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PC机与PC机虚拟串口通信的设计与实现

2020-12-30 230 上传者：管理员

摘要：在工业自动化控制系统中，常常需要进行远程控制或数据采集等，我们常会想到用PCI控制板卡或PCI数据采集卡等，但增加这些PCI卡，势必会增加成本。本文是利用虚拟串口软件在PC机上创建两个虚拟串口，并对这两个串口配对，用LabVIEW设计两个串口通信程序，轻松实现串口之间的数据通信和采集。

关键词：
LabVIEW
数据通信
虚拟串口
远程控制
通信程序
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LabVIEW(Laboratory Virtualinstrument Engineering)是一种图形化的编程语言，它广泛地被工业界、学术界和研究实验室所接受，视为一个标准的数据采集和仪器控制软件。LabVIEW集成了与满足GPIB、VXI、RS-232和RS-485协议的硬件及数据采集卡通信的全部功能。

在工业自动化控制系统中，经常需要进行远程控制或数据采集，这些控制与数据采集可以通过哪些接口实现呢?我们常常会想到用PCI控制板卡或PCI数据采集板卡等，但要增加这些PCI卡，势必会增加成本，基于LabVIEW下，利用虚拟串口也可以轻松实现上述功能，轻松实现串口之间的数据通信和采集。串口通信通常有两种方式，一种是RS232通信方式，一种是RS485通信方式，前者适用于近距离通信，通常在15m范围内，后者适用于远距离通信，通信距离通常是在1200米范围内。

1、系统功能

设计一个PC机串口通信程序，并完成其控制系统的程序设计、画面制作、系统接线和运行调试。

在程序的前面板上分别选择这两个虚拟串口com3和com4，两个串口通信程序分别命名为A机与B机。建立好后，两个程序运行，A机发送字符或十六进数值，B机应该收到并显示;B机发送字符或十六进制数值，A机应该收到并显示，A机和B机串口通信界面如图1所示。

图1串口通信程序界面

2、系统设计流程框图

先配置端口、波特率、停止位、数据位、校验位;然后在A机写入缓冲区写入要发送的字符，点击A机发送按钮;观察B机，是否收到A机所发送过来的字符;在B机写入缓冲区写入要发送的字符，点击B机发送按钮;观察A机，是否收到B机所发送过来的字符，根据系统控制要求，绘制系统流程如图2所示[2]:

图2A机、B机串口通信系统流程框图

3、VISA配置串口

首先需要调用VISAConfigureSerialPort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。

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VISAWrite，接收数据使用VISARead。在接收数据之前需要使用VISABytesatSerialPort查询当前串口接收缓冲区中的数据字节数，如果VISARead要读取的字节数大于缓冲区中的数据字节数，VISARead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。

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VISASetI/OBufferSize;而使用VISAFlushI/OBuffer则可以清空接收与发送缓冲区。在串口使用结束后，使用VISAClose结束与VISAresourcename指定的串口之间的会话。

4、根据控制要求进行LabVIEW程序设计

根据控制要求进行程序设计，首先在桌面双击NationalInstrumentsLabVIEW2011，进入项目浏览器，在项目浏览器窗口，建立新项目，然后在我的电脑———右键新建———VI，新建VI后，我们会看到两个新的窗口，分别是前面板和程序框图，保存VI→并左右两栏显示。在程序框图里添加VISA配置。

然后创建While循环与条件结构:

a．程序框图———编程———结构———While循环

b．程序框图———编程———结构———条件结构

再然后创建串口配置输入控件:

a．端口:在连线端口上右键———创建———输入控件;

b．波特率:在连线波特率端口上右键———创建———输入控件;

c．数据位:在连线数据位端口上右键———创建———输入控件;

d．校验位:在连线校验位端口上右键———创建———输入控件;

e．停止位:在连线停止位端口上右键———创建———输入控件;

f．错误输入:在连线错误输入端口上右键———创建———输入控件;

g．条件输入框:在连线条件输入框上右键———创建———输入控件;

h.While循环停止:在连线While循环停止上右键———创建———输入控件;

最后完善和优化LabVIEW程序，最终形成如图3所示程序[1]。

图3LabVIEW控制程序

5、系统调试

在A机的写入缓冲区中，写入要发送的字符，点击发送，观察B机读取缓冲区中显示是否与A机发送的字符一致，如是一致，则说明PC机与PC机虚拟串口通信正常，同理在B机的写入缓冲区中，写入要发送的字符，点击发送，观察A机读取缓冲区中显示是否与B机发送的字符一致。这样基于LabVIEW下PC机与PC机虚拟串口通信程序的设计就完成了。点击退出按钮，系统即可退出运行。

参考文献：

[1]黄荻.基于LabVIEW与STC单片机的温度监测系统设计[J].电子测试,2017(4):20-21.

[2]汤佳明,安伟.基于LABVIEW的上位机串口通信程序设计[J].电子设计工程,2018(11):86-90.

潘锋.基于LabVIEW下PC机与PC机虚拟串口通信的设计与实现[J].科技风,2021(01):89-90.