基于循环缓冲区的xPC目标串口通信研究

摘要虚拟仪器是现代计算机技术同仪器技术深层次结合的全新概念仪器，实质是利用计算机显示器的显示功能模拟传统仪器的控制面板，以多种形式表达输出测量结果，利用计算机强大的软件功能实现信号数据的运算、分析和处理，完成各种测试功能的一种计算机仪器系统。

本文介绍了利用LabVIEW语言来实现上、下位机之间通信的方法,并从软、硬件两个方面阐述了设计思想。

从实现PC机PC机之间的串口通信出发，先实现双PC机之间的数据发送、返还和接收，进而设计了以PC机作为上位机，以飞思卡尔8位单片机作为下位机的基于labview软件的串口通信系统。

经过实验调试，系统达到了预期的通信目标。

应用先进的虚拟仪器软件LABVIEW,大大降低了串口通讯复杂程度,减小了软件设计的工作量,能够大大降低投资成本。

在实际应用中有巨大的使用价值。

关键词：虚拟仪器；Labview ；串口通信；单片机Design of the serial communication system Based on LabVIEWAbstractVirtual instrument is the modern computer technology combined with the instrumentation of the new concept of deep-level instruments,in real terms is the use of analog computer monitors display control panel,traditional instruments,in various forms to express the output measurements,using computer software features to achieve a strong signal Operation data, analysis and processing,to complete a variety of testing capabilities of a computer instrument systemThis article describes the use of LabVIEW to implement the language, the next method of communication between the crew and from the software and hardware are two aspects of the design. PC-PC, from the implementation of serial communication between the departure, the first to achieve double the data between the PC, send and return, receive, and then designed a PC, as the host computer to Freescale 8-bit microcontroller based on a lower machine LabVIEW software serial communication system. After experimental debugging, the system achieved the desired communication goals.The application of advanced virtual instrument software LabVIEW, greatly reduces the complexity of serial communication, reduce the workload of the software design can greatly reduce the investment cost. In practice, there is tremendous value in use.Keywords: virtual instrument; Labview; serial communication; microcontroller目录第1章绪论 (1)1.1 课题的背景和意义 (1)1.2 虚拟仪器的概念 (1)1.2.1 虚拟仪器的特点 (1)1.2.2 虚拟仪器和传统仪器的区别 (2)1.3 虚拟仪器概述 (3)1.3.1 虚拟仪器方案的组成 (3)1.3.2 虚拟仪器方案的优势 (4)1.4 虚拟仪器的发展与现状 (5)1.5 虚拟仪器的应用 (5)1.6 课题实现内容 (6)第2章虚拟仪器与LabVIEW (7)2.1 LabVIEW简介 (7)2.2 LabVIEW的基本特点 (7)2.3 LabVIEW创建虚拟仪器过程 (8)2.4 本章小结 (9)第3章串行通信 (10)3.1 串行通信的概念和特点 (10)3.2 串行通信的分类 (10)3.2.1 同步通信 (11)3.2.2 异步通信 (11)3.2.3 异步通信和同步通信的比较 (11)3.3 串行通信的工作模式 (11)3.3.1 单工形式：早期的电流环 (12)3.3.2 半双工形式：RS-485 (12)3.3.3 全双工形式：RS-232 (13)3.4 通信参数 (13)3.4.1 波特率 (13)3.4.2 数据位 (14)3.4.3 停止位 (14)3.4.4 奇偶校验位 (14)3.5 本章小结 (14)第4章PC与PC串口通信 (16)4.1 设计目的和实现方案 (16)4.1.1 设计目的 (16)4.1.2 实现方案 (16)4.2 系统硬件结构 (16)4.2.1 RS-232的功能特性描述 (16)4.2.2 硬件线路 (18)4.3 软件设计 (18)4.3.1 VISA简介 (19)4.3.3 程序的实现 (22)4.4 本章小结 (25)第5章PC与单片机串口通信 (26)5.1 设计目的和实现方案 (26)5.1.1 设计目的 (26)5.1.2 实现方案 (26)5.2 系统硬件结构 (26)5.2.1 硬件线路 (26)5.2.2 MC9S08AW60 单片机介绍 (27)5.3 软件实现 (29)5.3.1 上位机PC机LabVIEW串口通讯的实现 (29)5.3.2 下位机串行通信程序设计 (34)5.4 本章小结 (36)第6章结论和展望 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录 (40)附录1 图表目录 (40)附录2 单片机程序 (40)第1章绪论1.1 课题的背景和意义目前以计算机为上位机和以单片机为下位机的集散式控制系统被广泛的应用于工业检测和控制系统中。

UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发器）是一种串行通信协议，通常用于微控制器和其他设备之间的通信。

UART允许数据在两个设备之间以串行方式传输，并且通常用于短距离通信，如连接到计算机的嵌入式设备。

在UART通信中，回环（loopback）是一种测试机制，用于验证数据在两个设备之间的传输是否正确。

回环通常用于检查通信链路的性能和故障排除。

UART回环的原理可以通过以下几个方面进行解释：1. 数据发送：当设备使用UART发送数据时，它首先将要发送的数据存储在内部缓冲区中。

设备会将这些数据帧发送到UART接口，该接口将其转换为适合通过物理介质传输的信号形式（例如，通过电线或无线电波）。

然后，这些信号被发送到另一端的设备，在那里它们被解调并转换回原始数据帧。

2. 数据接收：当另一端的设备接收到信号时，它将这些信号解码并转换回原始数据帧。

这些数据帧随后被存储在接收端的内部缓冲区中。

接下来，设备将检查这些数据帧是否有效，并根据需要执行任何必要的处理（例如，错误检查和纠正）。

3. 回环测试：在回环测试中，设备将发送特定命令，指示另一端设备发送回环数据。

这通常意味着设备将发送一个包含特定标记或序列的数据帧，该数据帧将被另一端设备接收并存储在内部缓冲区中。

然后，设备将检查接收到的数据是否与发送的数据完全匹配。

如果数据匹配，那么通信链路通常被认为是正常的。

值得注意的是，UART回环测试通常需要两个设备之间的物理连接。

这意味着它不适用于在没有物理连接的情况下进行远程测试。

此外，它还提供了一种方法来验证设备的通信功能是否正常工作，特别是在开发过程中或故障排除时。

总之，UART回环是一种用于验证两个设备之间数据传输的测试机制。

它通过发送和接收特定命令来指示另一端设备发送回环数据来工作。

这种测试方法有助于验证通信链路的性能和故障排除。

然而，它需要两个设备之间的物理连接，不适用于远程测试。