摘要:基于DDE（Dynamic Data Exchange）技術(shù)，研究了VB6.0下組態(tài)軟件與下位機(jī)串口通信服務(wù)程序的實(shí)現(xiàn)方法，并對(duì)其進(jìn)行了改進(jìn)，解決了組態(tài)軟件沒有提供某些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的通信驅(qū)動(dòng)程序的問題。服務(wù)程序利用串口通信控件MSComm與下位機(jī)進(jìn)行通信，同時(shí)采用DDE技術(shù)與組態(tài)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。工程實(shí)踐表明，該方法通用性強(qiáng)、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便。

 

1、引言

在工業(yè)控制領(lǐng)域，組態(tài)軟件正得到越來(lái)越廣泛的使用。例如：Fix、InTouch、KingView （組態(tài)王）等均是組態(tài)軟件的優(yōu)秀代表，它們提供了豐富的工控界面、數(shù)據(jù)庫(kù)處理、對(duì)象連接等數(shù)據(jù)管理控制功能，為使用者帶來(lái)了極大的方便。組態(tài)軟件以Windows系統(tǒng)作為操作平臺(tái)，具有圖形功能完備、界面一致性好和易學(xué)易用等特點(diǎn)，與以往使用專用機(jī)開發(fā)的工控系統(tǒng)相比更有通用性，更方便了工程技術(shù)人員的應(yīng)用開發(fā)。但在實(shí)際應(yīng)用中，組態(tài)軟件常常沒能提供一些現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的通信驅(qū)動(dòng)程序，而這些設(shè)備大多采用串口與PC機(jī)進(jìn)行通信。

VB提供的串行通信控件MSComm，讓開發(fā)者可以方便、快捷地開發(fā)串行通信程序，而采用VB在Windows環(huán)境下實(shí)現(xiàn)符合DDE協(xié)議的通信程序也并非難事，因此整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)流示意圖如圖1所示。本文以組態(tài)王軟件與PHILIPS公司的51LPC系列單片機(jī)之間的通信為例，研究了采用VB6.0開發(fā)串口通信服務(wù)程序的原理及其實(shí)現(xiàn)方法。

 

2、串口通信的實(shí)現(xiàn)方法

Windows平臺(tái)下利用VB實(shí)現(xiàn)串口通信主要有以下兩種方法：
1）使用Windows API（Application Program Interface）函數(shù)。這種方法可編寫移植性強(qiáng)的通信程序，但必須首先用Declare聲明VB中所要用的動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)DLL，這需要對(duì)Windows API函數(shù)有深入的了解，編程較復(fù)雜；
2）使用Microsoft公司提供的Active X控件MSComm。該通信控件通過改變對(duì)象屬性，向?qū)ο蟀l(fā)送消息及為對(duì)象事件編寫響應(yīng)代碼，可以方便地完成用戶應(yīng)用程序間的串行通信，既可實(shí)現(xiàn)API函數(shù)的所有功能，又使得編程效率提高，應(yīng)用功能增強(qiáng)，并且程序簡(jiǎn)單明了。
對(duì)于MSComm控件實(shí)現(xiàn)串口通信的操作很多文獻(xiàn)都有論述，該控件的主要屬性可參考相關(guān)文獻(xiàn)，在此不作具體介紹。需要強(qiáng)調(diào)的是：在數(shù)據(jù)發(fā)送與接收過程中，都要通過一個(gè)Variant類型變量作為中介。發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，必須先將要發(fā)送的數(shù)據(jù)賦給一個(gè)Variant類型變量，再把該Variant變量賦值給MSComm的Output屬性；同樣接受數(shù)據(jù)時(shí)，也應(yīng)先將MSComm的Input屬性賦值給Variant變量，待接收端收到后必須轉(zhuǎn)換成其它類型（如字符型、二進(jìn)制型）的數(shù)據(jù)才能進(jìn)行處理。
VB服務(wù)程序中通過串口發(fā)送數(shù)據(jù)的主要程序如下：
Private Sub TxData（）
Dim Data As Byte
Dim Temp1 As Variant
Do
DoEvents ‘將CPU的控制權(quán)讓出
Loop Until Not MSComm1.PortOpen
If （Not MSComml.PortOpen） then MSComml.PortOpen=True
End if
MSComml.CommPort=l ;使用COM1口
MSComml.Setting=＂9600,N,8,l＂ ;9600
波特率，無(wú)奇偶校驗(yàn)，8位數(shù)據(jù)，l位停止位
Temp1= Data；利用Temp1為中介
MSComml.OutBufferCount=0 ;清除發(fā)送緩沖區(qū)
MSComml.Output=Temp1 ;發(fā)送打包后的數(shù)據(jù)
……
MSComml.PortOpen=False ;關(guān)閉串口
End Sub
下位機(jī)采用PHILIPS公司的51LPC系列單片機(jī)P87LPC769，它的基本結(jié)構(gòu)、匯編指令與80C51系統(tǒng)兼容，內(nèi)部自帶128B的RAM和4KB的OTP程序存儲(chǔ)器。串行口工作在模式1，數(shù)據(jù)幀信息包括1位起始位，8位數(shù)據(jù)位和1位停止位。通常設(shè)計(jì)中為了提高系統(tǒng)的抗干擾和帶負(fù)載能力以及增加通信距離，實(shí)際采用RS-485通信總線、半雙工工作方式。PC機(jī)的串口端采用RS-232/485轉(zhuǎn)換器，單片機(jī)端引腳RXD和TXD外加SN75175和SN75174。
由于現(xiàn)場(chǎng)可能出現(xiàn)的通信干擾，若通信失敗，系統(tǒng)將重新發(fā)送數(shù)據(jù)，并統(tǒng)計(jì)次數(shù)，若失敗次數(shù)超過指定次數(shù)則表明通訊失敗。另外，主機(jī)在等待下位機(jī)回答時(shí)，需要使用DoEvents函數(shù)，讓出CPU的控制權(quán)，以免影響組態(tài)軟件的正常運(yùn)行。

3、與組態(tài)軟件的DDE通信

Windows環(huán)境下，應(yīng)用程序和系統(tǒng)間以及應(yīng)用程序間可通過剪貼板、動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)DLL（Dynamic Link Library）、對(duì)象鏈接和嵌入OLE（Object Link Embedded）以及動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換DDE（Dynamic Data）方便地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)交換。其中，剪貼板是一種靜態(tài)交換數(shù)據(jù)的途徑，DLL不被大多數(shù)組態(tài)軟件所支持，OLE不適合串行通信方式。相比之下，DDE是一種簡(jiǎn)單、高效又被組態(tài)軟件廣泛支持的數(shù)據(jù)交換方法。

所謂動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換是指在操作系統(tǒng)環(huán)境下各個(gè)應(yīng)用程序間進(jìn)行實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交換。一旦提供數(shù)據(jù)的服務(wù)方改變了交換數(shù)據(jù)的內(nèi)容，接受數(shù)據(jù)的客戶方將立即自動(dòng)更新交換數(shù)據(jù)內(nèi)容，從而有效地保證了數(shù)據(jù)傳送的一致性。提出交換請(qǐng)求的一方稱為客戶（Client），對(duì)交換請(qǐng)求作出響應(yīng)或提供服務(wù)的一方稱為服務(wù)器（Server）。串口通信服務(wù)程序向組態(tài)軟件提供串口數(shù)據(jù)的服務(wù)，是服務(wù)器端，又稱為發(fā)送端；而組態(tài)軟件向通信服務(wù)程序發(fā)出請(qǐng)求，并接收其發(fā)送的數(shù)據(jù)，是客戶端。

Windows應(yīng)用程序間的DDE對(duì)話是通過應(yīng)用程序名、主題、項(xiàng)目三個(gè)標(biāo)識(shí)名來(lái)約定的。應(yīng)用程序名（Application）是進(jìn)行DDE對(duì)話雙方的名稱，KingView的程序名是View，VB的應(yīng)用程序名是可執(zhí)行文件的名稱。主題（Topic）是被討論的數(shù)據(jù)域（Domain），KingView的主題被規(guī)定為TagName，VB的主題由窗體（Form）的LinkTopic屬性值指定。項(xiàng)目（Item）是被討論的特定數(shù)據(jù)對(duì)象，KingView中，在指定數(shù)據(jù)字典的I/O變量的同時(shí)，指定項(xiàng)目名稱，而在VB中，項(xiàng)目是一個(gè)特定的文本框、標(biāo)簽或者圖片框的名稱。

為了建立兩者間的DDE連接，首先需要在組態(tài)王中定義DDE設(shè)備，DDE設(shè)備的服務(wù)程序名、主題名和數(shù)據(jù)交換方式。在組態(tài)王的數(shù)據(jù)詞典中按照預(yù)先需要通訊的變量點(diǎn)數(shù)和變量類型建立I/O變量，定義變量的連接設(shè)備和項(xiàng)目名。然后在VB程序中設(shè)置主窗體的LinkMode屬性為1，LinkTopic可任意給定，如FormDDE。另外還需定義控件的屬性和方法，設(shè)置LinkTopic、LinkItem、LinkMode三個(gè)屬性。一般的設(shè)置為：
Control.LinkTopic=服務(wù)器程序名|主題名
Control.LinkItem=項(xiàng)目名
Control.LinkMode＝0，1，2，3
其中：0=關(guān)閉DDE，1=熱連接，2＝冷連接，3＝通告連接；Control為文本框、標(biāo)簽框或圖片框的名字。
本文的VB服務(wù)程序中采用Text文本框控件進(jìn)行DDE通訊，其設(shè)置程序主要代碼為：
Text1.LinkMode=1－Source
Text1.LinkTopic=View|TagName
這些雙方的DDE定義設(shè)置完成后，分別按先Server后Client的順序（即先啟動(dòng)VB服務(wù)程序，后啟動(dòng)組態(tài)王運(yùn)行程序）運(yùn)行應(yīng)用程序后就可以實(shí)現(xiàn)VB和組態(tài)王間的DDE通訊了。
其中，將串口讀入數(shù)據(jù)發(fā)送給組態(tài)軟件的例程如下：
Privae Sub MSComml_OnComm（）
Dim Temp2 As Variant
Select Case MSComm1.CommEvent
Case comEvReceive ;串口接收到數(shù)據(jù)
MSComml.InputLen=1 ;讀取一個(gè)字節(jié)
Temp2=MSComml.Input ;讀取數(shù)據(jù)
Text1.Text=CLng（Temp2） ;將數(shù)據(jù)發(fā)送給組態(tài)軟件
Case … ;其他事件處理
……
End Select
End Sub

4、對(duì)DDE通信的改進(jìn)方法

實(shí)際應(yīng)用中，考慮到工控軟件的數(shù)據(jù)處理能力有限，應(yīng)將通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換工作交由通信服務(wù)程序完成。串口通信服務(wù)程序根據(jù)協(xié)議提取出每一條指令或數(shù)據(jù)，再將這些數(shù)據(jù)和指令同時(shí)上傳給工控軟件。工控軟件發(fā)送串口數(shù)據(jù)時(shí)，也是向通信服務(wù)程序同時(shí)發(fā)送所有的數(shù)據(jù)或指令，由通信服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的打包發(fā)送。
為此，對(duì)VB需開辟多個(gè)Text控件，對(duì)每個(gè)控件，始終存放通信幀數(shù)據(jù)段中的固定位置的一個(gè)或多個(gè)字節(jié)，如圖2所示。

 

為使通信程序具有可移植性，可采用動(dòng)態(tài)加載控件的辦法，即在通信程序啟動(dòng)時(shí)，根據(jù)設(shè)定的幀長(zhǎng)加載相應(yīng)的Text控件數(shù)。但務(wù)必在采用變長(zhǎng)幀的通信協(xié)議時(shí)，通信服務(wù)程序設(shè)定的幀長(zhǎng)不應(yīng)小于可能出現(xiàn)的最大幀長(zhǎng)。
為了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)加載Text控件，需建立控件數(shù)組。這就需要在通信服務(wù)程序主窗口中添加2個(gè)Visible屬性為False的Text控件，分別命名為TextRe和TextTr，并且將這2個(gè)控件的Index
屬性都設(shè)為0之后就能在程序中用Load方法動(dòng)態(tài)添加Text控件。
實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)加載Text控件的程序如下：
Privae Sub Form_Load（）
Dim k As Integer
Me.LinkMode=0 ;不允許DDE通信
……
If DataLen＞2 Then ;DataLen存儲(chǔ)指定的幀長(zhǎng)
For k＝1 To DataLen/2-1 ;每條指令占2個(gè)字節(jié)
Load TextRe（k）
Load TextTr（k）
Next k
End If
Me.LinkMode=l ;允許DDE通信
End Sub

5、結(jié)束語(yǔ)

VB是一種成熟的、面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)語(yǔ)言，采用它編寫的Windows環(huán)境下PC機(jī)與下位機(jī)的串行通訊軟件具有程序?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)便、通用性強(qiáng)的特點(diǎn)，減輕了軟件開發(fā)者的工作量。本文利用VB的串行通信控件MSComm，并采用DDE技術(shù)較好地實(shí)現(xiàn)了上位PC機(jī)中組態(tài)王軟件與下位單片機(jī)間的雙向通信。組態(tài)軟件編寫的上層人機(jī)監(jiān)控界面直觀、友好。實(shí)際運(yùn)行證明該串行通訊服務(wù)程序方便可靠，具有較強(qiáng)的實(shí)用價(jià)值。