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采用VB实现组态软件与下位机的串行通信方法研究
摘要:基于DDE（Dynamic Data Exchange）技术，研究了VB6.0下组态软件与下位机串口通信服务程序实现方法，并对其进行了改进，解决了组态软件没有提供某些现场设备通信驱动程序问题。服务程序利用串口通信控件MSComm与下位机进行通信，同时采用DDE技术与组态软件进行数据交换。工程实践表明，该方法通用性强、实现简便。
1、引言
工业控制领域，组态软件正到越来越广泛使用。例如：Fix、InTouch、KingView （组态王）等均是组态软件优秀代表，它们提供了丰富工控界面、数据库处理、对象连接等数据管理控制功能，为使用者带来了极大方便。组态软件以Windows系统作为操作平台，具有图形功能完备、界面一致性好和易学易用等特点，与使用专用机开发工控系统相比更有通用性，更方便了工程技术人员应用开发。但实际应用中，组态软件常常没能提供一些现场设备通信驱动程序，而这些设备大多采用串口与PC机进行通信。
VB提供串行通信控件MSComm，让开发者可以方便、快捷开发串行通信程序，而采用VBWindows环境下实现符合DDE协议通信程序也并非难事，整个系统数据流示意图如图1所示。本文以组态王软件与PHILIPS公司51LPC系列单片机之间通信为例，研究了采用VB6.0开发串口通信服务程序原理及其实现方法。

图1 系统数据流示意图
2、串口通信实现方法
Windows平台下利用VB实现串口通信主要有以下两种方法：
1）使用Windows API（Application Program Interface）函数。这种方法可编写移植性强通信程序，但必须首先用Declare声明VB中所要用动态链接库DLL，这需要对Windows API函数有深入了解，编程较复杂；
2）使用Microsoft公司提供Active X控件MSComm。该通信控件改变对象属性，向对象发送消息及为对象事件编写响应代码，可以方便完成用户应用程序间串行通信，既可实现API函数所有功能，又使编程效率提高，应用功能增强，程序简单明了。
MSComm控件实现串口通信操作很多文献都有论述，该控件主要属性可参考相关文献，此不作具体介绍。需要强调是：数据发送与接收过程中，都要一个Variant类型变量作为中介。发送数据时，必须先将要发送数据赋给一个Variant类型变量，再把该Variant变量赋值给MSCommOutput属性；同样接受数据时，也应先将MSCommInput属性赋值给Variant变量，待接收端收到后必须转换成其它类型（如字符型、二进制型）数据才能进行处理。
VB服务程序中串口发送数据主要程序如下：
Private Sub TxData（）
Dim Data As Byte
Dim Temp1 As Variant
Do
DoEvents ‘将CPU控制权让出
Loop Until Not MSComm1.PortOpen
If （Not MSComml.PortOpen） then MSComml.PortOpen=True
End if
MSComml.CommPort=l ;使用COM1口
MSComml.Setting=＂9600,N,8,l＂ ;9600
波特率，无奇偶校验，8位数据，l位停止位
Temp1= Data；利用Temp1为中介
MSComml.OutBufferCount=0 ;清除发送缓冲区
MSComml.Output=Temp1 ;发送打包后数据
……
MSComml.PortOpen=False ;关闭串口
End Sub
下位机采用PHILIPS公司51LPC系列单片机P87LPC769，它基本结构、汇编指令与80C51系统兼容，内部自带128BRAM和4KBOTP程序存储器。串行口工作模式1，数据帧信息包括1位起始位，8位数据位和1位停止位。通常设计中提高系统抗干扰和带负载能力以及增加通信距离，实际采用RS-485通信总线、半双工工作方式。PC机串口端采用RS-232/485转换器，单片机端引脚RXD和TXD外加SN75175和SN75174。
现场可能出现通信干扰，若通信失败，系统将重新发送数据，并统计次数，若失败次数超过指定次数则表明通讯失败。另外，主机等待下位机回答时，需要使用DoEvents函数，让出CPU控制权，以免影响组态软件正常运行。
3、与组态软件DDE通信
Windows环境下，应用程序和系统间以及应用程序间可剪贴板、动态链接库DLL（Dynamic Link Library）、对象链接和嵌入OLE（Object Link Embedded）以及动态数据交换DDE（Dynamic Data）方便实现数据实时交换。其中，剪贴板是一种静态交换数据途径，DLL不被大多数组态软件所支持，OLE不适合串行通信方式。相比之下，DDE是一种简单、高效又被组态软件广泛支持数据交换方法。
所谓动态数据交换是指操作系统环境下各个应用程序间进行实时动态数据交换。一旦提供数据服务方改变了交换数据内容，接受数据客户方将立即自动更新交换数据内容，有效保证了数据传送一致性。提出交换请求一方称为客户（Client），对交换请求作出响应或提供服务一方称为服务器（Server）。串口通信服务程序向组态软件提供串口数据服务，是服务器端，又称为发送端；而组态软件向通信服务程序发出请求，并接收其发送数据，是客户端。
Windows应用程序间DDE对话是应用程序名、主题、项目三个标识名来约定。应用程序名（Application）是进行DDE对话双方名称，KingView程序名是View，VB应用程序名是可执行文件名称。主题（Topic）是被讨论数据域（Domain），KingView主题被规定为TagName，VB主题由窗体（Form）LinkTopic属性值指定。项目（Item）是被讨论特定数据对象，KingView中，指定数据字典I/O变量同时，指定项目名称，而VB中，项目是一个特定文本框、标签图片框名称。
建立两者间DDE连接，首先需要组态王中定义DDE设备，DDE设备服务程序名、主题名和数据交换方式。组态王数据词典中预先需要通讯变量点数和变量类型建立I/O变量，定义变量连接设备和项目名。然后VB程序中设置主窗体LinkMode属性为1，LinkTopic可任意给定，如FormDDE。另外还需定义控件属性和方法，设置LinkTopic、LinkItem、LinkMode三个属性。一般设置为：
Control.LinkTopic=服务器程序名|主题名
Control.LinkItem=项目名
Control.LinkMode＝0，1，2，3
其中：0=关闭DDE，1=热连接，2＝冷连接，3＝通告连接；Control为文本框、标签框或图片框名字。
本文VB服务程序中采用Text文本框控件进行DDE通讯，其设置程序主要代码为：
Text1.LinkMode=1－Source
Text1.LinkTopic=View|TagName
这些双方DDE定义设置完成后，分别按先Server后Client顺序（即先启动VB服务程序，后启动组态王运行程序）运行应用程序后就可以实现VB和组态王间DDE通讯了。
其中，将串口读入数据发送给组态软件例程如下：
Privae Sub MSComml_OnComm（）
Dim Temp2 As Variant
Select Case MSComm1.CommEvent
Case comEvReceive ;串口接收到数据
MSComml.InputLen=1 ;读取一个字节
Temp2=MSComml.Input ;读取数据
Text1.Text=CLng（Temp2） ;将数据发送给组态软件
Case … ;其他事件处理
……
End Select
End Sub
4、对DDE通信改进方法
实际应用中，考虑到工控软件数据处理能力有限，应将通信协议转换工作交由通信服务程序完成。串口通信服务程序协议提取出每一条指令或数据，再将这些数据和指令同时上传给工控软件。工控软件发送串口数据时，也是向通信服务程序同时发送所有数据或指令，由通信服务程序实现数据打包发送。
为此，对VB需开辟多个Text控件，对每个控件，始终存放通信帧数据段中固定位置一个或多个字节，如图2所示。

图2 控件Text与对应数据帧示意图
为使通信程序具有可移植性，可采用动态加载控件办法，即通信程序启动时，设定帧长加载相应Text控件数。但务必采用变长帧通信协议时，通信服务程序设定帧长不应小于可能出现最大帧长。
实现动态加载Text控件，需建立控件数组。这就需要通信服务程序主窗口中添加2个Visible属性为FalseText控件，分别命名为TextRe和TextTr，将这2个控件Index
属性都设为0之后就能程序中用Load方法动态添加Text控件。
实现动态加载Text控件程序如下：
Privae Sub Form_Load（）
Dim k As Integer
Me.LinkMode=0 ;不允许DDE通信
……
If DataLen＞2 Then ;DataLen存储指定帧长
For k＝1 To DataLen/2-1 ;每条指令占2个字节
Load TextRe（k）
Load TextTr（k）
Next k
End If
Me.LinkMode=l ;允许DDE通信
End Sub
5、结束语
VB是一种成熟、面向对象程序设计语言，采用它编写Windows环境下PC机与下位机串行通讯软件具有程序实现简便、通用性强特点，减轻了软件开发者工作量。本文利用VB串行通信控件MSComm，并采用DDE技术较好实现了上位PC机中组态王软件与下位单片机间双向通信。组态软件编写上层人机监控界面直观、友好。实际运行证明该串行通讯服务程序方便可靠，具有较强实用价值。