串口通信调试软件的功能与使用方法

串口通信简介（原理）

串口按位（bit）发送和接收字节。尽管比按字节（byte）的并行通信慢，但是串口可以在使用一根线发送数据的同时用另一根线接收数据。它很简单并且能够实现远距离通信。比如IEEE488定义并行通行状态时，规定设备线总长不得超过20米，并且任意两个设备间的长度不得超过2米；而对于串口而言，长度可达1200米。典型地，串口用于ASCII码字符的传输。通信使用3根线完成，分别是地线、发送、接收。由于串口通信是异步的，端口能够在一根线上发送数据同时在另一根线上接收数据。其他线用于握手，但不是必须的。串口通信最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验。对于两个进行通信的端口，这些参数必须匹配。

a，波特率：这是一个衡量符号传输速率的参数。指的是信号被调制以后在单位时间内的变化，即单位时间内载波参数变化的次数，如每秒钟传送240个字符，而每个字符格式包含10位（1个起始位，1个停止位，8个数据位），这时的波特率为240Bd，比特率为10位*240个/秒=2400bps。一般调制速率大于波特率，比如曼彻斯特编码）。通常电话线的波特率为14400，28800和36600。波特率可以远远大于这些值，但是波特率和距离成反比。高波特率常常用于放置的很近的仪器间的通信，典型的例子就是GPIB设备的通信。

b，数据位：这是衡量通信中实际数据位的参数。当计算机发送一个信息包，实际的数据往往不会是8位的，标准的值是6、7和8位。如何设置取决于你想传送的信息。比如，标准的ASCII码是0～127（7位）。扩展的ASCII码是0～255（8位）。如果数据使用简单的文本（标准 ASCII码），那么每个数据包使用7位数据。每个包是指一个字节，包括开始/停止位，数据位和奇偶校验位。由于实际数据位取决于通信协议的选取，术语“包”指任何通信的情况。［1］ c，停止位：用于表示单个包的最后一位。典型的值为1，1.5和2位。由于数据是在传输线上定时的，并且每一个设备有其自己的时钟，很可能在通信中两台设备间出现了小小的不同步。因此停止位不仅仅是表示传输的结束，并且提供计算机校正时钟同步的机会。适用于停止位的位数越多，不同时钟同步的容忍程度越大，但是数据传输率同时也越慢。

d，奇偶校验位：在串口通信中一种简单的检错方式。有四种检错方式：偶、奇、高和低。当然没有校验位也是可以的。对于偶和奇校验的情况，串口会设置校验位（数据位后面的一位），用一个值确保传输的数据有偶个或者奇个逻辑高位。例如，如果数据是011，那么对于偶校验，校验位为0，保证逻辑高的位数是偶数个。如果是奇校验，校验位为1，这样就有3个逻辑高位。高位和低位不真正的检查数据，简单置位逻辑高或者逻辑低校验。这样使得接收设备能够知道一个位的状态，有机会判断是否有噪声干扰了通信或者是否传输和接收数据是否不同步。

串口通信结构

串口通信是指外设和计算机间，通过数据信号线 、地线、控制线等，按位进行传输数据的一种通讯方式。这种通信方式使用的数据线少，在远距离通信中可以节约通信成本，但其传输速度比并行传输低。

串口是计算机上一种非常通用的设备通信协议。大多数计算机（不包括笔记本电脑）包含两个基于RS-232的串口。串口同时也是仪器仪表设备通用的通信协议；很多GPIB兼容的设备也带有RS-232口。同时，串口通信协议也可以用于获取远程采集设备的数据。

RS-232（ANSI/EIA-232标准）是IBM-PC及其兼容机上的串行连接标准。可用于许多用途，比如连接鼠标、打印机或者Modem，同时也可以接工业仪器仪表。用于驱动和连线的改进，实际应用中RS-232的传输长度或者速度常常超过标准的值。RS-232只限于PC串口和设备间点对点的通信。RS-232串口通信最远距离是50英尺。

　　串口通信调试软件的功能

plc都有串口（rs-232/rs-422/rs-485）通信功能，plc通过串口，可以与计算机或别的有串口的设备（例如智能仪表）通信。各厂家的串口通信协议差别很大，这些协议使用不同的帧结构、不同的数制（例如十六进制数或ascii码）和不同的校验方法。

使用串口通信调试软件，可以用计算机模拟串口设备，来调试串口通信。现在虽然有一些串口通信调试软件，但是有的软件是专门针对某种通信协议设计的，功能过于单一；有的生成计算机的发送帧不够方便灵活和直观。使用plc的通信协议时经常会遇到不同数制的转换，校验码的计算也是必不可少的。如果这些都用手工来完成，或者编程来实现，不但工作量大，也容易出错。

针对plc常用通信协议的帧格式和常见的校验方式，结合通信调试中的体会，我指导研究生开发了一个能够方便灵活地生成与plc通信的各种格式的帧，又能直观地显示和保存通信记录的软件。该软件可以用于plc和其他设备（例如变频器）的串口通信调试，有以下功能：

（1） 可以用3种数据格式输入要发送的帧和显示收、发的帧，各数据格式可以相互转换。

（2） 可以计算常用的校验码（异或、求和、crc和lrc），生成plc通信中常用的多种协议格式的帧，适用范围广。

（3） 具有记忆功能，能保存上次退出时的工作状态（包括通信记录），便于继续调试。

（4） 能按时间间隔划分和显示接收到的帧，间隔时间可以修改。

　　串口通信调试软件使用方法

下图是plc串口通信调试软件的界面。

可用菜单命令打开/关闭串口、设置计算机的通信接口的参数，选择单次发送或定时发送，设置定时发送的间隔时间。

可以选择用字符串、十进制字节或十六进制字节这3种数据格式输入发送帧。可以将输入的发送帧转换为其他数据格式。

点击“计算校验码”按钮，在出现的对话框的“校验内容”窗口中，将自动显示出“发送帧”文本框中的数据或字符串对应的十六进制数。

点击某一校验方式按钮，在它右边的文本框内便可以得到对应的校验码。crc（循环冗余校验）用于生成modbus协议的rtu模式的校验码。modbus的ascii模式的校验内容逐字节求和后，和的低字节的补码为lrc（纵向冗余校验）码。

可以选择三种不同的数据格式查看收发的数据。字符串用“（s）”标识，十六进制数用“（h）”标识，十进制数无标识。可以用“清空”按钮清除通信记录。