作见P78 拓普康GPT2005 测绘工程教研室三、全站仪的数据格式及控制指令格式 以Topcon全站仪为例，其数据格式及控制指令的ASCII字符串的基本组成：ID数据/单位BBCEXTCR/

18、LF其中： ID为测量模式标记； BBC为块检验码； EXT为结束标记。块检验码BBC的构成方法：第一步：将每一位字符转换为7位或8位ASCII码；第二步：取现有的BBC（初始值设为00H）与第一个字符进行异或逻辑运算；第三步：将上一结果作为下一BBC：第四步：取该BBC与下一个字符异或运算，结果作为下一BBC；第五步：重复第三、四步直到最后一个字符；第六步：将最后的BBC结果转换为3位十进制数。如斜距模式（SD）数据格式如下：Topcon全站仪可由计算机来控制进行测量、记录、更改测量模式等工作，主要有以下5类控制指令。测绘工程教研室为ID：数据识别符=3FH；为SD：斜距=1178.481m

19、； 为m/f：距离单位=m；为V：垂直角=852030；为H：水平角=1203040；为d/g/m：角度单位=度分秒：为HD：平距=1174.572m；为t/*：进行倾斜改正； 为L：回光信号强度=15；为P：大气改正=+00ppm； 为OB：棱镜常数=+25mm； 为CC：块检验符=099。?+01178481m0852030+1203040d+01174572t15+00+25099EXT(CRLF) 三、全站仪的数据格式及控制指令格式测绘工程教研室 Topcon全站仪可由计算机来控制进行测量、记录、更改测量模式等工作，主要有以下5类控制指令。第一类：启动测量并将数据发送到计算机CO67E

20、XT(CRLF)第二类：应答数据接收是否有效ACK006EXT(CRLF)NAK021EXT(CRLF)第三类：停止发送跟踪测量数据N078EXT(CRLF)第四类：启动/关闭激光点指示器（仅对带有激光点指示器的仪器有效）ZA0043EXT(CRLF)ZA1067EXT(CRLF)第五类：更改测量模式（此处仅列出部分指令，其余可参阅仪器资料，格式类同）Z10091EXT(CRLF) 角度测量模式Z12089EXT(CRLF) 水平角为顺时针模式Z13088EXT(CRLF) 水平角为逆时针模式Z34093EXT(CRLF) 距离精测模式三、全站仪的数据格式及控制指令格式测绘工程教研室四、通信程

21、序的设计 在了解了仪器的接口功能、数据格式及控制指令后，就不难设计出仪器的通讯程序，原理上采用何种语言均可，一般可由采用的计算机和对某种语言的熟悉程度来选择，如BASIC、C语言等。通信程序一般作为应用程序的子程序或功能模块，其结构大致由三部分组成：设置端口的通信参数、发送控制指令和数据接收处理。10 REM TOTAL STATION COMMUNICATION GTS COMPUTER20 CLS30 OPENCOM1:1200,E,8,1AS # 1 打开串行口40 AK $=CHR $(6)+ 006+CHR $(3) 构造应答信号50 FOR I=1 TO 100:NEXT I 延时

22、60 PRINT # 1, CO67 + CHR $ (3) 发送测量指令70 INPUT # 1,C $ 接收全站仪应答信号80 PRINT # 1,AK $ 发送应答信号90 FOR I=1 TO 100:NEXT I 延时100 IF C $ CHR $ (6)+ 006 +CHR $ (3) THEN GOTO 60 若全站仪未收到指令或传输错误，重发指令110 INPUT # 1,A $ 接收全站仪数据120 FOR I-1 TO 100:NEXT I 延时130 PRINT # 1,AK $ 发送应答信号140 PRINT A $ 显示数据150 END 程序结束下面是在E500袖

23、珍计算机上，用BASIC编制的数据通讯实例，程序功能为启动全站仪进行一次测量，并将数据发送到计算机进行显示。1）PC-E500袖珍计算机与Topcon全站仪通讯示例测绘工程教研室四、通信程序的设计2）利用Visual Basic中MSComm控件实现SOKKIA全站仪串口通讯示例 启动Visual Basic 6.0，通过Components引用，将MSComm控件添加到工具箱（toolbox）内，这样就可以利用该控件进行串行通信程序的设计。开启一个新的VB项目，并于窗体上安排一个MSComm控件，作为串行 通讯的信道。安排一个Label控件，在其Caption属性填入“*接收区*”，作为提醒使 用者之用。安排一个文本框，对应到接收区，作为接收讯息的显示区域。安排两个按纽，在其Caption属性内分别填入“测量”与“结束”，作为执 行此两个命令的按键。程序源代码如下：测绘工程教研室程序源代码如下：Private Declare Sub Sleep Lib kernel32 (ByVal d