计算机网络实验
            ————实现RS232串口通信程序
  MODBUS协议的编程
一.实验目的:
1.熟悉并掌握RS232串口标准及原理。
2.实现PC机通过RS232串口进行数据的收发。
3.掌握MODBUS协议。
4. 掌握MODBUS协议编程的编写
二、实验设备
    PC机一台,RS232串口通信线(9针)一条,跳线一个(一台PC实验时,将其中的23短接)
三、实验内容
界面内容:
1)打开串口与关闭串口按钮
2)信息发送区:信息编辑区,发送信息按钮
3)信息接受区:信息显示区,接收信息按钮
四、实验原理
rs-232-c :
RS-232C标准(协议)的全称是EIA-RS-232C标准,其中EIA(Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会,RS(ecommeded standard)代表推荐标准,232是标识号,C代表RS232的最新一次修改(1969),在这之前,有RS232B、RS232A。。它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。常用物理标准还有有EIA�RS-232-C、EIA�RS-422-A、EIA�RS-423A、EIA�RS-485。 这里只介绍EIA�RS-232-C(简称2
32,RS232)。 例如,目前在IBM PC机上的COM1、COM2接口,就是RS-232C接口。RS232原理如图1-3。
图1 RS232接口电缆和引脚外观
图2 RS232 引脚定义(DB9)
RS232接口硬件握手方式
1 概述

  在现代的各种实时监控系统和通信系统中,在Windows 9X/NT下利用VC++RS-232串口编程是常用的手段。Windows 9X/NT是抢先式的多任务操作系统,程序对CPU的占用时间由系统决定。多任务指的是系统可以同时运行多个进程,每个进程又可以同时执行多个线程。进程是应用程序的运行实例,拥有自己的地址空间。每个进程拥有一个主线程, 同时还可以建立其他的线程。线程是操作系统分配CPU时间的基本实体,每个线程占用的CPU时间由系统分配,系统不停的在线程之间切换。进程中的线程共享进程的虚拟地址空间,可以访问进程的资源,处于并行执行状态,这就是多线程的基本概念。

  2 VC++对多线程的支持

  使用MFC开发是较普遍的VC++编程方法。在VC++6.0下,MFC应用程序的线程由CWinThread对象表示。VC++把线程分为两种:用户界面线程和工作者线程。用户界面线程能够提供界面和用户交互,通常用于处理用户输入并相应各种事件和消息;而工作者线程主要用来处理程序的后台任务。

  程序一般不需要直接创建CWinThread对象,通过调用AfxBeginThread()函数就会自动创建一个CWinThread对象,从而开始一个进程。创建上述的两种线程都利用这个函数。

  线程的终止取决于下列事件之一:线程函数返回;线程调用ExitThread()退出;异常情况下用线程的句柄调用TerminateThread()退出;线程所属的进程被终止。

  3 多线程在串口通信中的应用

  3.1 串口通信对线程同步的要求

  因为同一进程的所有线程共享进程的虚拟地址空间,而在Windows 9X/NT系统下线程是汇编级中断,所以有可能多个线程同时访问同一个对象。这些对象可能是全局变量,MFC的对象,MFCAPI等。串口通信的几个特点决定了必须采用措施来同步线程的执行。

  串口通信中,对于每个串口对象,只有一个缓冲区,发送和接收都要用到,必须建立起同
步机制,使得在一个时候只能进行一种操作,否则通信就会出错。

  进行串口通信处理的不同线程之间需要协调运行。如果一个线程必须等待另一个线程结束才能运行,则应该挂起该线程以减少对CPU资源的占用,通过另一进程完成后发出的信号(线程间通信)来激活。

  VC++提供了同步对象来协调多线程的并行,常用的有以下几种:

   CSemaphore:信号灯对象,允许一定数目的线程访问某个共享资源,常用来控制访问共享资源的线程数量。

   Cmutex:互斥量对象,一个时刻至多只允许一个线程访问某资源,未被占用时处于有信号状态,可以实现对共享资源的互斥访问。

   CEvent:事件对象,用于使一个线程通知其他线程某一事件的发生,所以也可以用来封
锁对某一资源的访问,直到线程释放资源使其成为有信号状态。适用于某一线程等待某事件发生才能执行的场合。

   CCriticalSection:临界区对象,将一段代码置入临界区,只允许最多一个线程进入执行这段代码。一个临界区仅在创建它的进程中有效。

  3.2 等待函数

  Win32 API提供了能使线程阻塞其自身执行的等待函数,等待其监视的对象产生一定的信号才停止阻塞,继续线程的执行。其意义是通过暂时挂起线程减少对CPU资源的占用。在某些大型监控系统中,串口通信只是其中事务处理的一部分,所以必须考虑程序执行效率问题,当串口初始化完毕后,就使其处于等待通信事件的状态,减少消耗的CPU时间,提高程序运行效率。

  常用的等待函数是WaitForSingleObject()WaitForMultipleObjects(),前者可监测单个同步
对象,后者可同时监测多个同步对象。

  3.3 串口通信的重叠I/O方式

  MFC对于串口作为文件设备处理,用CreateFile()打开串口,获得一个串口句柄。打开后SetCommState()进行端口配置,包括缓冲区设置,超时设置和数据格式等。成功后就可以调用函数ReadFile()WriteFile()进行数据的读写,用WaitCommEvent()监视通信事件。CloseHandle()用于关闭串口。

  在ReadFile()WriteFile()读写串口时,可以采取同步执行方式,也可以采取重叠I/O方式。同步执行时,函数直到执行完毕才返回,因而同步执行的其他线程会被阻塞,效率下降;而在重叠方式下,调用的读写函数会立即返回,I/O操作在后台进行,这样线程就可以处理其他事务。这样,线程可以在同一串口句柄上实现读写操作,实现"重叠"

  使用重叠I/O方式时,线程要创建OVERLAPPED结构供读写函数使用,该结构最重要的成
员是hEvent事件句柄。它将作为线程的同步对象使用,读写函数完成时hEvent处于有信号状态,表示可进行读写操作;读写函数未完成时,hEvent被置为无信号。
五、编程实现
代码实现:
1、源码
#include <conio.h>
#include <stdio.h>
#include <bios.h>
main()进程间通信实验报告心得
{
char ch;
/************************串口初始化*************************/
outportb(0x3fb,0x80);    //设置LCR,访问DLLDLM,禁止串口中断,无校验,1位停止位;
outportb(0x3f8,0x0C);    //设置串口的波特率低八位(DLL)
outportb(0x3f9,0x00);    //设置串口的波特率高八位(DLM)
outportb(0x3fb,0x03);    //设置LCR,禁止访问DLLDLM,禁止串口中断,无校验,1位停止位;
outportb(0x3fc,0x03);    //初始化MCR,数据终端准备好,请求发送;
while(1)                        //保持监听状态
  {
  /*************************发送数据*************************/
  if(bioskey(1))               
      {
    ch=bioskey(0)&0x0ff;        //若有键盘输入,获取ASCII
    if(ch==27)                //若输入字符为“ESC”,退出程序
    exit(0);
    outportb(0x3f8,ch);          //否则将字符送入发送端口
          }
  /*************************接收数据*************************/
    ch=inportb(0x3fd);          //读取接收端口的线路状态寄存器LSR的状态

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