VB 6.0实现网络远程PC与单片机之间通信 信息技术, 计算机, 单片机, 远程控制, 通信

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在各种单片机应用系统的设计中，常常遇到单片机与PC的通信问题，在速度要求不高、传送距离不远的场合一般采用RS 232标准串行接口实现，在传送距离较远的场合，也有学者研究通过网络实现PC间的通信。但是，要同时满足高速度和远距离PC与单片机通信这是一个迫切需要解决的问题。随着信息技术的发展，计算机和网络越来越普及，对单片机的远程控制与测量的要求也越来越多。本文在结合现有研究的基础上，对相关的设计进行一定的改进和创新，设计一个远程通信系统，他由3部分构成：远端PC、本地端PC和单片机系统。通过VB可视化编程，远端PC利用局域网向本地端PC发出命令，本地端PC接到命令后，自动与单片机通过打印机接口以EPP1.9协议进行通信(串行接口作为备用通信口)，并将接到的单片机数据实时传送给远端 PC，以实现高速远程情况下PC与单片机通信的要求。
1 系统结构与设计
系统构成如图1所示，远端PC通过局域网和本地PC通信，在通信中使用Winsock控件和TCP/1P协议;本地端PC通过并行通信接口或串行通信接口与单片机通信，在并口通信中使用WINIO并口通信驱动程序、EPP协议和LPT打印机接口，在串口通信中使用MsComm控件、RS 232C协议和COM口。在此结构中，本地PC端起到中继的作用，当本地端PC接收到从远端PC传送过来的命令，在选择通信方式后，与单片机通信，使单片机向远端PC传送数据。


2 远端PC与本地端PC通信设计
TCP/IP是目前在网络通信中广泛采用的一组完整的网络协议，该协议的核心是TCP，IP和UDP协议。TCP/IP网络环境下应用程序通过网络系统编程界面套接字(Socket)实现与内核的交互。利用Socket通信编程接口编写程序，其目的是在TCP/IP所组建网络的不同机器之间利用客户/服务器模式建立通信连接，开发人员只要提供一些基本的连接信息，其余由操作系统内核完成。WinSock(Windows Socket)是Windows操作系统下的通用的TCP/IP应用程序的网络编程接口，通过调用WinSock的接口函数来调用TCP/IP的各种功能。在VB 6.0中，WinSock控件对Windows Sockets API进行封装，使用程序员可以不必了解TCP/IP或调用底层WinSock API的具体细节，只要设置好相应属性，在触发的事件过程中作好相应处理，就能编写出网络应用程序。
远端PC与本地端PC通信通过VB 6.0调用WinSock控件实现，图2(a)，(b)分别为其控制界面。需说明以下几点：远端PC选择好要连接的本地端PC的IP地址和网络传送端口后，再发起联机申请;本地端PC网络传送端口必须和远端PC传送端口一致，串行端口选择是COM1/COM2，并行端口输入并口地址(378H);远端 PC在命令输入区输入命令后，发送命令按钮才有效;回传数据区存放单片机传送回来的实时数据并可保存成文本文件，信息区存放网络工作状态、远端PC的命令，及单片机数据传送情况。其工作过程如图2(c)所示。


3 本地端PC与单片机通信设计
3.1 本地端PC与单片机并口通信设计
3.1.1 并行通信接口及协议
在速率要求较高的场合，可以利用PC机上的打印机接口(CENTRONICS标准，DB-25芯针座，TTL电平)实现。并口通信有SPP、EPP和ECP三种工作模式。本文采用EPP协议。
(1)EPP协议
增强型并行接口协议EPP(Enhanced Parallel Port)，为PC和外设之间定义了并行双向通信的标准，该协议通过硬件自动握手，能达到500 kB/S～2 MB/s的通信速率，适合大量数据传输的外设进行告诉通信。EPP分为EPP1.7和EPP1.9，二者之间的区别是：EPP1.9需要判断超时(避免出现“死循环”)以及nwait信号是否有效，而EPP1.7不需要判断，传输速度更快。EPP协议支持4种操作，包括数据写出、地址写出、数据读取和地址读取。
(2) EPP协议的寄存器地址及一些主要的引脚定义，如表1，表2所示。


3.1.2 WINIO并口通信驱动程序
在VB中无法直接使用输入/输出指令来完成对端口的访问，尤其是Windows 2000/XP系统对端口的保护更加严格。要对端口进行访问，一般有2种方法：第一种是通过C/C++等编程软件开发一些动态链接库(DLL)或 ActiveX控件用于在VB中调用来完成对底层硬件的控制;第二种更为简便的方法是到互联网上去寻找一些免费的DLL或ActiveX控件，本系统使用的是网络上免费的动态链接库文件WINIO.DLL(适用于Windows 2000/XP)，主要实现了对底层并行端口使用的方法。WINIO是一个绿色环保软件，他不需要向注册表中添加任何信息，只要把 WINIO.VXD，WINIO.SYS，WINIO.DLL放在应用程序所在的文件夹下就可以。在使用的时候，直接将WINIO.BAS引用到工程中，就可以实现对端口的控制和访问。
3.1.3 并口通信设计
如图3所示，打印机口通过单片机的P1口传送数据，nWait和nDstorbe通过P2.0和P2.1与单片机连接。并行接口与单片机相连一般有两种方式：一种是直接连接，另一种是使用双向驱动器或锁存器的总线方式。本系统采用第一种方式，能最大限度发挥EPP速度快的优势，但单片机易受到不稳定信号的干扰。EPP模式为双向传输协议，为了简化设计，只进行采用单片机向PC传送数据的单向读传送，并口采用EPP1.9模式，支持超时和 nwait判断。
本地端PC通过并口与单片机通信的VB源程序如下：

3.2 本地端PC与单片机串口通信设计
MsComm控件是Microsoft公司提供的简化Windows下串行通信编程的ActiveX控件，他为应用程序提供通过串行接口收发数据的简便方法。该控件具有完善的串口数据的发送和接收功能。通过此控件，PC机可以利用串行口与其他设备实现轻松连接，简单高效地实现设备之间的通讯。

PC串行接口COM1/COM2信号符合RS 232C电气标准，而单片机串行接口采用TTL逻辑电平，实现二者之间的异步串行通信需要电平转换芯片。单片机串行接口有一个全双工串行接口，经过MAX 232芯片可方便地转换成RS 232电气标准。
本系统以串行通信为备用通信方式，本地端PC通过串口与单片机通信的VB源程序如下：

3.3 单片机程序设计
单片机部分可进行并口和串口2种方式的通信，用汇编语言编写通信子程序。在这里分别给出2种方式的程序流程图。如图4(a)，(b)所示。


本系统有如下特色：本地端PC起到中继作用;这里使用局域网(如果要使用Internet，必须为本地端PC提供固定的IP地址)，当网络连接中断时，可自动重新连接;本地端PC采用并口和串口2种方式与单片机通信。并口采用EPP1.9模式，单片机也可判断超时;远端PC可实时读取单片机中的数据。
本文利用了VB面向对象和可视化编程的特点，将网络、并口、串口通信方式相结合实现了远程PC与单片机系统的通信，并在大功率开关电源控制系统上测试，可完全正常运转。本系统给出的方法，对其他PC通信场合亦有一定参考价值。