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  • labview串口通信波形图
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    2017-11-16 11:32:35

    所谓通信协议是指通信双方的一种约定。约定包括对数据格式、同步方式、传送速度、传送步骤、检纠错方式以及控制字符定义等问题做出统一规定,通信双方必须共同遵守。因此,也叫做通信控制规程,或称传输控制规程,它属于ISO'S OSI七层参考模型中的数据链路层。

    目前,采用的通信协议有两类:异步协议和同步协议。同步协议又有面向字符和面向比特以及面向字节计数三种。其中,面向字节计数的同步协议主要用于DEC公司的网络体系结构中。

     

    一、物理接口标准

    1.串行通信接口的基本任务

    1)实现数据格式化:因为来自CPU的是普通的并行数据,所以,接口电路应具有实现不同串行通信方式下的数据格式化的任务。在异步通信方式下,接口自动生成起止式的帧数据格式。在面向字符的同步方式下,接口要在待传送的数据块前加上同步字符。

    2)进行串-并转换:串行传送,数据是一位一位串行传送的,而计算机处理数据是并行数据。嵌入式物联网智能硬件等提升加意义气呜呜吧久零就易,所以当数据由计算机送至数据发送器时,首先把串行数据转换为并行数才能送入计算机处理。因此串并转换是串行接口电路的重要任务。

    3)控制数据传输速率:串行通信接口电路应具有对数据传输速率——波特率进行选择和控制的能力。

    4)进行错误检测:在发送时接口电路对传送的字符数据自动生成奇偶校验位或其他校验码。在接收时,接口电路检查字符的奇偶校验或其他校验码,确定是否发生传送错误。

    5)进行TTL与EIA电平转换:CPU和终端均采用TTL电平及正逻辑,它们与EIA采用的电平及负逻辑不兼容,需在接口电路中进行转换。

    6)提供EIA-RS-232C接口标准所要求的信号线:远距离通信采用MODEM时,需要9根信号线;近距离零MODEM方式,只需要3根信号线。这些信号线由接口电路提供,以便与MODEM或终端进行联络与控制。

     

    2、串行通信接口电路的组成

    为了完成上述串行接口的任务,串行通信接口电路一般由可编程的串行接口芯片、波特率发生器、EIA与TTL电平转换器以及地址译码电路组成。其中,串行接口芯片,随着大规模继承电路技术的发展,通用的同步(USRT)和异步(UART)接口芯片种类越来越多,如下表所示。它们的基本功能是类似的,都能实现上面提出的串行通信接口基本任务的大部分工作,且都是可编程的。才用这些芯片作为串行通信接口电路的核心芯片,会使电路结构比较简单。

     

    3.有关串行通信的物理标准

    为使计算机、电话以及其他通信设备互相沟通,现在,已经对串行通信建立了几个一致的概念和标准,这些概念和标准属于三个方面:传输率,电特性,信号名称和接口标准。

    1、传输率:所谓传输率就是指每秒传输多少位,传输率也常叫波特率。国际上规定了一个标准波特率系列,标准波特率也是最常用的波特率,标准波特率系列为110、300、600、1200、4800、9600和19200。大多数CRT终端都能够按110到9600范围中的任何一种波特率工作。打印机由于机械速度比较慢而使传输波特率受到限制,所以,一般的串行打印机工作在110波特率,点针式打印机由于其内部有较大的行缓冲区,所以可以按高达2400波特的速度接收打印信息。大多数接口的接收波特率和发送波特率可以分别设置,而且,可以通过编程来指定。

    2、RS-232-C标准:RS-232-C标准对两个方面作了规定,即信号电平标准和控制信号线的定义。RS-232-C采用负逻辑规定逻辑电平,信号电平与通常的TTL电平也不兼容,RS-232-C将-5V~-15V规定为“1”,+5V~+15V规定为“0”。图1是TTL标准和RS-232-C标准之间的电平转换。

     

    二、软件协议

    1.OSI协议和TCP/IP协议

     

     

    1)OSI协议

    OSI七层参考模型不是通讯标准,它只给出一个不会由于技术发展而必须修改的稳定模型,使有关标准和协议能在模型定义的范围内开发和相互配合。

    一般的通讯协议只符合OSI七层模型的某几层,如: EIA-RS-232-C:实现了物理层。 IBM的SDLC(同步数据链路控制规程):数据链路层。ANSI的ADCCP(先进数据通讯规程):数据链路层IBM的BSC(二进制同步通讯协议):数据链路层。应用层的电子邮件协议SMTP只负责寄信、POP3只负责收信。

    2)TCP/IP协议

    实现了五层协议。

    1)物理层:对应OSI的物理层。

    2)网络接口层:类似于OSI的数据链路层。

    3)Internet层:OSI模型在Internet网使用前提出,未考虑网间连接。

    4)传输层:对应OSI的传输层。

    5)应用层:对应OSI的表示层和应用层。

     

    2.串行通信协议

    串行通信协议分同步协议和异步协议。

    1)异步通信协议的实例——起止式异步协议

     

     

    特点与格式:

    起止式异步协议的特点是一个字符一个字符传输,并且传送一个字符总是以起始位开始,以停止位结束,字符之间没有固定的时间间隔要求。其格式如图3所示。每一个字符的前面都有一位起始位(低电平,逻辑值0),字符本身有5~7位数据位组成,接着字符后面是一位校验位(也可以没有校验位),最后是一位,或意味半,或二位停止位,停止位后面是不定长度的空闲位。停止位和空闲位都规定为高电平(逻辑值),这样就保证起始位开始处一定有一个下跳沿。

    从图中可以看出,这种格式是靠起始位和停止位来实现字符的界定或同步的,故称为起始式协议。传送时,数据的低位在前,高位在后,图4表示了传送一个字符E的ASCAII码的波形1010001。当把它的最低有效位写到右边时,就是E的ASCII码1000101=45H

     

     

    起/止位的作用:起始位实际上是作为联络信号附加进来的,当它变为低电平时,告诉收方传送开始。它的到来,表示下面接着是数据位来了,要准备接收。而停止位标志一个字符的结束,它的出现,表示一个字符传送完毕。这样就为通信双方提供了何时开始收发,何时结束的标志。传送开始前,发收双方把所采用的起止式格式(包括字符的数据位长度,停止位位数,有无校验位以及是奇校验还是偶校验等)和数据传输速率作统一规定。传送开始后,接收设备不断地检测传输线,看是否有起始位到来。当收到一系列的“1”(停止位或空闲位)之后,检测到一个下跳沿,说明起始位出现,起始位经确认后,就开始接收所规定的数据位和奇偶校验位以及停止位。经过处理将停止位去掉,把数据位拼装成一个并行字节,并且经校验后,无奇偶错才算正确的接收一个字符。一个字符接收完毕,接收设备有继续测试传输线,监视“0”电平的到来和下一个字符的开始,直到全部数据传送完毕。

    由上述工作过程可看到,异步通信是按字符传输的,每传输一个字符,就用起始位来通知收方,以此来重新核对收发双方同步。若接收设备和发送设备两者的时钟频率略有偏差,这也不会因偏差的累积而导致错位,加之字符之间的空闲位也为这种偏差提供一种缓冲,所以异步串行通信的可靠性高。但由于要在每个字符的前后加上起始位和停止位这样一些附加位,使得传输效率变低了,只有约80%。因此,起止协议一般用在数据速率较慢的场合(小于19.2kbit/s)。在高速传送时,一般要采用同步协议。

    2)面向字符的同步协议

    特点与格式:这种协议的典型代表是IBM公司的二进制同步通信协议(BSC)。它的特点是一次传送由若干个字符组成的数据块,而不是只传送一个字符,并规定了10个字符作为这个数据块的开头与结束标志以及整个传输过程的控制信息,它们也叫做通信控制字。由于被传送的数据块是由字符组成,故被称作面向字符的协议。

    特定字符(控制字符)的定义:由上面的格式可以看出,数据块的前后都加了几个特定字符。SYN是同步字符(synchronous Character),每一帧开始处都有SYN,加一个SYN的称单同步,加两个SYN的称双同步设置同步字符是起联络作用,传送数据时,接收端不断检测,一旦出现同步字符,就知道是一帧开始了。接着的SOH是序始字符(Start Of Header),它表示标题的开始。标题中包括院地址、目的地址和路由指示等信息。STX是文始字符(Start Of Text),它标志着传送的正文(数据块)开始。数据块就是被传送的正文内容,由多个字符组成。数据块后面是组终字符ETB(End Of Transmission Block)或文终字符ETX(End Of Text),其中ETB用在正文很长、需要分成若干个分数据块、分别在不同帧中发送的场合,这时在每个分数据块后面用文终字符ETX。一帧的最后是校验码,它对从SOH开始到ETX(或ETB)字段进行校验,校验方式可以是纵横奇偶校验或CRC。另外,在面向字符协议中还采用了一些其他通信控制字,它们的名称

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    上一篇说到,串口发送一次数据的步骤为:打开串口-->发送数据-->关闭串口。 参照串口发送的思路,串口接收一次...中所示为接收5字节数据的情况。 注意在进行测试的时候,要提前让数据发送端保持持续...

    上一篇说到,串口发送一次数据的步骤为:打开串口-->发送数据-->关闭串口。

     

    参照串口发送的思路,串口接收一次数据的步骤为:打开串口-->接收数据-->关闭串口。但是这里有一个问题,数据的接收方是不知道数据会在什么时刻发送过来的,这是一个被动接收的过程。对应的有两种情况:

    1、接收方提前知道将接收多少数量的数据

    对于这种情况,处理起来比较简单,直接在读取函数处进行设置即可。图中所示为接收5字节数据的情况。

    注意在进行测试的时候,要提前让数据发送端保持持续发送,然后运行接收程序才可以收到数据。

    2、接收方不知道将接收多少数量的数据

    既然不知道有多少数据,那创建一个while循环一直读取就好了。但是数据可能是断断续续传来的,而我们在进行读取的时候又必须得告诉读取函数需要接收数据的数量,这时候可以利用属性节点的方式获取串口缓冲区的数据数量,缓冲区有多少数据就读多少。读取函数的输出端显示的是本次读取的结果,所以当断续的数据传来,显示的结果每次都会刷新,而我们想看到的应该是每一次的结果累计,这里可以使用连接字符串的方式将字符串上一次的值与这一次的值累加起来并作为新的值进行显示。

    在获取到串口缓冲区的字节数之后,还进行了一个判断,当缓冲区不为空的时候再进行数据读取。

    上面这个程序,可以说是一个最简单的串口接收程序了,里面用到的函数组件都是必不可少的。

    需要程序请戳下方链接:

    https://wwa.lanzoui.com/i9lwzwj

    下面都是废话

    但是很多时候,用LabVIEW编写串口程序是拿来跟下位机进行交互的,下位机有可能是单片机,也有可能是别的什么设备。在调试这些下位机串口设备的时候,用的最多的调试工具就是串口助手了。作为一个调试工具,XCOM已经做的很好了,没有必要重复造轮子。但从另一个方面来说,XCOM是拥有很多个性化的功能的,比如自动发送、多条发送等,这些功能可以为调试带来极大的便捷。当我们想要更多,当现有的工具无法满足我们的需求,最快的方式就是自己去编写一些调试工具,或者说根据自己当前的需求快速定制化一个调试工具。那么LabVIEW就提供了这样一个平台,借助它可以快速构建出可以使用的程序。当掌握了LabVIEW之后,就可以造出自己想要的轮子,花里胡哨的轮子。当然打造轮子的平台有很多,不一定是LabVIEW,比如说QT也可以编写上位机程序。说到底这些都是工具,当把一个工具用到极致,就可以变成属于自己的独一无二的神器。

    刚才提到没有必要重复造轮子,但是造轮子的过程还是有必要学习的,没必要花时间再造一个出来,因为费了时间也不一定造的比已有的好。但是得知道轮子是怎么做出来的,掌握了这些,我们可以扩展造出别的东西。

    比如说现在要做一个温度显示的上位机,单片机负责采集温度将数据通过串口发送至电脑。这个时候XCOM是完全可以获取到上传的数据的,但都是一些枯燥的数字,如果将温度随时间的变化通过图像的方式显示出来是不是更好呢,答案是肯定的。这时候XCOM就无法满足了。回到刚才的程序,数据的接收已经没有问题了,将接收的数据输送到波形图表就可以快速实现这个需求。当然数据还需要根据具体情况进行一些处理,如果我们提前已经熟知了LabVIEW内各种数据的转换方式以及波形图的用法,相信这个过程并不会花费很多时间,几分钟就可以搭建出来。

    当有一天不需要测温度了,要测一个电机的速度,刚才编写的温度程序也是适用的,数据的获取过程完全不用变,只是数据表达的含义变了,这时候只需要稍微更改数据的解析部分甚至不用改动就可以直接使用。

    当然,刚才演示的程序是及其简陋的,可以再花一些时间对其进行优化,这并不是无用功,因为这部分代码是可以复用到很多程序里去的,这会给以后带来极大的便捷。所以当遇到重复编写的代码时,就一次多花些时间做到最优,以后直接CTRL CV就好了。

    展开全文
  • 基于STM32单片机和Labview的温湿度波形实时显示串口助手(一)----手把手教学

    前言

    由于最近忙于如何开展自己研究方向的问题,所以没来的及更新博客了。此次这个温湿度检测波形显示助手是做的差不多了,除非需要一些其它的功能诸如历史数据存储、登录界面、波形图表合并显示等,一般不会去动它了。在这里再次吐槽一下研究生生活哈哈哈,这研一都快过完了我这还在家里蹲,疫情能不能好一点啊,天天不是这就是那的,搞得哪里都不能去,害,研一就这得这样过完了应该。

    还有就是上次组会被导师讲了,连着师兄也一起说,说怎么安排这样的工作给我做,这个我就应该去深入学习下里面的算法,后面要和算法结合,我适合数据处理这方面的工作,咳咳,真的是能不能定一个方向啊,感觉我就是砖哪里需要去哪里,哎不说了,回归正题。

    一、温湿度检测波形显示系统界面

    下图就是终版的界面了,加入了一些修饰界面的控件和一个名字,相比以前的应该是要美观不少吧哈哈哈(我自恋一下先)。
    在这里插入图片描述
    与单片机进行通信并显示温湿度波形时界面如下:
    在这里插入图片描述现在这个软件包含三部分,一是串口配置、二是数据解析并显示、三是温湿度波形数据显示。

    二、软件程序框图

    该软件采用状态机的编程思想,那什么是状态机呢?不知道大家有没有学过数电,数电里面就有一个状态转换图用来切换各种状态,有初态、中间态和终态。这里我就简单的说一下,打个比方我们早上起来这个状态叫做初态,然后我们去上课叫中间态1,上完课后我们吃饭叫中间态2,吃完饭之后下午再去上课叫中间态3,再吃晚饭叫中间态4,晚上睡觉叫终态,然后第二天我们起来又重新来一遍这种状态转换。这里是我自己的不专业说法,如果你想了解的更加清楚,可以专门去找下这方面的资料看一下,当然这种状态机编程思想也很重要,学会它也可以帮助我们应用到其它的程序编写中去。

    软件程序框图分为六大部分,分别是Init初始化程序、Wait等待数据到来、Send发送数据给下位机、GetData获取下位机发送过来的数据、Deal处理发送过来的数据、Exit退出程序。这六种状态是通过labview中的移位寄存器来实现的,当然这个移位寄存器不等同于单片机中的移位寄存器,它只是这样形象的叫做这个名字。

    下图是一个从1加到10的for循环程序,利用了移位寄存器。下图中的移位寄存器是左边边框中向下的那个箭头和右边边框向上的那个箭头。
    在这里插入图片描述这个程序是实现从1加到10的功能,里面最关键的是这个移位寄存器的作用。
    移位寄存器其实就是将上一个值/变量/参数等移动到开头的地方再执行,因为存储了上一次的数据,并且移到了开头继续将变量代入执行,因此叫移位寄存器。

    好了,讲完了一点点基础知识,下面是六种状态的程序框图。先不做过多的说明,后期的博客会逐个分析。

    1.Init

    初始化界面,例如打开串口按钮状态、串口状态指示灯、接收区清空、发送区清空、发送标志置为假、缓冲区字符串清空显示、波形图表清空历史数据、串口相关配置初始化等,执行完这个事件跳转到Wait状态。
    在这里插入图片描述

    2.Wait

    串口号、波特率、数据位、校验位、停止位、终止符相应控件配置。
    在这里插入图片描述

    3.Send

    发送数据给下位机(单片机),告诉单片机说我已经解析并显示完毕,可以发送下一帧数据了。
    在这里插入图片描述

    4.GetData

    从串口缓冲区中提取数据,因为单片机采集的温湿度数据是float类型,占据4个字节,温度和湿度加起来占据8个字节,所以加上帧头AABBCCDD(十六进制)四个字节和帧尾DDCCBBAA(十六进制)四个字节,总共16个字节。
    在这里插入图片描述

    5.Deal

    处理数据,将数据分开,因为我们传过来的一帧数据是16个字节在一起,我们要把温度数据和湿度数据取出来解析,转换数据类型由原来的十六进制转到浮点型数据,并显示在温度计控件、波形图表、数值显示控件上。
    在这里插入图片描述

    6.Exit

    退出程序,并把相关控件置位初始状态。
    在这里插入图片描述

    总结

    感觉这些图都比较模糊,可能是图片格式问题吧,下次换成其它格式存储图片试一下。
    今天也就先写到这里了,得去看看数据处理算法之类的文章了,有问题也可以在评论区留言哈,加油哇!!!

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  • labview做的一个简单的串口接收程序

    千次阅读 多人点赞 2020-06-19 21:42:11
    因为要用labview做一个数据采集,因此才刚刚接触这一方面,就分享出来最基础的用labview接收串口信息。希望能帮助到有需要的人。 首先说明一下要使用的工具 1、Configure Virtual Serial Port Driver 这是一个用来...

    因为要用labview做一个数据采集,因此才刚刚接触这一方面,就分享出来最基础的用labview接收串口信息。希望能帮助到有需要的人。

    已上传一个简单的串口程序(仅实现接收与显示),关注我可免费下载。需要进阶版的(实时数据存储,数据解码显示等)可以联系我。

    首先说明一下要使用的工具

    1、Configure Virtual Serial Port Driver
    这是一个用来虚拟串口的软件,网上非常好找,随便百度一下就可以下载到。使用方便,界面如下
    在这里插入图片描述
    用来增加两个互联的虚拟串口,使用完记得点底部的delete all来关闭串口。
    左边是我已经添加上的两个串口,之后需要用串口助手和自己写的VI程序连上这两个串口来进行调试。

    2、XCOM
    经常玩嵌入式板子的应该很熟悉这个软件,正点原子提供的串口调试助手。可以实现发送和接收串口的数据。
    在这里插入图片描述

    3、VISA串口驱动程序
    要使用labview里的串口模块必须要下载官方的visa驱动。可以去NI官网去搜索NI-visa下载,但是labview官网下载要点右下角的一个下载离线补丁。下载之前记得看一下自述文件,是不是兼容你labview的版本。如果懒得去官网下也可以戳这里下载离线补丁。如果没有安装visa驱动的话是无法实现串口通讯功能的。

    labview程序

    如下图
    在这里插入图片描述

    这就是一个非常基础的简单的用来接收串口的小程序,可以将串口发来的数据展示出来并以波形显示。下面大概介绍一下各个函数及原理。

    1、串口配置函数
    在这里插入图片描述
    这个函数在 仪器IO 》》串口中,要打开一个串口首先就要进行配置,如波特率等。因为这里就做一个简单的接收程序,因此都省略掉了(省略掉不连自动使用默认值)。visa资源名称就是指你的串口号,这个是必须要连接的
    2、串口读取函数
    在这里插入图片描述
    注意黑体字为必须连的端。这个类似于C语言中的read函数。visa资源名称即串口号,有点类似C中的文件句柄,而字节总数为一次接收的字节数。读取缓冲区即存放读取字节的地方,并可以展示。
    3、串口关闭函数
    在这里插入图片描述
    即使用完之后关闭串口,如果使用完不关闭的话,将一直占用该串口,别的程序无法使用该串口, Virtual Serial Port也无法关闭串口。

    因为波形图标要无符号数输入,因此做了一个强制类型转换之后把接收到的数据送到波形图表中显示。

    在这里插入图片描述
    上图这一块的目的是不让新数据将旧的数据覆盖。因为缓冲区每次接收都会清除上一次的数据。因此用上一次的缓冲区的数据和这一次读到的数据用一个连接字符串函数连接。然后在显示出来。

    最后打开XCOM然后连接COM2,运用程序连接COM1。从XCOM中发送数据即可从labview中看到收到的数据与波形显示。
    在这里插入图片描述

    展开全文
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