基于LABVIEW的串口通讯设计,沈阳理工大学课设

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1、成 绩 评 定 表学生姓名xxx班级学号专 业通信工程课程设计题目基于Labview的串口通讯设计评语组长签字：成绩日期 2016 年 7 月9 日课程设计任务书学 院信息科学与工程专 业通信工程学生姓名班级学号课程设计题目基于Labview的串口通讯设计实践教学要求与任务:1 学习LabVIEW的虚拟仪器原理、设计方法和实现技巧；2 掌握简单LabVIEW程序的编程实现；3 掌握简单通信系统设计和分析方法；4 采用LabVIEW语言，实现PC与PC串口通讯。（1）通过检索、查资料、调查研究、确定方案、画出组成系统结构方框图；（2）采用LabVIEW实现PC与PC串口通讯系统；（3）系统调试与

2、改进，调整系统参数，分析系统运行结果；（4）写出设计总结报告。 工作计划与进度安排:19周(上):学习LabVIEW虚拟仪器原理、设计方法和实现技巧，掌握简单LabVIEW程序的编程实现，掌握简单通信系统设计和分析方法。19周(下):采用LabVIEW语言，实现PC与PC串口通讯，并对系统进行性能分析。指导教师： 2015 年7 月5 日专业负责人：2015 年 7 月5 日学院教学副院长：2015 年7月 5 日 目 录1 目的及基本要求12 系统方框图与工作原理12.1 系统方框图12.2 工作原理23 LabVIEW基础编程43.1 任务1：建立新VI程序43.2 任务2：在前面板摆放控

3、件53.3 任务3：框图程序设计连线64 串口通讯的设计和仿真64.1 总体程序设计74.2 各功能模块详细设计85 结果及性能分析105.1 运行结果105.2 性能分析10参考文献11 摘要 虚拟仪器是现代计算机技术同仪器技术深层次结合的全新概念仪器，实质是利用计算机显示器的显示功能模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出测量结果，利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理，完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。 本文介绍了利用LabVIEW语言来实现上、下位机之间通信的方法,并从软、硬件两个方面阐述了设计思想。从实现PC机PC机之间的串口通信出发，先实现双PC机之间的数据发

4、送、返还和接收，进而设计了以PC机作为上位机，以飞思卡尔8位单片机作为下位机的基于labview软件的串口通信系统。经过实验调试，系统达到了预期的通信目标。 应用先进的虚拟仪器软件LABVIEW，大大降低了串口通讯复杂程度,减小了软件设计的工作量，能够大大降低投资成本。在实际应用中有巨大的使用价值。关键词：虚拟仪器 Labview 串口通信1 目的及基本要求目的：熟悉LabVIEW开发环境，掌握基于LabVIEW的虚拟仪器原理、设计方法和实现技巧，运用专业课程中的基本理论和实践知识，采用LabVIEW开发工具，实现PC与PC串口通讯设计和仿真。基本要求：两台计算机互发字符并自动接收，如一台计算

5、机输入字符串“收到信息请回字符“abc123”，单击“发送字符”命令，另一台计算机若收到，就输入字符串“收到，abc123”，单击“发送字符”命令，信息返回到第一组的计算机。2 系统方框图与工作原理2.1 系统方框图 图1 串口通信线的制作 图2 PC与 PC串口通信线路2.2 工作原理 PC与PC串口通信硬件线路：当两台RS-232串口设备通信距离较近时（15m）时，需附加调制解调器（Modem）。 在RS-232的应用中，很少严格按照RS-232标准。其主要原因是因为许多定义的信号在大多数的应用中并没有用上。在许多应用中，例如Modem，只用了9个信号（两条数据线、6条控制线、一条地线）；

6、在其他一些应用中，可能只需要5个信号（两条数据线、两条握手线、一条地线）；还有一些应用，可能只需要数据线，而不需要握手线，即只需要3个信号线。因为在控制领域，在近距离通信时常采用RS-232，所以这里只对近距离通信的线路连接进行讨论。 当通信距离较近时，通信双方不需要Modem，可以直接连接，这种情况下，只需使用少数几根信号线。最简单的情况，在通信中根本不需要RS-232C的控制联络信号，只需三根线（发送线、接收线、信号地线）便可实现全双工异步串行通信。在实际使用中常使用串口通信线将两个串口设备连接起来。串口线的制作方法非常简单：准备两个9针的串口接线端子（因为计算机上的串口为公头，因此连接线

7、为母头），准备3根导线（最好采用3芯屏蔽线），按图 所示将导线焊接到接线端子上。当PC发送数据：RS-232库必须检测CTS线高后才能发送数据。当PC接收数据：如果端口打开，且输入队列有空接收数据，库函数置高RTS和DTR。如果输入队列90满，库函数置低RTS，但使DTR维持高电平。如果端口队列近乎空了，哭喊数置高RTS，但使DRT维持高电平。如果端口关闭，库函数置低RTS和DTR。 XModem握手：最后讨论的握手叫做XModem文件传输协议。这个协议在Modem通信中非常通用。尽管它通常使用在Modem通信中，XModem协议能够直接在其他遵循这个协议的设备通信中使用。在LabWindow

8、s中，实际的XModem应用对用户隐藏了。只要PC和其他设备使用XModem协议，在文件传输中就使用LabWindows的XModem函数。函数是XModemConfig，XModemSend和XModemReceive。XModem使用介于如下参数的协议：start_of_data、end_of_data、neg_ack、wait_delay、start_delay、max_tries、packet_size。这些参数需要通信双方认定，标准的XModem有一个标准的定义：然而，可以通过XModemConfig函数修改，以满足具体需要。这些参数的使用方法由接收方发送的字符neg_ack确定。这

9、通知发送方其准备接收数据。它开始尝试发送，有一个超时参数start_delay；当超时的尝试超过max_ties次数，或者收到接收方发送的start_of_data，发送方停止尝试。如果从发送方收到start_of_data，接收方将读取后继信息数据包。包中含有包的数目、包数目的补码作为错误校验、packet_size字节大小的实际数据包，和进一步错误检查的求和校验值。在读取数据后，接收方会调用wait_delay，然后想发送方发送响应。如果发送方没有收到响应，它会重新发送数据包，直到收到响应或者超过重发次数的最大值max_tries。由于数据必须以pack_size个字节按包发送，当最后一个

10、数据包发送时，如果数据不够放满一个数据包，后面会填充ASCII码NULL（0）字节。这导致接收的数据比原数据多。在XModem情况下一定不要使用XON/XOFF，因为XModem发送方发出包的数目很可能增加到XON/OFF控制字符的值，从而导致通信故障。 XModem使用介于如下参数的协议：start_of_data、end_of_data、neg_ack、wait_delay、start_delay、max_tries、packet_size。这些参数需要通信双方认定，标准的XModem有一个标准的定义：然而，可以通过XModemConfig函数修改，以满足具体需要。这些参数的使用方法由接收

11、方发送的字符neg_ack确定。这通知发送方其准备接收数据。它开始尝试发送，有一个超时参数start_delay；当超时的尝试超过max_ties次数，或者收到接收方发送的start_of_data，发送方停止尝试。如果从发送方收到start_of_data，接收方将读取后继信息数据包。包中含有包的数目、包数目的补码作为错误校验、packet_size字节大小的实际数据包，和进一步错误检查的求和校验值。在读取数据后，接收方会调用wait_delay，然后想发送方发送响应。如果发送方没有收到响应，它会重新发送数据包，直到收到响应或者超过重发次数的最大值max_tries。如果一直没有收到响应，发

12、送方通知用户传输数据失败。由于数据必须以pack_size个字节按包发送，当最后一个数据包发送时，如果数据不够放满一个数据包，后面会填充ASCII码NULL（0）字节。这导致接收的数据比原数据多。在XModem情况下一定不要使用XON/XOFF，因为XModem发送方发出包的数目很可能增加到XON/OFF控制字符的值，从而导致通信故障。RS-232，RS-422和 RS-485 串口通讯接口的快速比较 （1）RS-232，RS-422以及RS-485串口的基本区别是什么？ 解答： 下面的表格比较了：工作方式，驱动器和接收器的总数，电缆的最大长度及最大传输速率。RS-232 是大多数计算机通用的

13、接口，比如COM1 和 COM2。注意，大多数计算机的接口COM1以及COM2并不是RS-422/RS-485。然而，RS-422 是苹果Macintosh计算机的标准接口。RS-485 是基于 RS-422的一种改进，在工业中更普遍。所有NI的 RS-485 板卡都支持RS-422标准。下面的表格比较了：工作方式，驱动器和接收器的总数，电缆的最大长度及最大传输速率。RS-232 是大多数计算机通用的接口，比如COM1 和 COM2。注意，大多数计算机的接口COM1以及COM2并不是RS-422/RS-485。然而，RS-422 是苹果Macintosh计算机的标准接口。RS-485 是基于

14、RS-422的一种改进，在工业中更普遍。所有NI的 RS-485 板卡支持的标准如下表： 表1 3 LabVIEW基础编程3.1 任务1：建立新VI程序 要求：启动NI LabVIEW程序，选择新建（New）选项中的VI项，建立一个新VI程序。串口VI介绍如下。LabVIEW的串口通讯VI位于Instrument I/O Platte的Serial中，包括： 表23.2 任务2：在前面板摆放控件要求：根据实验设计在前面板摆放合适的控件并修改其属性图3 所需控件及功能图4 修改各控件属性3.3 任务3：框图程序设计连线 要求：使用连线工具，将所有函数连接起来，如图（5）所示。图5 程序数据流图4

15、 串口通讯的设计和仿真 每一个异步串行系统的核心都是一个UART(通用异步接收机/发送机）。UART不仅控制传输的数据，相应的电平，同时也控制通讯的速度。UART能够存储足够的信息，所以保证了在电脑忙得时候，数据流也能连续传输。这对于同时处理大量任务的操作系统非常有帮助。下面附图是理想串行通讯的示意。我们大部分的串行卡都有一个输入输出的FIFO（查看目录了解详细信息）。FIFO的数据可以通过串行驱动获取。串行驱动会自动地把FIFO的数据传输到软件的缓存，这个缓存是可以在应用软件由用户配置的（比如，在LabVIEW您可以使用Serial Port Init VI来设置缓存去大小）。读接口的数据实

16、际上包含从软件缓存读的过程。4.1总体程序设计 （1）主程序前面板 图6 主程序前面板（2）主程序图7 主程序4 .2各功能模块详细设计 （1）在LabVIEW环境中使用串口与在其它开发环境中开发过程类似，基本的流程框图如下。 图8 串口操作数据流图 （2）首先需要调用VISA Configure Serial Port完成串口参数的设置，包括串口资源分配、波特率、数据位、停止位、校验位和流控等等。图9 初始化串口 （3）如果初始化没有问题，就可以使用这个串口进行数据收发。发送数据使用VISA Write，接收数据使用VISA Read。在接收数据之前需要使用VISA Bytes at Ser

17、ial Port查询当前串口接收缓冲区中的数据字节数，如果VISA Read要读取的字节数大于缓冲区中的数据字节数，VISA Read操作将一直等待，直至Timeout或者缓冲区中的数据字节数达到要求的字节数。当然也可以分批读取接收缓冲区或者只从中读取一定字节的数据。 图10 从串口发送数据 图11 从串口接收数据 （4）在某些特殊情况下，需要设置串口接收/发送缓冲区的大小，此时可以使用VISA Set I/O Buffer Size；而使用VISA Flush I/O Buffer则可以清空接收与发送缓冲区。在串口使用结束后，使用VISA Close结束与VISA resource name

18、指定的串口之间的会话。图12 设置缓冲区大小 图13 清空缓冲区 图14 结束会话/线程5 结果及性能分析5.1运行结果图15 运行结果5.2 性能分析 用串口线连接两台PC机，两台机器同时运行程序。进入程序前面板，保存设计好的VI程序。单击快捷工具栏“运行”按钮，运行程序。从PC机A的发送区发送一串字符给PC机B，如“abc”，程序运行成功后，在PC机B的接收区可以显示这一串字符。在PC机B的发送区也发送一串字符，同样，在PC机A的接收区显示出来。 参考文献1、周求湛，钱志鸿，虚拟仪器与Labview程序设计第一版北京航天航空大学2、孙丹，田瑞等，虚拟仪器技术在流体参数测试中的应用，仪器仪表用户 2006年3、李金霞，邱公伟，虚拟仪器及LabVIEW概述，2002年第9期4、李扬，郑莹娜，朱铮涛图形化编程语言LabVIEW环境及其开放性计算机工程 1999年5 、RobertH.BIShoP.LabVIEW实用教程第1版电子工业出版社2007年6、王叶兰，基于虚拟仪器的多通道压力监测系统的研究，哈尔滨工程大学2005年10-最新精品资料推荐-提供全程指导服务-2016全新精品资料-全新公文范文-全程指导写作 独家原创 11 / 16