RS485串口通信程序：从基础到实践-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/weixin_42230607/article/details/148565611

简介：RS485串口通信程序采用MSComm控件，实现基于EIA/TIA-485标准的多节点网络双向、半双工数据传输。通过MSComm控件的属性、方法和事件，开发者可以方便地配置和控制串口通信。程序的关键在于 OnComm 事件处理，它处理通信错误和数据接收/发送事件，允许数据交互和系统反馈。本程序特别适用于工业自动化和楼宇自动化领域，支持远距离传输和多设备并联。用户应确保通信参数一致性，并正确配置硬件接口。文档和资源链接将辅助用户理解和操作程序。 RS485串口通信程序

1. RS485通信协议和MSComm控件介绍

RS485通信协议作为一种广泛应用于工业自动化领域的串行通信标准，以其优越的性能和抗干扰能力，成为了连接传感器、执行器和控制设备的重要媒介。与此同时，MSComm控件在Windows环境下进行串口通信提供了强大的支持，简化了开发者对串口的底层控制需求。

在本章中，我们首先将概述RS485通信协议的基本原理、特点及其在工业通信中的应用。紧接着，我们将重点介绍MSComm控件的历史背景、功能及其在实际项目中的应用实例，让读者能够快速把握使用MSComm控件进行串口编程的基本思路。通过对比RS485和MSComm控件的特点，我们可以为后续章节关于MSComm控件属性设置方法、串口数据传输控制、 OnComm 事件处理以及硬件配置等内容做好铺垫，为读者提供清晰的学习路径和实践指导。

2. MSComm控件属性设置方法

MSComm控件是Microsoft公司提供的一个ActiveX控件，用于简化串行通信的复杂性。MSComm控件能够提供数据的发送与接收功能，支持同步与异步两种通信方式，并且在属性设置中可以细致地调节通信参数。在本章节中，我们将详细介绍MSComm控件的属性设置方法。

2.1 MSComm控件基础属性配置

2.1.1 串口通信基本参数设置

串口通信基本参数是确保数据准确传输的关键，这些参数包括但不限于串口号（Port）、波特率（BaudRate）、数据位（DataBits）、停止位（StopBits）和校验位（Parity）。

串口号（Port） 是计算机中用于串行通信的端口，对于MSComm控件而言，需要通过CommPort属性来设置。例如：

MSComm1.CommPort = 1

上述代码将MSComm控件的串口号设置为COM1，这是PC上常见的串行通信端口之一。开发者在设置串口号时，需要确认实际可用的端口号，并据此进行配置。

波特率（BaudRate） 表示每秒传输的比特数，它决定了数据传输的速率。在MSComm控件中通过Settings属性来设置波特率，例如：

MSComm1.Settings = "9600,N,8,1"

上述代码设置了波特率为9600，无奇偶校验（N），8位数据位和1位停止位。波特率的设置应与远端设备相匹配，否则会导致数据接收错误。

数据位（DataBits） 指定了传输的字符数据位数，常见的值包括5、6、7和8。数据位的设置需与通信双方约定一致。

停止位（StopBits） 用于指明每个字符数据的停止传输位数，常见的值为1、1.5或2。其设置应确保通信双方同步。

校验位（Parity） 用于检测数据在传输过程中是否出现错误，常见的校验类型包括无校验（None）、奇校验（Odd）、偶校验（Even）、标记校验（Mark）、空间校验（Space）。同样，校验位的设置也需与通信双方的协议保持一致。

2.1.2 数据缓冲区与传输速率的调整

数据缓冲区 是用于临时存储数据的内存区域，它允许MSComm控件在数据的发送与接收过程中具有一定的缓冲能力。在MSComm控件中，设置缓冲区大小主要是为了应对大数据包的处理，可以通过InputLen属性来指定读取的缓冲区大小：

MSComm1.InputLen = 1024

上述代码将缓冲区大小设置为1024字节。这个属性的值决定了每次从接收缓冲区读取数据的字节数。

传输速率 的调整同样重要，它不仅影响到数据传输的效率，还可能影响到通信的稳定性和可靠性。除了波特率外，还可以通过其他设置，例如超时设置（Timeouts），来控制数据传输的速率。

MSComm1.InTimeout = 500 '接收超时设置为500毫秒
MSComm1.OutTimeout = 300 '发送超时设置为300毫秒

在上述代码中，MSComm控件的接收超时设置为500毫秒，发送超时设置为300毫秒，这确保了在数据通信过程中如果发生长时间等待，控件能够及时响应并采取措施。

2.2 MSComm控件高级属性配置

2.2.1 流控制和错误处理机制

在串口通信中，流控制是保证数据传输顺畅和准确的重要环节。流控制的主要目的是防止数据的溢出和丢失。MSComm控件提供了多种流控制方式，包括硬件流控制（RTS/CTS）、软件流控制（XON/XOFF）等。

在硬件流控制中，MSComm控件通过RThreshold和SThreshold属性来控制流控制的触发条件。例如：

MSComm1.RThreshold = 1 '设置接收缓冲区的字符数到达1时产生接收事件
MSComm1.SThreshold = 1 '当发送缓冲区中的字符数少于1时允许发送更多字符

上述设置表示当接收缓冲区中的字符数达到1时，MSComm控件产生OnComm事件。这允许开发者在接收缓冲区即将填满时采取措施。同样的，SThreshold属性的设置确保了发送缓冲区不会溢出，避免了发送中断。

错误处理机制是通信过程中确保数据完整性的关键环节。MSComm控件提供了强大的错误处理能力，例如通过SComm1.ErroHandler事件来处理接收到的错误。

2.2.2 事件驱动与异步通信参数设置

MSComm控件支持基于事件驱动的通信模式，即当发生重要的通信事件时，控件会自动触发相应的事件处理函数。这种模式允许程序在不占用CPU的情况下等待数据的到来，提高了程序的效率。

事件驱动通信 的核心是OnComm事件，该事件会在发生特定的通信事件时被触发。要设置事件驱动通信，开发者仅需在OnComm事件处理函数中加入相关的逻辑即可：

Private Sub MSComm1_OnComm()
    Select Case MSComm1.CommEvent
        Case comEvReceive
            ' 接收数据处理
        Case comEvSend
            ' 发送数据完成处理
        ' 其他case处理...
    End Select
End Sub

在上述示例代码中，我们利用Select Case语句来判断触发OnComm事件的具体原因，并根据不同的情况执行相应的操作。

异步通信 则是指通信操作和数据处理是同时进行的，MSComm控件通过设置CommEvent属性来实现异步通信：

MSComm1.CommEvent = comEvSend + comEvReceive

通过设置CommEvent属性，MSComm控件可以在发送或接收数据时触发相应的事件，使得程序能够在不阻塞主线程的情况下完成通信任务。

小结

在本章节中，我们详细介绍了MSComm控件的属性设置方法，包括基础属性配置和高级属性配置。基础属性设置涵盖了串口通信的基本参数，如串口号、波特率、数据位、停止位和校验位，以及数据缓冲区和传输速率的调整。高级属性配置则着重于流控制和错误处理机制、事件驱动与异步通信参数的设置。通过这些设置，开发者可以充分利用MSComm控件提供的功能，实现稳定、高效的串口通信。在下一章节中，我们将深入探讨串口数据传输控制的机制，进一步加深对MSComm控件的应用理解。

3. 串口数据传输控制

3.1 数据发送与接收基础

3.1.1 发送缓冲区与接收缓冲区管理

串口通信是计算机与外部设备或计算机之间交换数据的一种方式。在串口通信中，发送缓冲区和接收缓冲区是两个核心的概念，它们分别承担着数据的暂存任务，以确保数据能够被准确发送和接收。

发送缓冲区 是一个在发送数据前暂存数据的内存区域。当应用程序将数据写入到串口时，这些数据首先被放入发送缓冲区中。发送缓冲区的容量和管理策略对于保证数据传输的连续性和稳定性至关重要。如果发送缓冲区过小，数据可能会在未完全发送前被后续数据覆盖，导致数据丢失；而如果缓冲区过大，则可能引起额外的内存开销和数据处理延迟。

要管理发送缓冲区，需要设置合适的缓冲区大小，合理安排数据发送的频率和间隔。此外，通过监控缓冲区的剩余空间，可以在数据量较大时控制发送速率，避免缓冲区溢出。

接收缓冲区 是用于临时存储从外部设备或计算机接收过来的数据。接收缓冲区的管理同样重要，它直接关系到数据是否能够被及时读取和处理。如果接收缓冲区的管理不当，可能会导致数据的溢出或丢失。为了解决这一问题，可以通过设置接收缓冲区的大小和数据接收触发条件来优化数据接收流程。

在MSComm控件中，可以通过 CommPort 属性设置串口，通过 RThreshold 和 SThreshold 属性分别设置接收和发送缓冲区的触发条件。当接收缓冲区中的数据量达到 RThreshold 所设置的值时，就会触发 OnComm 事件，通知应用程序读取数据。

Private Sub MSComm1_OnComm()
    Dim strData As String
    Select Case MSComm1.CommEvent
        Case comEvReceive
            ' 当接收到数据时触发
            strData = MSComm1.Input ' 读取数据
            ' 进一步处理接收到的数据
    End Select
End Sub

在上述代码中， MSComm1.Input 属性用于读取接收缓冲区的数据，当数据接收事件 comEvReceive 被触发时，表明接收缓冲区中有了新的数据。

3.1.2 字节级数据操作与校验方法

在串口数据传输中，对数据进行字节级的操作和校验是确保数据完整性的关键步骤。字节级操作通常包括数据的打包、拆包、校验和格式化等处理。

数据打包 是将多个字节的数据组织成一个连续的字节串，以便于通过串口发送。在打包时，需要注意字节序的问题，即多字节数据在内存中的存储顺序，这可能涉及到大端序（big-endian）或小端序（little-endian）的处理。

数据拆包 则是打包的逆过程，将接收到的连续字节串拆分为原始的数据单元。拆包过程中同样需要注意字节序的问题，确保数据单元被正确地恢复。

数据校验 的目的是检测数据在传输过程中是否出现错误。常用的校验方法包括奇偶校验、循环冗余校验（CRC）和校验和等。校验和是一种简单有效的错误检测方法，通过计算数据块的某种数值并将其附加到数据包尾部，接收方可以重新计算数据块的校验和，并与附加的校验和进行比较，以判断数据是否正确。

在VB中，可以使用如下代码片段来计算一个字符串的简单校验和：

Function CalculateChecksum(ByVal strData As String) As Byte
    Dim i As Integer
    Dim checksum As Byte
    For i = 1 To Len(strData)
        checksum = checksum XOR Asc(Mid$(strData, i, 1))
    Next i
    CalculateChecksum = checksum
End Function

在这个函数中， CalculateChecksum 通过异或操作逐字节计算出字符串的校验和，并返回最终的校验值。

3.2 数据传输的高级技术

3.2.1 编码转换与数据格式化

在实际的数据传输过程中，需要考虑到数据的编码格式，以确保数据在发送方和接收方之间能够被正确理解和处理。编码转换通常是指将特定的字符或数据从一种编码格式转换为另一种编码格式。

例如，ASCII编码、UTF-8编码和UTF-16编码都是常见的字符编码格式。在进行数据传输时，如果发送方和接收方的编码方式不一致，将会导致乱码或数据错误。

数据格式化则是指按照一定的格式要求对数据进行处理，以便于传输和接收。例如，将整数转换为十六进制字符串，或者将日期和时间数据按照特定的格式进行排列。

3.2.2 传输协议封装与解封装

数据传输协议封装是指按照某种通信协议规范，将数据组织成特定格式的数据包，以便于在网络中进行传输。封装过程通常包括添加协议头部信息、进行字节顺序调整（字节序）、添加校验和数据等。

解封装则是在数据包被接收后，按照发送方的协议规范，解析出原始数据的过程。解封装通常涉及到验证协议头部信息的有效性、解析出数据内容以及进行数据校验等步骤。

封装和解封装是确保数据传输可靠性和有效性的关键环节。正确的封装和解封装流程可以有效防止数据在传输过程中的损坏和丢失，同时也有利于数据的解析和处理。在某些复杂的通信协议中，如Modbus、CANopen等，封装和解封装的过程可能会更加复杂，涉及到更多的数据校验和错误处理机制。

4. `OnComm` 事件处理

4.1 `OnComm` 事件基本原理

4.1.1 事件触发机制与消息传递

在串口通信中， OnComm 事件是MSComm控件用来通知应用程序发生了通信事件的一种机制。每当串口有数据到达、传输完成或发生错误时，都会触发 OnComm 事件。事件的触发意味着通信状态的改变，这可能是数据到达，也可能是硬件状态的改变。应用程序通过事件驱动的方式响应这些通信事件，从而实现对串口状态的有效监控和数据的准确读取。

MSComm控件以消息的方式将事件通知给应用程序。事件在控件内部处理完毕后，将生成一个与之对应的Windows消息（WM_COMMNOTIFY），该消息被加入到应用程序的消息队列中。应用程序通过消息循环捕获到这一消息，并通过调用 OnComm 事件的处理函数来响应。

4.1.2 `OnComm` 事件的捕获与响应

为了响应 OnComm 事件，开发者需要编写一个事件处理函数，通常命名为 OnComm ，并且与MSComm控件相关联。在事件处理函数中，可以使用控件的 CommEvent 属性来判断发生了哪种类型的事件。 CommEvent 属性返回一个与特定事件相对应的值，开发者根据这个值来编写相应的逻辑处理代码。

例如，当 CommEvent 返回值为2时，表示接收缓冲区中有字符到达，此时可以从控件的 Input 属性中读取数据。当值为3时，表示传输缓冲区已清空，可以继续发送数据。事件处理函数的编写通常如下：

Private Sub MSComm1_OnComm()
    Select Case MSComm1.CommEvent
        Case comEvReceive ' 接收到数据
            Dim strData As String
            strData = MSComm1.Input ' 读取数据
            ' 处理数据
        Case comEvSend ' 发送完成
            ' 可以进行下一步发送准备
        ' 其他case...
    End Select
End Sub

4.2 `OnComm` 事件的高级应用

4.2.1 错误处理与异常管理

OnComm 事件的高级应用之一是错误处理。当通信过程中发生错误时，如接收缓冲区溢出或帧错误， CommEvent 会返回相应的错误码。此时，事件处理函数能够识别错误，并执行异常管理操作，如重置串口参数、记录错误日志或请求重发数据。

在错误处理机制中，重要的是要能够区别各种错误类型，并进行适当响应。以下是一些常见的错误处理代码示例：

Private Sub MSComm1_OnComm()
    Select Case MSComm1.CommEvent
        Case comEvReceive
            ' 正常数据接收处理
        Case comEvCDTO ' 超时错误
            ' 超时处理，如重发请求
        Case comEvFrame ' 帧错误
            ' 帧错误处理，如重置串口
        ' 其他case...
    End Select
End Sub

4.2.2 自动重连与数据同步策略

为了保证数据的完整性和通信的可靠性， OnComm 事件的另一个高级应用是实现自动重连和数据同步策略。当 CommEvent 报告通信中断或数据传输错误时，可以编写逻辑自动尝试重新连接。自动重连可以减少人工干预，提高系统的鲁棒性。

同步策略是确保数据同步的关键，特别是在数据传输过程中出现中断或错误时。在重连后，需要根据某种机制来确认数据是否已经完整传输，以确保数据的一致性。这可能需要应用层协议来标识数据包和确认已接收的数据包，从而实现数据同步。

为了演示如何实现自动重连，下面的代码片段展示了如何在检测到连接丢失后尝试重新连接：

Private Sub MSComm1_OnComm()
    Select Case MSComm1.CommEvent
        Case comEvCDTO ' 检测到通信超时
            If MSComm1.PortOpen = False Then
                ' 尝试重新打开端口进行通信
                MSComm1.PortOpen = True
            End If
        ' 其他case...
    End Select
End Sub

在以上章节内容中，我们深入探讨了 OnComm 事件在串口通信中的应用。从事件触发机制到具体的错误处理与自动重连策略，我们能够理解如何利用MSComm控件实现高效且可靠的串口通信。在下一章节，我们将深入硬件配置的世界，探索如何将RS485通信协议应用在工业自动化领域。

5. 串口通信硬件配置

5.1 串口通信硬件概述

5.1.1 RS485接口标准与电气特性

RS485是一种平衡差分信号传输的电气接口标准，广泛应用于工业领域。它支持多点数据通信，即一个发送器可以连接到多个接收器。与RS232等其他串行通信标准相比，RS485可以在较长的传输距离上保持较高的数据速率，适合长距离多节点通信。

RS485使用差分信号，通过两条线（即A和B）来传输数据。发送器在A线上产生一个正电压，在B线上产生一个负电压。差分信号的优点在于它能较好地抑制共模干扰，提高信号的抗干扰能力。

RS485标准支持的最大传输速率为10Mbps，在12米长度下。在更长距离下，传输速率会下降。RS485的电气特性包括：

驱动器输出电压差（Vod）至少为1.5V。
接收器输入电压差（Vid）最小为200mV。
总线上最多可以连接32个单元。
总线两端需有120Ω的终端电阻以减少信号反射。

5.1.2 串口转RS485适配器与转换器

在计算机或其他设备的RS232串口与RS485总线之间进行数据转换时，需要使用串口转RS485适配器或转换器。这些设备通常包括一个物理层转换功能，将RS232的TTL电平信号转换为适合RS485标准的差分信号。

串口转RS485适配器有多种类型，包括USB转RS485、RS232转RS485等，用户可以根据实际需要选择合适的适配器。例如，如果需要在没有RS232端口的计算机上使用RS485通信，可以使用USB转RS485适配器。

适配器或转换器通常具有以下特性：

驱动能力，支持多个设备的连接。
电气隔离，增强系统的抗干扰能力。
信号指示灯，显示数据传输状态。
转换逻辑电平，兼容不同设备的标准。

5.2 串口通信硬件的配置与调试

5.2.1 硬件连接与线路检查

在配置RS485硬件连接时，首先要确保所有设备的GND（地线）相连，以确保所有设备的地电位相同。接下来，将适配器的TXD和RXD引脚分别连接到目标设备的RXD和TXD引脚。如果设备为RS232接口，则需通过适配器的RS232接口进行连接。

线路检查是调试过程中的重要步骤，以确保连接正确无误。可以通过以下步骤进行：

用万用表测量总线两端的终端电阻是否正确安装。
检查所有连接线是否牢固，无松动。
确认所有的电源供电是否正常。
使用串口调试助手等工具软件检测数据的发送与接收。

5.2.2 信号质量与干扰抑制策略

信号质量是串口通信稳定性的关键。在长距离传输或电磁干扰较大的环境中，信号质量容易受到影响。因此，采取有效的干扰抑制策略是确保通信质量的重要环节。

干扰抑制措施包括：

使用屏蔽双绞线作为传输介质，减少电磁干扰。
在总线上安装共模扼流圈，过滤共模噪声。
使用信号中继器或放大器，增强信号强度。
确保传输速率与距离匹配，避免过快的速率导致信号失真。

信号质量检测可以通过示波器进行，观察信号波形是否完整，有无噪声干扰等。如果信号质量不高，需要根据实际情况调整硬件连接或采取相应的干扰抑制措施。在调试过程中，应进行多轮测试，以确保系统的稳定性和可靠性。

6. 工业自动化领域的RS485应用

6.1 RS485在工业自动化中的角色

6.1.1 工业级通信协议概述

在工业自动化领域中，通信协议起着至关重要的作用。工业级通信协议被设计为具备高可靠性和高效率，以满足工业现场环境的严苛要求。RS485作为一种差分信号传输协议，特别适合长距离和多节点的工业应用环境。RS485采用平衡驱动差分接收的传输方式，有效抵抗工业环境中的噪声干扰，使得通信更加稳定。

RS485通常与其他协议如Modbus RTU或自定义协议结合使用，提供了一个成本效益高且灵活的通信解决方案。在设计工业自动化通信方案时，RS485常用于连接各种传感器、执行器、控制器和其他设备，以构建一个分布式控制系统。

6.1.2 RS485通信链路的构建与管理

构建RS485通信链路时，首先需要考虑到的是网络拓扑结构。RS485支持多点通信，在一个网络中可以挂载多达128个节点。通常采用总线型拓扑结构，这种结构便于设备的扩展与维护。

管理RS485通信链路，需要设置合适的波特率、数据位、停止位和校验方式。为了确保数据准确无误地传输，还需要实现错误检测机制。在工业自动化中，通常会使用一些高级的错误检测和纠正方法，例如循环冗余校验（CRC）。

6.2 RS485应用案例分析

6.2.1 自动化生产线的通信解决方案

在自动化生产线中，RS485被广泛应用于设备之间的数据交换。例如，在一个包含多个机器人、传感器和控制器的自动化生产线中，RS485可以用来同步设备状态、传递生产数据、配置设备参数等。

在这种应用中，一个主控制器通过RS485总线与各节点设备进行通信。每个设备都有一个唯一的地址，主控制器通过广播或单播的方式向设备发送控制指令。设备在接收到指令后执行相应动作，并将执行结果或状态信息通过RS485反馈给主控制器。

为了保证通信的可靠性，自动化生产线的RS485通信解决方案中通常会集成故障恢复机制。例如，当通信故障发生时，主控制器会尝试重新连接和通信，确保系统的持续运行。

6.2.2 故障诊断与维护策略

对于RS485通信链路，故障诊断和维护是确保系统稳定运行的关键。在实践中，可以利用一些专用工具，比如逻辑分析仪或串口分析仪，来监测和分析通信数据。这些工具可以帮助工程师快速识别通信错误的原因，如电气干扰、信号冲突、配置错误或硬件故障。

维护策略包括定期检查RS485通信链路的物理连接，如端子和接线，以及使用诊断工具进行在线监测。在发现通信问题时，应首先检查物理连接是否牢固和正确。此外，确保所有连接设备的通信参数一致也非常重要。当物理连接和参数设置无误后，再进一步排查软件逻辑或应用层的问题。

故障诊断和维护工作的目标是最大限度减少停机时间，并确保通信链路的长期稳定运行。通过标准化的维护流程和策略，可以显著提升整个自动化系统的可用性和可靠性。

本文还有配套的精品资源，点击获取