CN109739572B - 一种通用化一体化串口通信方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种通用化一体化串口通信方法，包括如下步骤：(1)读取并加载配置信息：先加载主程序，然后由主程序读取配置文件，基于配置文件的信息加载动态链接库文件；(2)配置通信；(3)启动通信；(4)数据校验；(5)数据生成；(6)数据收发；(7)界面显示；(8)结束停止。本发明可根据实际需要快速生成单个或多个模拟设备串口，并可对串口传输数据进行设置，有效模拟中心信息处理器与各设备之间的通信，可减少研发工作量，提高研发进度。

Description

一种通用化一体化串口通信方法

技术领域

本发明涉及一种通用化一体化串口通信方法，控制系统串口通信技术领域。

背景技术

某些飞行器控制系统为实现精确导航，除中心信息处理器和舵系统外，还配置有运输车、无线电引信、导引头、无线电控制探测仪、遥测系统、惯测组合等设备。各设备以串口通信的方式实现与中心信息处理器间的信息交互。

在中心信息处理器的研发过程中，尤其是研发初期，想要搭建中心信息处理器与各设备之间的真实通信，不仅会受到设备研发进度的影响，而且需要加大人员投入，这将大大增加研发成本和研发周期。通过模拟软件仿真各设备与中心信息处理器之间的通信可有效解决这类问题。然而，编写模拟软件不仅要求编程人员掌握熟练的串口通信技术，而且该类飞行器控制系统设备较多，设备与中心信息处理器之间的通信协议差异大，在研发过程中通信协议还会根据实际需要进行调整，这些无疑都将增加编程人员的工作量。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种通用化一体化串口通信方法，该通用化一体化串口通信方法可根据实际需要快速生成单个或多个模拟设备串口，并可对串口传输数据进行设置，有效模拟中心信息处理器与各设备之间的通信，可减少研发工作量，提高研发进度。

本发明通过以下技术方案得以实现。

本发明提供的一种通用化一体化串口通信方法，包括如下步骤：

(1)读取并加载配置信息：先加载主程序，然后由主程序读取配置文件，基于配置文件的信息加载动态链接库文件；

(2)配置通信：由用户选择开始通信或对信息进行重新配置，如选择开始通信则进入下一步骤，如选择重新配置则提供配置界面并将配置信息更新至配置文件并返回至步骤(1)，配置内容包括设备配置、参数配置和全局配置；

(3)启动通信：根据设备配置生成虚拟设备，根据参数配置将参数生成为待收发的字符串；

(4)数据校验：采用数据校验规则对待收发的字符串进行校验；

(5)数据生成：根据数据形成规则将经校验的字符串生成为待收发数据；

(6)数据收发：按照配置对待收发数据进行收发处理，并在收发处理中进行数据发送或接收的校验；

(7)界面显示：将收发处理的处理结果显示在可视化界面上；

(8)结束停止：根据判断是否还有字符串需要进行收发处理，如有则返回至步骤(4)。

所述全局配置包括显示参数、定时周期。

所述设备配置包括串口通信设备的序号、设备名称、COM、波特率、校验方式、停止位、顺序、是否发送、发送方式、是否接收、发送周期、接收周期、校验规则。

所述参数配置包括序号、参数名称、所属设备、所在帧、初始值、单位、字节数、末位量化单位、符号特性、数据类型、是否显示、显示及存储格式、精度、生成规则。

所述设备配置中，串口通信设备的序号和设备名称均唯一。

所述设备配置中，串口通信设备的是否发送和是否接收两项参数中至少有一项为是。

所述参数配置中，显示及存储格式为十六进制的，数据类型是整数型。

所述数据校验规则为[条件区]$[发送参数计算区1]$[显示字符串1]$[发送参数计算区2]$[显示字符串2]$[校验次数]。

所述步骤(4)中进行校验采取如下方法：

a)若[校验次数]为0：若条件区成立，根据[发送参数计算区1]内容逐个更新对应的发送参数，若[发送参数计算区1]为空则不更新任何发送参数，并将[显示字符串1]内容显示到对应设备的信息显示框中，若[显示字符串1]为空则不更新对应设备的信息显示框；若条件区不成立，则根据[发送参数计算区2]内容逐个更新对应的发送参数，若[发送参数计算区2]为空则不更新任何发送参数，并将[显示字符串2]内容显示到对应设备的信息显示框中，若[显示字符串2]为空则不更新对应设备的信息显示框；

b)若[校验次数]为正整数N：若条件区成立的次数小于N且条件区成立，则条件区成立的次数加1，加完1后若条件区成立的次数不小于N，则根据[发送参数计算区1]内容逐个更新对应的发送参数，若[发送参数计算区1]为空则不更新任何发送参数，并将[显示字符串1]内容显示到对应设备的信息显示框中，若[显示字符串1]为空则不更新对应设备的信息显示框。

本发明的有益效果在于：可根据实际需要快速生成单个或多个模拟设备串口，并可对串口传输数据进行设置，有效模拟中心信息处理器与各设备之间的通信，可减少研发工作量，提高研发进度。

附图说明

图1是本发明的流程示意图。

具体实施方式

下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。

如图1所示的一种通用化一体化串口通信方法，包括如下步骤：

(1)读取并加载配置信息：先加载主程序，然后由主程序读取配置文件，基于配置文件的信息加载动态链接库文件；

(2)配置通信：由用户选择开始通信或对信息进行重新配置，如选择开始通信则进入下一步骤，如选择重新配置则提供配置界面并将配置信息更新至配置文件并返回至步骤(1)，配置内容包括设备配置、参数配置和全局配置；

(3)启动通信：根据设备配置生成虚拟设备，根据参数配置将参数生成为待收发的字符串；

(4)数据校验：采用数据校验规则对待收发的字符串进行校验；

(5)数据生成：根据数据形成规则将经校验的字符串生成为待收发数据；

(6)数据收发：按照配置对待收发数据进行收发处理，并在收发处理中进行数据发送或接收的校验；

(7)界面显示：将收发处理的处理结果显示在可视化界面上；

(8)结束停止：根据判断是否还有字符串需要进行收发处理，如有则返回至步骤(4)。

所述全局配置包括显示参数、定时周期。

所述设备配置包括串口通信设备的序号、设备名称、COM、波特率、校验方式、停止位、顺序、是否发送、发送方式、是否接收、发送周期、接收周期、校验规则。

所述参数配置包括序号、参数名称、所属设备、所在帧、初始值、单位、字节数、末位量化单位、符号特性、数据类型、是否显示、显示及存储格式、精度、生成规则。

所述设备配置中，串口通信设备的序号和设备名称均唯一。

所述设备配置中，串口通信设备的是否发送和是否接收两项参数中至少有一项为是。

所述参数配置中，显示及存储格式为十六进制的，数据类型是整数型。

所述数据校验规则为[条件区]$[发送参数计算区1]$[显示字符串1]$[发送参数计算区2]$[显示字符串2]$[校验次数]。

所述步骤(4)中进行校验采取如下方法：

a)若[校验次数]为0：若条件区成立，根据[发送参数计算区1]内容逐个更新对应的发送参数，若[发送参数计算区1]为空则不更新任何发送参数，并将[显示字符串1]内容显示到对应设备的信息显示框中，若[显示字符串1]为空则不更新对应设备的信息显示框；若条件区不成立，则根据[发送参数计算区2]内容逐个更新对应的发送参数，若[发送参数计算区2]为空则不更新任何发送参数，并将[显示字符串2]内容显示到对应设备的信息显示框中，若[显示字符串2]为空则不更新对应设备的信息显示框；

b)若[校验次数]为正整数N：若条件区成立的次数小于N且条件区成立，则条件区成立的次数加1，加完1后若条件区成立的次数不小于N，则根据[发送参数计算区1]内容逐个更新对应的发送参数，若[发送参数计算区1]为空则不更新任何发送参数，并将[显示字符串1]内容显示到对应设备的信息显示框中，若[显示字符串1]为空则不更新对应设备的信息显示框。

一般而言，本发明更为具体的步骤如下：

步骤一，读取并加载配置信息。本发明设置三个文件，分别为可执行文件、动态链接库文件和配置文件。具体说明如下：

SerialCom.exe：本发明的主程序，可执行文件，本发明的所有功能均通过该文件实现。

CmLib.dll：本发明的主函数库，动态链接库文件，本发明所有的发送数据形成函数、接收数据校验函数以及一些其它的函数均在该文件中。

cm.ini：本发明的配置文件，用户配置的所有信息均存放在此文件中。

系统开始运行后，自行从动态链接库文件和配置文件中读取上次的配置信息并加载。

步骤二，开始通信或配置信息。通过设计主程序界面，由用户选择开始通信或对信息进行重新配置。主程序界面主要完成以下功能：启动、停止、配置。

启动：在主程序界面选择需要使用的设备(即勾选该设备名字前面的复选框)，点击“启动”按钮即开始模拟被选择的设备与外部进行串行通信，并按照对应设备和参数的配置进行通信数据实时显示和存放(系统自动将通信数据存放文件创建到系统主程序所在文件夹)、发(收)帧计数、信息提示等工作；

停止：在与外部进行串行通信的过程中，“启动”按钮上的文字会变成“停止”，点击该“停止”按钮即停止模拟被选择的设备与外部进行串行通信；

配置：在主程序界面点击“配置”按钮即进行系统配置界面，配置共分3个部分：设备配置、参数配置和全局配置，配置更改完毕后系统可对用户的配置进行合法性检查，若用户配置合法则保存，否则本发明会给出错误提示，保存完毕后系统自动按照新配置运行。

步骤三，设备配置。设备配置可进行串口通信设备的增加、删除、编辑、排序等工作。

设备配置信息如下：

1)序号：代表设备在本发明主界面的显示顺序：序号越小的设备在本发明主界面上越靠近顶部显示；

2)设备名称：设备的名字；

3)COM：设备所用串口的编号；

4)波特率：设备串行通信的波特率；

5)校验：设备串行通信的校验方式；

6)停止位：设备串行通信的停止位长度；

7)顺序：设备串行通信的字节顺序：“高前”表示高字节在前；“低前”表示低字节在前；

8)发送：设备是否需要对外发送数据：“有”表示设备需要对外发送数据；“无”表示设备不需要对外发送数据；

9)发方式：设备对外发送数据的方式：“主动”表示设备在对外发送数据为主动方式，即对外发送数据与是否收到外部数据无关；“被动”表示设备在对外发送数据为被动方式，即只有在接收到1帧外部数据才会对外发送1帧数据；设备不需要对外发送数据时该项显示“-”；

10)接收：设备是否需要接收外部数据：“有”表示设备需要接收外部数据；“无”表示设备不需要接收外部数据；

11)发周期：设备向外发送数据的周期系数：真实周期为该系数乘以定时基准(定时基准见全局配置，下同)；设备不需要对外发送数据或发送方式为被动时该项显示为“―”；

12)收周期：设备对来自外部数据的查询周期系数(本发明接收数据采用查询方式)：真实周期为该系数乘以定时基准；设备不需要接收外部数据时该项显示“―”；

13)发区：发送区是否在本发明主界面上显示：“显示”表示发送区在本发明主界面上显示；“隐藏”表示发送区在本发明主界面上不显示；设备不需要对外发送数据时该项显示“―”；

14)收区：接收区是否在本发明主界面上显示：“显示”表示接收区在本发明主界面上显示；“隐藏”表示接收区在本发明主界面上不显示；设备不需要接收外部数据时该项显示“―”；

15)发存放文件：存放设备发送数据的文件名：设备不需要对外发送数据或不存文件时该项为空；

16)收存放文件：存放设备接收数据的文件名：设备不需要接收外部数据或不存文件时该项为空；

17)校验规则：校验接收数据所使用的规则：设备不需要接收外部数据或不需要进行校验时该项为空。

增加设备：以复选框的方式选定某个设备，通过“前面新增”(增加设备的序号比被选中设备的序号小1)或“后面新增”(增加设备的序号比被选中设备的序号大1)在相应位置增加1个设备。增加设备时需要填写设备信息，需注意以下几点：

1)设备名字不能与其它设备同名；

2)任何设备不得既没有发送也没有接收；

3)数据存放文件类型有“文本文件”和“二进制文件”2种，若选择“文本文件”，则存放数据时按文本格式进行存放，存放格式为按帧、按参数存放，每行1帧数据，每帧数据按通信的先后顺序存放，参数与参数之间用空格分开，存放的数值根据参数的“显/存格式”(参见参数配置)分别为量化后的整型值或量化前的原始值；若选择“二进制文件”，则存放数据时按二进制格式进行存放，存放格式为按帧、按字节存放，每帧数据按通信的先后顺序存放；

4)每条数据校验规则遵循的格式参见附录1；

5)一个设备可以同时有多条接收数据校验规则，填写规则的时候回车换行(提交的时候自动将回车换行符转换成“∶”)即可开始新增1条规则，数据校验时按填写的先后顺序执行。

删除设备：在设备列表中选择欲删除的设备(可多选，或点击“全选”按钮选择所有设备)，然后点击“删除选中”按钮，则被选中的设备将被删除，该设备的所有发送和接收参数也将自动被删除。

编辑设备：在设备列表中双击欲编辑设备所在的行，弹出编辑设备对话框，在该对话框中修改相应内容后点击“提交”按钮实现对该设备的编辑。编辑设备时的注意事项同增加设备。

设备排序：设计“上移”和“下移”按钮实现设备排序。在设备列表中选择某个设备，点击“上移”按钮或“下移”按钮即可实现对该设备的重新排序，其中点击“上移”按钮会将被选中的设备上移1行，点击“下移”按钮会将被选中的设备下移1行。

步骤四，参数配置。参数配置可进行设备发(收)参数的增加、删除、编辑、排序等工作。

参数配置信息如下：

1)序号：代表参数在串行通信中的传输顺序和在系统主界面的显示顺序，同一设备同一帧中序号越小的参数在串行通信中越先被传输、在系统主界面上越靠前显示；

2)参数名称：参数的名字；

3)所属设备：参数从属设备的名称；

4)所在帧：参数所在帧的类型；

5)初始值：参数的初始值，对于发送帧参数，始终以该值做为参数值对外发送直至被相关的数据形成规则改变为止；对于接收帧参数，该项为空；

6)单位：参数的单位，若参数无单位，该项为空；

7)字节数：参数在串行通信中占用的字节数；

8)末位量化单位：参数在串行通信中被量化时使用的量化系数；

9)符号特性：参数值的符号特性，分“有符号”和“无符号”两种；

10)数据类型：参数值的数值类型，分“整型数”和“浮点数”两种；

11)是否显示：参数是否在系统主界面上显示，“显示”表示参数在系统主界面上显示；“隐藏”表示参数在系统主界面上不显示；

12)显/存格式：参数在系统主界面上的显示方式和在对应数据存储文件中的存储方式，“十六进制”表示参数在在系统主界面上以十六进制(不含”0x”)显示、在数据存储文件中以十六进制存储；

13)精度：参数在显示和存储时小数点保留的位数：仅对“数据类型”为“浮点数”的参数有效；对于“数据类型”为“整型数”的参数，该项为0；

14)形成规则：形成参数值所使用的规则，对于发送帧参数，若需要在通信过程中更改参数值为初始值之外的值，则使用相应的形成规则，否则该项为空；对于接收帧参数，该项为空。

增加参数：在参数列表中选择(在列表中单击对应的行，当该行前面的复选框处于勾选状态时表示被选中，下同)某个参数，点击“前面新增”(增加参数的序号比被选中参数的序号小1)按钮或“后面新增”(增加参数的序号比被选中参数的序号大1)后弹出增加参数对话框，在该对话框中填写相应内容后点击“提交”按钮即可增加1个参数。增加参数时需注意以下几点：

1)参数名字不能与同一设备同一帧中的其它参数同名；

2)对于发送帧参数，字节数不得大于4；

3)对于接收帧参数，若满足以下任何一个条件则字节数不得大于4，否则，字节数不限制：a)界面上显示；b)在数据形成规则中被使用；c)在接收数据校验规则中被使用；d)对应的接收帧数据存文件且存放文件类型为文本文件。

4)只有数据类型为整数型的参数才可以选择十六进制显/存格式；

5)每条数据形成规则遵循的格式参见附录2；

6)一个参数可以同时有多条数据形成规则，填写规则的时候回车换行(提交的时候自动将回车换行符转换成“∶”)即可开始新增1条规则，数据形成时按填写的先后顺序执行；

7)若某设备有发送，则必须至少有1个发送参数，否则无法保存配置，接收同理。

删除参数:在参数列表中选择欲删除的参数(可多选，或点击“全选”按钮选择所有参数)，然后点击“删除选中”按钮，则被选中的参数将被删除。

编辑参数:在参数列表中双击欲编辑参数所在的行，会弹出编辑参数对话框，在该对话框中修改相应内容后点击“提交”按钮即可实现对该参数的编辑。编辑参数时的注意事项同增加参数。

参数排序：在参数列表中选择某个参数，点击“上移”按钮或“下移”按钮即可实现对该参数的重新排序，其中点击“上移”按钮会将被选中的参数上移1行，点击“下移”按钮会将被选中的参数下移1行。

步骤五，全局配置。全局配置可对系统的一些全局参数进行配置，部分全局参数的意义如下。

定时基准：本发明启动后以周期性方式运行，该参数值即周期性运行的周期。本参数值设置为所有设备所有通信周期的最大公约数为宜；

字符宽度：本发明主界面帧数区的字符宽度；

每行显示参数的个数：参数在本发明主界面上显示时按照行列式排列，本参数值为每行显示的参数个数；

帧数计数器的显示位数：本发明主界面上每个设备都有对应的发送/接收帧数计数器，本参数值为计数器的显示位数(长度)。

步骤六，数据校验规则字符串格式。数据校验规则字符串格式说明：

1)数据校验规则字符串的格式为：[条件区]$[发送参数计算区1]$[显示字符串1]$[发送参数计算区2]$[显示字符串2]$[校验次数]；

2)[条件区]格式：条件1％......％条件n，每个条件的格式：条件编号#条件表达式；

3)当[条件区]中的条件1至条件n均成立时则条件区成立，否则条件区不成立(下同)；

4)[发送参数计算区1]和[发送参数计算区2]格式：发送参数计算式1％......％发送参数计算式n，每个发送参数计算式的格式：发送参数下标^数据形成规则编号^数据形成规则表达式；

5)[校验次数]：0-持续校验，正整数N-条件区成立N次后不再校验；

6)数据校验规则的执行过程为：

a)若[校验次数]为0：若条件区成立，根据[发送参数计算区1]内容逐个更新对应的发送参数(若[发送参数计算区1]为空则不更新任何发送参数)，并将[显示字符串1]内容显示到对应设备的信息显示框中(若[显示字符串1]为空则不更新对应设备的信息显示框)；若条件区不成立，则根据[发送参数计算区2]内容逐个更新对应的发送参数(若[发送参数计算区2]为空则不更新任何发送参数)，并将[显示字符串2]内容显示到对应设备的信息显示框中(若[显示字符串2]为空则不更新对应设备的信息显示框)；

b)若[校验次数]为正整数N：若条件区成立的次数小于N且条件区成立，则条件区成立的次数加1，加完1后若条件区成立的次数不小于N，则根据[发送参数计算区1]内容逐个更新对应的发送参数(若[发送参数计算区1]为空则不更新任何发送参数)，并将[显示字符串1]内容显示到对应设备的信息显示框中(若[显示字符串1]为空则不更新对应设备的信息显示框)。

7)[发送参数计算区1]、[显示字符串1]、[发送参数计算区2]、[显示字符串2]可以为空，但不能均为空。

步骤七，数据形成规则字符串格式。数据形成规则字符串格式说明：

数据形成规则字符串的格式为：[规则编号]$[规则表达式]$[叠加类型]$[叠加方法]；

[叠加类型]定义：0-不叠加，1-叠加前一条规则计算的原始值，2-叠加前一条规则计算的量化后值；

[叠加方法]定义：1-加，2-减(本条规则计算结果减去前一条规则计算结果)，3-被减(前一条规则计算结果减去本条规则计算结果)，4-乘，5-除(本条规则计算结果除以前一条规则计算结果)，6-被除(前一条规则计算结果除以本条规则计算结果)，[叠加类型]为0时该值应填0。

[规则编号]$[规则表达式]定义如表1所示：

表1数据形成规则编号及表达式

步骤八，数据发送、接收和界面显示。

模拟设备将处理后的数据通过串口向外发送，同时接收中心信息处理器传来的数据。数据发送和接收时，需根据配置信息的设置进行奇偶校验、帧头校验、字节数校验、累加和校验等。数据发送和接收过程中需完成数据的存放，存放文件类型有“文本文件”和“二进制文件”2种，具体说明参见步骤三的设备配置。

界面显示是指通信过程中完成收发情况的实时更新，包括发送参数和接收参数的界面显示，以及发送、接收数据计数帧号的显示。

Claims (7)

1.一种通用化一体化串口通信方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)读取并加载配置信息：先加载主程序，然后由主程序读取配置文件，基于配置文件的信息加载动态链接库文件；

(2)配置通信：由用户选择开始通信或对信息进行重新配置，如选择开始通信则进入下一步骤，如选择重新配置则提供配置界面并将配置信息更新至配置文件并返回至步骤(1)，配置内容包括设备配置、参数配置和全局配置；

(3)启动通信：根据设备配置生成虚拟设备，根据参数配置将参数生成为待收发的字符串；

(4)数据校验：采用数据校验规则对待收发的字符串进行校验；

(5)数据生成：根据数据形成规则将经校验的字符串生成为待收发数据；

(6)数据收发：按照配置对待收发数据进行收发处理，并在收发处理中进行数据发送或接收的校验；

(7)界面显示：将收发处理的处理结果显示在可视化界面上；

(8)结束停止：根据判断是否还有字符串需要进行收发处理，如有则返回至步骤(4)；

所述数据校验规则为[条件区]$[发送参数计算区1]$[显示字符串1]$[发送参数计算区2]$[显示字符串2]$[校验次数]；

所述步骤(4)中进行校验采取如下方法：

a)若[校验次数]为0：若条件区成立，根据[发送参数计算区1]内容逐个更新对应的发送参数，若[发送参数计算区1]为空则不更新任何发送参数，并将[显示字符串1]内容显示到对应设备的信息显示框中，若[显示字符串1]为空则不更新对应设备的信息显示框；若条件区不成立，则根据[发送参数计算区2]内容逐个更新对应的发送参数，若[发送参数计算区2]为空则不更新任何发送参数，并将[显示字符串2]内容显示到对应设备的信息显示框中，若[显示字符串2]为空则不更新对应设备的信息显示框；

b)若[校验次数]为正整数N：若条件区成立的次数小于N且条件区成立，则条件区成立的次数加1，加完1后若条件区成立的次数不小于N，则根据[发送参数计算区1]内容逐个更新对应的发送参数，若[发送参数计算区1]为空则不更新任何发送参数，并将[显示字符串1]内容显示到对应设备的信息显示框中，若[显示字符串1]为空则不更新对应设备的信息显示框。

2.如权利要求1所述的通用化一体化串口通信方法，其特征在于：所述全局配置包括显示参数、定时周期。

3.如权利要求1所述的通用化一体化串口通信方法，其特征在于：所述设备配置包括串口通信设备的序号、设备名称、COM、波特率、校验方式、停止位、顺序、是否发送、发送方式、是否接收、发送周期、接收周期、校验规则。

4.如权利要求1所述的通用化一体化串口通信方法，其特征在于：所述参数配置包括序号、参数名称、所属设备、所在帧、初始值、单位、字节数、末位量化单位、符号特性、数据类型、是否显示、显示及存储格式、精度、生成规则。

5.如权利要求1所述的通用化一体化串口通信方法，其特征在于：所述设备配置中，串口通信设备的序号和设备名称均唯一。

6.如权利要求1所述的通用化一体化串口通信方法，其特征在于：所述设备配置中，串口通信设备的是否发送和是否接收两项参数中至少有一项为是。

7.如权利要求1所述的通用化一体化串口通信方法，其特征在于：所述参数配置中，显示及存储格式为十六进制的，数据类型是整数型。

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