基于usb串口labview与msp430通信实现

文章编号：1001-9944(2011)03-0038基于USB串口的LabVIEW与MSP4301， 轶 （1．广州大学机电学院，广州6．凯迪电力环保，3）：为了对小型独立光伏发电装置进行状态监测，设计了一种基于LabVEW和MSP40单片机的US串口通信系统。用高精度的USBUA桥接器C0将MSP4的URT口转换成US口通过US电缆实现上层监测和下位控制器间的数据通信。通信采用obsT协议并结合CRC校验方式，下位机为从站，上位机为主站，在LabVIEW和C51编程环境下编写了通信程序。现场应用和实验表明该系统具有较高的数据可靠性和较强的环境适应性可广泛应用于测控系统中。W 单片机2；串行通信号TP273.5 文献标志码：ARealizationoftheCommunicationBetweenLabVIEWandMSP430BasedonSe-rialPortUSBZHANGJie1，ZHANGYi，WANGXiao-gang1，LIUZhi-（1．SchoolofMccalandElectricEgrg，zhuvrstyzu510006，；2．WuhanKaidiElectricPowerEnvironmental．，．Wn430223，）：Inorderforindependetphotovoltaicpowergenerationdevicestatusmonitoring，acmmctnsystemisusewithBthed mmuctni ecutedthroughUSBserialportbetweenLabVIEWandMSP43．Unndesigned，andfinallymakesaconfirmationinarealtimephotovoltaicmonitoringsystem．Practicalapplicationandexperimentsshowthatthesystemhashighersystemreliability，strongersiteenvironmentaladaptability，andtheirappliLbVEWM0SMC2；rln串口通信占用通信线路少、成本低、容易实现，在实际工程应用中仍然具有重要地位。传统串口通信一般基于RS232串行接口［1］。随着计算机技术的发展，支持热插拔的USB标准串行接口迅速体现出其优势［2］VB、Delphi等形化的bVW公司虚拟仪器技术软件）编程语

串行通信中采用SU通讯协议和CRC数据校验，将大大提高数据通信的可靠性。本文结合LabVIEW和USB串行接口通信的优势，引入DBSRU通讯协议［4］和CRC数据校验方式［5］，设计了一种基于LabVIEW和MSP430的USB串口通信系统。采用USB/RS232桥接CP2102将MSP430单片机的UART0转换成USB口，在LabVIEW8．2和C51语言环境下编写了通信程序。收稿日期：20100906；修订日期：201010基金项目：省高校优秀青年创新人才培育项目资助项目（9）；广州大学实验设备项目经费资助项目。作者简介： 1979），男，博士，实验师，研究方向为分布式发电及电力系统可靠性。整个数据通信系统配置由带LabVIEW程PC机、USB通讯电缆、扩展USB串行接口、智能控制器构成，如图1所示。

数据转换器，非常小巧。应用CP2102MSP430F149的UART0口转换成USB口。电平能够直接被单片机识别故不需要加电平转换电路，将CP2102的TXD、RXD与单片机的URXD0、UTXD0分别相连即可（注意交叉连接）。电路原理如图2所示。利用CP2102为MSP430F149进行USB串口扩展所需要的外部器件非常少，只需要几运行控 只去耦电容器、上拉电阻、保护管和光耦MSP430的

电 控程序的PC

首次用USB电缆连接该USB接口和PC时，根据图1通信系统配置MSP430F149［6］是一种具有超低功耗特性的功能强大的单片机，S4片内有2个通用串行同步/异步模块USART0和1，每个模块又支持通用异步协议（协议）和同步协议（SPI协议），本设计采用的是UART协议。利用Silicon度的USB－UART桥接器CP2102将MSP430UART0端口转换成USB通口，用USB电缆连接此USB接口和带LabVIEW程序的PC机即可实现数据通信。本质上两者之间的通信是通过USB总线介质实现的。本文设计的通信系统采用主从式的Modbus－RTU通讯协议，在此协议模式下智能控制器为从机，带LabVIEW程序的PC机为主机。UART－USBCP2102是Silicon公司推出的

系统选择安装相应驱动程序后P机系统中会出现一个虚拟的COM口。CP2102的虚拟COM口VC）器件驱动程序允许一个基于CP2102的器件以PC机应用软件的形式作为一个增加的COM口独立于任何现有的硬件COM口。运行在PC机上的LabVIEW程序以一个标准的硬件COM口的方式基于CP2102的器件。但本质上PCCP2102器件间的数据传输却是通过USB总线完成的。本系统采用MODBUS－RTU通讯协议，下位机在通信中处于从站的地位上位PC机处于主站地位。本文采用的MODBUS－RTU通讯协议的通信规①通信遵照主/从方式，通信只能由主站发起②所有通信都以“打包”方式发生。13137NC 414NC8NCNC32D415NC1NC2NCNC 10 RTS249 6N13711SUSPENDTXD12SUSPENDRXD6 3 KKKAAA图 CP2102和MSP430F149接口电AAAFig．2InterfacecircuitbetweenCP2102and

是一个简单的字符串（8位），一个报文中最多可含255个字节。组成这个报文的字节构成标准异步串行数据RTU模式，8位数据位，1位停止位，无校验位的方式传递；③主站发送报文称为请求从站发送报文称为④任何情况从站只能响应主站一个请求Modbus通讯协议下每个报文由地址域、功能码域、数据域、4个部分组成其中校验域为16位CRC校验方式下生成的CRC16。本系统支持2种功能码：主站写信息（03）和主站读信息）。因此主站发送含读和写2种不同命令的信息帧，从站做出相应响应。4种信息帧见图3所示。

N写请求报文Y图5中断发送程序Fig．5g’sflow需要注意的是，通信过程中接收和发送的数据都是字符串，因此，在收到上位机读请求报文时，位机要将的数据由十六进制数值格式转换成字符格式，以字符串的形式发送给上位机；在收到上位从站地址功能码03H开始地址寄存器个CRC校 机写请求报文时，同样要注意数据的格式问题（1字节）（1字节）（2字节）数（2字节）码（2字节a从站地址功能码03H字节个数第1个寄存 CRC校 3上位机LabVIEW程（1字节）（1字节）（1字节）数据（2字节 码（2字节 LabVIEW串口通b从站响应“主站读信息帧”信息 LabVIEW是一种优秀的虚拟仪器开发平台从站地址功能码10H开始地址寄存器个字节个数第1个寄存器 CRC校验件，是一个面向最终用户的工具，含丰富的数据（1字节）（1字节）（2字节）数（2字节）（1字节c

据（2字节 码（2字节

集、数据信号分析及控制等子程序，从站地址功能码10H开始地址寄存器个CRC校 集、通信处理系统，可大大提高工作效率。（1字节）（1字节）（2字节）数（2字节）码（2字节d从站响应“主站写信息帧”图3Fig．3Messageframe下位机MSP430下位机串口通信程序分为2部分：接收部分和发送部分，通信程序流程如图4和图5所示。接收PC 的数据完毕Y接收到写请求报文NYN正确的读请求报文正确的写请求报文NY读请求报文数据处理Y写请求报文数据处理图4中断接收程序Fig．4civigsflow

提供了功能强大的VISA（virtualinstrumentsoftwarearchitecture）库，I作为LabVIEW程序中驱动程序间相互通信的底层功能模块可连接不同标准的I/O设备是一个用来在串口通信设备、VXI设备、GPIB设备及其他基于计算机设备间通信的函数库。LabView82的串口通信子VI存在于8．2＼examples＼instr＼smplsErL．llb”路径下，文件名为“BasicSerialWriteandRead．VI”。值得注意的是，使用此程序前要先安装NI－VISA4．0驱动程序，否则会出现节点错误等错误信息导致不能运行。“BasicSerialWriteandRead．VI”子程序应用了常用VI节点，有关VI节点如下IConfigureSerialPort，初始化VISAresourcename指定串口通讯参数；VISAWrite：将输出缓区中的数据发送到VISAresourcename指定串口IRead：VISAresourcename指定串口接收缓冲区中的数据指定字节数的数据到计算机内存中；SerialBreak：向VISAresourcename指定串口发送一暂停信号IBytesatSerialPort查询VISAre-sourcename指定串口接收缓冲区中的数据字节数；VISAClose：结束与VISAresourcenameAutomation＆Instrumentation资源之间的会话；ISetI/OBufferSize：设置VISAresourcename指定串口的I/O缓冲区大小；指定串口的I/O缓冲区。通过对这些节点的配置和连接就能开发出符合要求的LabView串行口通信软件。3.2LabView通信程序实现程序流程遵循以下步骤配置串口初始化：面板设置波特率等通信相关配置本设计采用波特率9600，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验。发送与接收配置串口之后选择判断是否要发转换数据格式：由于接收到的数据是字符串，必须转换为数值才能进行运算处理。数据校验：本设计采用CRC16的数据校验，保证通信数据的可靠性。数据处理与显示：数据校验确认无误之后，进行数据处理与波形的显示。LabView程序代码如图6所示6LabiewFig．6Programofw在运行LabView串口通信程序前，要正确选择通信串口（口）值得注意的是，根据不同的计算机情况，安装UART－USB虚拟驱动程序后其虚拟COM口编号可能不同，可在计算机的设备管理器

端口栏中找到虚拟出的COM口编号，并在串口通信程序中按此编号选择串口4本文用CP2102将MSP430F149的UART0转换成USB串行接口，在Modbus－RTU协议规约下编写了LabView串口通信、数据处理程序和下位机MSP430的通信程序，其中采用了CRC16数据校验方式，通过USB总线实现了上位机和现场智能控制器的通信。该通信系统是为小型独立光伏发电装置的状态而开发，已成功应用到实际项目中，运行效果良好，7所示系统具有良好的通用性，完全能用于各种、系统之中。图7监测系统LabVIEWFig．7LabVIEWfrontpanlofmonitoring参考文献 李肇庆，．串行端术M．：国防工业［2］CP2102