VisualC++5.0下對(duì)變頻器進(jìn)行串行通信控制

1系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

重點(diǎn)突出PC機(jī)與變頻器RS485的接口部分。RS485的驅(qū)動(dòng)器可帶32個(gè)接收器，在波特率為100kbps時(shí)，通信距離可達(dá)到10Mbps.在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，RS485是應(yīng)用較多的一種通信方式。圖中PC機(jī)通過(guò)RS485通信接口卡與多個(gè)變頻器相連接，最多達(dá)到32臺(tái)。每個(gè)變頻器(變頻器應(yīng)用)被賦予各自的地址碼用以識(shí)別身份，這樣上位機(jī)便能通過(guò)RS485通信線，對(duì)掛在上面的所有變頻器進(jìn)行控制操作。

2變頻器的串行通信協(xié)議

對(duì)于西門子MicroMaster變頻器。其通信方式為RS485，波特率最高可達(dá)到19200bit/s;1位起始位，8位數(shù)據(jù)位，1位奇偶效驗(yàn)位，1位停止位。

3Windows98下串行通信API函數(shù)

3.1Windows下串行通信編程特征

在Windows環(huán)境下，系統(tǒng)完全接管了各種硬件資源，不允許用戶象在MSDOS下一樣直接對(duì)控制串行口的硬件端口進(jìn)行編程管理，而是由設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序統(tǒng)一管理。16位的Windows3.1操作系統(tǒng)提供了專門的串行通信的API函數(shù)：OpenComm()，CloseComm()，ReadComm()，WriteComm()等，通過(guò)這些專用的API(ApplicationProgrammingInterf ace)函數(shù)來(lái)設(shè)置和讀，寫串行口;而Windows98將串行口和其它通信設(shè)備統(tǒng)一視作文件，對(duì)串行口的打開(kāi)，關(guān)閉，讀寫等操作與操作普通文件的API函數(shù)相同，正是由于這些函數(shù)的多態(tài)性，同時(shí)還由于需要結(jié)合Windows98的線程編程，事件驅(qū)動(dòng)等新技術(shù)，因而使得Windows98下的串行口通信編程比較復(fù)雜。

在Windows98中將串行口與文件統(tǒng)一起來(lái)了，對(duì)它們的打開(kāi)，讀，寫，關(guān)閉等操作都使用相同的API函數(shù)，但是串行口不能象文件一樣可被刪除，這些差別體現(xiàn)在API函數(shù)中參數(shù)的設(shè)置上。因此，串行通信API函數(shù)的用法是串行通信編程的關(guān)鍵。

下面介紹幾個(gè)與串行通信編程密切相關(guān)的API函數(shù)。

3.2打開(kāi)串行口API函數(shù)

Windows98通信會(huì)話以調(diào)用CreateFile()函數(shù)打開(kāi)串行口開(kāi)始。打開(kāi)串行口成功，返回一個(gè)操作句柄。該句柄供隨后對(duì)串行口的設(shè)置，讀寫等操作用。

調(diào)用此函數(shù)要注意幾個(gè)參數(shù)的設(shè)置：dwShareM ode指定該端口的共享屬性，串行口不能作為共享設(shè)備，故參數(shù)值必須為零，這是文件與通信設(shè)備之間的主要差別之一;dwCreate必須為OPENEXIST ING，因?yàn)镃reateFile()只能打開(kāi)存在的端口，而不能象創(chuàng)建新文件一樣創(chuàng)建物理上不存在的新串口;端口的屬性設(shè)置參數(shù)dwFlagsAndAttributes應(yīng)設(shè)置為FILE#FLAG#OVERLAPPED;參數(shù)hTemplateF ile必須為NULL.返回值：若成功，返回創(chuàng)建的句柄;否則返回，INVALID_HANEDLE#VALUE.

3.3配置串行口API函數(shù)

配置串行口通信參數(shù)時(shí)要和設(shè)備控制塊DCB(DeviceControlBlock)打交道，DCB有近30個(gè)數(shù)據(jù)成員，是一個(gè)很復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，全部搞清楚它們的含義相當(dāng)費(fèi)時(shí)。這里介紹一種簡(jiǎn)捷的方法可以做到不了解DCB的詳細(xì)內(nèi)容就可以設(shè)置好串行通信參數(shù)。通過(guò)下面的程序來(lái)說(shuō)明串行通信參數(shù)的設(shè)置方法。

DCBdcb;定義設(shè)備控制塊GetCommState;取出系統(tǒng)缺省設(shè)備控制塊BuildCommDCB;設(shè)置DCB主要參數(shù)SetCommState;

3.4超時(shí)設(shè)置API函數(shù)

編寫通信應(yīng)用程序的一個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題是如何處理通信中的不可預(yù)測(cè)的事件。這些事件可能會(huì)引起I/O線程掛起或者線程被無(wú)限阻塞。Windows98對(duì)于這類問(wèn)題提供了安全措施，可通過(guò)超時(shí)設(shè)置來(lái)決定通信是否異常并作相應(yīng)處理。因此，超時(shí)設(shè)置在串行通信中尤為重要。

超時(shí)設(shè)置過(guò)程分為兩步，首先設(shè)置COMMT IMEOUTS結(jié)構(gòu)中的五個(gè)變量，然后調(diào)用SetC ommTimeouts()函數(shù)設(shè)置超時(shí)值。

3.5讀串口API函數(shù)

串行口打開(kāi)后，可以對(duì)它進(jìn)行讀寫操作。

3.6寫串口API函數(shù)

3.7關(guān)閉串口API函數(shù)

串行口是非共享資源，某應(yīng)用程序打開(kāi)串行口后，即獨(dú)占該資源，只有該應(yīng)用程序釋放串口，其它應(yīng)用程序才能訪問(wèn)。所以打開(kāi)串行口后，一定要關(guān)閉串口。關(guān)閉串口函數(shù)較簡(jiǎn)單。函數(shù)原型：BOOL CloseHandle(HANDLEhObject);其中hObject參數(shù)為CreateFile()返回的端口句柄。返回值非零，則調(diào)用成功。

4VisualC++5.0下對(duì)變頻器進(jìn)行串行通信控制

4.1Windows98的串行通信工作方式

在Windows98中，串行通信有兩種工作方式：查詢方式和事件驅(qū)動(dòng)方式。兩種工作方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，用戶可根據(jù)實(shí)際需要選擇其中的一種，下面分別介紹這兩種工作方式。

4.2查詢方式

對(duì)于從串口讀取數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)，查詢是最為直接，易于理解的技術(shù)，但是查詢會(huì)占用大量的CPU時(shí)間，效率較低，利用查詢方式讀取串口數(shù)據(jù)時(shí)通常要建立一個(gè)線程，建立線程使用CreateThread()函數(shù)，循環(huán)查詢?cè)诰€程里進(jìn)行。

4.3事件驅(qū)動(dòng)方式

事件驅(qū)動(dòng)I/O方式是指線程通過(guò)監(jiān)視通信資源中的一組事件來(lái)進(jìn)行I/O操作，這種方式類似于MSDOS下的中斷工作方式，效率高，可被監(jiān)視的事件如表所示。

實(shí)際編程中，對(duì)串行口的讀，寫操作要建立兩個(gè)工作線程。在讀，寫線程中通過(guò)SetCommMask()函數(shù)設(shè)置事件屏蔽來(lái)監(jiān)視指定通信資源上的事件。指定一組事件后，線程可以使用WaitCommEvent()函數(shù)等待其中一個(gè)事件發(fā)生，在等待過(guò)程中，它將花費(fèi)極少的CPU時(shí)間。注意：WaitCommEvent()函數(shù)和讀寫操作函數(shù)一樣，可以同步或異步使用，這主要取決于在第三個(gè)參數(shù)中是否指定OVERLAPPED結(jié)構(gòu)。如果指定為NULL，該函數(shù)就是同步的，必須等到SetCommMask()中指定的事件有一個(gè)發(fā)生時(shí)它才返口;如果指定了一個(gè)OVERLAPPED結(jié)構(gòu)，該函數(shù)即工作在異步方式。

4.4變頻器串口通信控制檢測(cè)的軟件編程

MicroMaster變頻器回送的狀態(tài)信息一幀為14個(gè)字節(jié)，為此程序編制上采用事件驅(qū)動(dòng)的通信方式，串口每接收14個(gè)字符便激活一個(gè)事件，在消息處理函數(shù)中加入相應(yīng)的處理代碼，用來(lái)讀取狀態(tài)字ZSW和HIW各位的狀態(tài)參數(shù)，并作出相應(yīng)的處理，如顯示，報(bào)警等。下面簡(jiǎn)要給出利用事件驅(qū)動(dòng)I/O方式讀出變頻器回送狀態(tài)字的程序源代碼。假設(shè)串口COMM1已經(jīng)按前面的方式打開(kāi)。

變頻器回送的狀態(tài)信息利用Windows的消息處理函數(shù)進(jìn)行處理。在消息處理事件中，將變頻器回送的14個(gè)狀態(tài)字一次全部讀到VARIANT變量Parameter中，然后程序再?gòu)腣ARIANT類型數(shù)組變量Parameter中分別讀取各狀態(tài)字，在屏幕上顯示，判斷并報(bào)警。

5結(jié)論

在開(kāi)發(fā)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控系統(tǒng)中，利用事件驅(qū)動(dòng)方式的串行通信編程技術(shù)和MicroMaster變頻器RS485的串行通信功能方便地實(shí)現(xiàn)了在Windows98環(huán)境下用單臺(tái)PC機(jī)控制多臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)交流異步電動(dòng)機(jī)的任務(wù)，并能實(shí)時(shí)檢測(cè)各個(gè)變頻器的運(yùn)行狀態(tài)。整個(gè)控制系統(tǒng)靈活方便，具有很大的實(shí)用性。

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