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VC串口通信的数据采集系统设计

2011年11月09日 15:15 次阅读

  1 引 言

  串行通讯是计算机与其他设备进行数据交换时经常使用的方法之一,他具有实现简单,使用灵活方便,数据传输可靠等优点,因而在工业监控、数据采集和实时监控系统中得到广泛应用.

  高速串口数据采集软件的设计不同于普通串口通信,其要求在接收数据采集设备发送大量数据的同时完成对已接受到数据的实时存储,如果处理不好二者之间的关系,会造成数据的缺失甚至程序的崩溃.这就要求应用程序能够同时处理两件以上不同的任务.Win32是基于线程的抢先式多任务操作系统,使得应用程序能够同时执行多个任务,即在一个进程中可以同时运行多个线程.一个线程是指程序的一条执行路径,系统不停的在多个线程之间切换.由于时间很短,看上去多个线程在同时运行.对于通讯这种需要花费大量时间来测试I/O操作,同时又要保持响应用户其它操作的应用程序来说,创建多线程是最佳选择.

  2 系统结构

  系统的组成结构如图1所示.中央控制PC机是系统的核心,要求数据采集软件具有良好的稳定性和兼容性.所以独立设计了一套基于Visual C++ 6.0的多线程通讯软件,它与前端的扫描仪串口通信是典型的主从式,在硬件上通过MOXA公司的串口卡实现500K波特的采集速率.

 

  3 用MSComm控件实现高速串口数据采集的问题

  MSComm控件在串口编程时非常方便,程序员不必花时间去了解较为复杂的API函数,只需要在串口通信资源的属性(ProperTIes)一项中配置串口,串口通信的波特率、数据位数、停止位数、奇偶校验、发送缓冲区大小、接收缓冲区大小以及超时设置等均在此时进行配置.完成串口配置之后即可打开串口,进行数据读写.

  对于一般数据交换及串口通信来说,MSComm控件完全能够满足要求.但由于控件本身对于接收缓冲区大小设置的限定,为高速数据采集软件的设计带来了麻烦.如果接收缓冲区不能满足设计的要求,当缓冲区内数据达到消息响应值并响应存储命令时,而新采集的数据传输速度大于已接收到数据的存储速度,就会造成接收缓冲区的溢出,直接导致系统的崩溃.这一点在程序设计初期深有体会.

  在程序设计时也尝试当缓冲区达到阈值响应消息时,在消息响应中启动一个新的线程,先将缓冲区中接收到的数据取出到新开辟的内存单元中,再进行数据存储.程序可以运行,但出现了新的问题,即有的数据帧中的数据发生丢失.分析产生这种数据丢失的原因,还是由于控件本身对于接收缓冲区大小设置的限定.

  4 程序设计创新

  4.1多线程程序设计思想

  在32位Windows系统中,术语多任务是指系统可以同时运行多个进程,而每个进程也可以同时执行多个线程.进程就是应用程序的运行实例.每个进程都有自己私有的虚拟地址空间,每个进程都有一个主线程,但可以建立另外的线程.进程中的线程是并行执行的,每个线程占用CPU的时间由系统来划分.

  可以把线程看作是操作系统分配CPU时间的基本实体,系统不停的在各个线程之间切换,它对线程的中断是汇编语言级的.系统为每一个线程分配一个CPU时间段,某个线程只有在分配的时间段内才有对CPU的控制权.

  进程中所有的线程共享进程的虚拟地址空间,这意味着所有线程都可以访问进程的全局变量和资源.这一方面为编程带来了方便,但另一方面也容易造成冲突.虽然在进程中进行费时的工作不会导致系统的挂起,但会导致进程本身的挂起.所以,如果进程即要进行长期工作,又要响应用户的输入,那么它可以启动一个线程来专门负责费时的工作,而主线程仍然可以与用户进行交互.由此可见,利用Win32的重叠I/O操作和多线程特性,可以编出高效的通信程序.

  高速串口数据采集软件的特点是接收数据的速度要求很高,接收数据量很大,而控制扫描仪发送的命令字数据量很小.根据这些特性,可以在程序中创建一个辅助工作者线程专门来监视串行口的输入.由于写串口的数据量不大,不会太费时,所以在主线程中完成写端口的任务是可以的,不必另外创建线程.

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串行通信是指利用一条传输线将资料一位位地顺序传送。特点是通信线路简单,利用简单的线缆就可实现通信,降...

发表于 2017-11-09 16:57 903次阅读
fpga实现uart串口通信

arduino串口通信

本文是对Arduino串口通信函数的较全面总结,可作为工具贴查找使用。

发表于 2017-11-08 15:30 345次阅读
arduino串口通信

给工业造成数十亿美金损失严重的ESD问题,我们最...

有线串行网络依然靠谱!TIA/EIA-485常被称为RS-485,是工业中应用最广的接口。RS-48...

发表于 2017-09-01 09:36 7830次阅读
给工业造成数十亿美金损失严重的ESD问题,我们最...

如何用“互联网+”改善我们的居住环境

环境污染的加剧促使环境管理系统的市场总额持续提升,十三五规划提出“互联网+”的环境治理方式又会带来哪...

发表于 2017-07-05 15:30 413次阅读
如何用“互联网+”改善我们的居住环境

常用的单片机模块电路分享(主要为通信电路)

在我们设计单片机电子电路时,常用应用到一下比较常用的电路,每次都不断重新排版,即费力又费神,还容易出...

发表于 2017-04-19 14:39 1167次阅读
常用的单片机模块电路分享(主要为通信电路)

System Generator实现串口通信(一...

一直都在System Generator下做图像处理相关的算法,感觉SysGen挺强大的,前几天突发...

发表于 2017-02-10 19:51 303次阅读
System Generator实现串口通信(一...

基于PIC单片机USB接口的数据采集系统设计

我们把所设计的数据采集系统功能分解为三大部分:数据采集部分、数据通信部分、数据处理部分。

发表于 2017-01-18 11:11 728次阅读
基于PIC单片机USB接口的数据采集系统设计

2016工控新品极具潜力top10都有谁?

在即将过去的2016年里,工控行业的优秀新品层出不穷,本篇是“十大新品”文章,小编精心挑选了2016...

发表于 2016-12-29 19:48 395次阅读
2016工控新品极具潜力top10都有谁?

物联网最终格局,成就下个巨鳄从这几个方面出发

技术、设备和应用厂商分工明朗联动原素:根据Gartner的技术成熟度曲线来看,物联网产业迎来了平稳发...

发表于 2016-12-05 10:09 149次阅读
物联网最终格局,成就下个巨鳄从这几个方面出发

你知道PLC和PAC有什么区别在哪吗?PLC和P...

经有太多关于可编程逻辑控制器(PLC)和可编程自动化控制器(PAC)之间对比的文章了,是的,这两个词...

发表于 2016-11-18 16:32 3946次阅读
你知道PLC和PAC有什么区别在哪吗?PLC和P...

工业控制装置的重要角色,对于PLC你是否知道这些

PLC主要用于开关量的逻辑控制。随着PLC技术的进步,它的应用领域不断扩大。如今,PLC不仅用于开关...

发表于 2016-11-17 11:56 358次阅读
工业控制装置的重要角色,对于PLC你是否知道这些

RS 232串口通信在PC机与单片机通信中的应用

在绝大多数PC机的标准配置中,都有一个到多个RS 232串口,因为RS 232串口担负着PC机和单片...

发表于 2016-01-19 10:09 2036次阅读
RS 232串口通信在PC机与单片机通信中的应用

51单片机串口通信原理与应用

本文我们主要讲单片机上串口的工作原理和如何通过程序来对串口进行设置,以及根据所给出的实例实现与PC ...

发表于 2016-01-08 13:51 2942次阅读
51单片机串口通信原理与应用

基于CAN总线的行车记录仪设计

本文探讨基于CAN总线的行车记录仪设计和实现,详细阐述了系统的整体结构、硬件电路设计、软件设计流程。...

发表于 2016-01-07 10:16 1770次阅读
基于CAN总线的行车记录仪设计

175°C室温下的高温数据采集参考设计

本文中,我们提供了一个新的高温数据采集参考设计,该设计在室温至175°C温度范围内进行特征化。该电路...

发表于 2015-10-25 17:21 528次阅读
175°C室温下的高温数据采集参考设计

详谈如何解决物联网应用难题

2015年联网“设备”的规模预计将进一步上升到250亿台,到2020年底将达到500亿台。

发表于 2015-07-17 17:37 991次阅读
详谈如何解决物联网应用难题