摘  要： 利用VC++6.0設(shè)計了一種基于串口通信原理的直讀表軟件,，實現(xiàn)了PC上位機與RS485型/Mbus型水表,、RS485型氣表和電表的串行數(shù)據(jù)通信。同時,，該軟件能查抄表的實時數(shù)據(jù),，完成重新設(shè)置表的地址和密碼等功能。實際的測試結(jié)果證明了軟件設(shè)計的正確性,、有效性,。
關(guān)鍵詞： 串口通信；VC++,；抄表,；數(shù)據(jù)

　隨著城市化進程的加快、物業(yè)管理智能化的推進普及,，城市的供水,、供氣單位越來越多地投入使用新型智能遠(yuǎn)傳水表、氣表,。目前,，RS485,、M-bus遠(yuǎn)傳表已經(jīng)在居民小區(qū)廣泛地投入運用。但由于起步晚,、技術(shù)不成熟等種種因素,，安裝了自動抄表系統(tǒng)的小區(qū)，都或多或少會出現(xiàn)一些問題,，如抄不到表讀數(shù),、表頭壞死等。同時,，新表的更替和使用也涉及到表地址的改寫,，表頭密碼的設(shè)置等問題。因此,，在抄表維護工作人員電腦上設(shè)計一種基于串口通信原理的直讀表軟件成為一種必然,。這將極大地方便水、氣表表頭模塊的檢測和抄表系統(tǒng)的日常維護等工作,。本文運用VC++6.0設(shè)計一種能夠讀取表讀數(shù)和表地址、設(shè)置表地址和表密碼,，并能測試串口通信情況的直讀表軟件,。
1 硬件系統(tǒng)組成原理
　硬件系統(tǒng)組成原理框圖如圖1所示，主要由表頭,、RS232-RS485轉(zhuǎn)換器,、PC機組成。RS232-RS485轉(zhuǎn)換器內(nèi)部包涵了485接口電路,、光電隔離和232接口電路,。通過該轉(zhuǎn)換器可以將485總線制設(shè)備（光電直讀表模塊）與計算機的串口相連，從而實現(xiàn)計算機與485總線制設(shè)備的通信,。表頭模塊內(nèi)部除了包含單片機,、光電隔離電路外，同時還集成了功能很強的可實現(xiàn)全雙工通信的485接口電路,，可以同時接收和發(fā)送數(shù)據(jù),，能夠方便地和遠(yuǎn)端上位機進行通信。

　硬件系統(tǒng)各組成部分之間的接線很方便,，將485型表的4根線準(zhǔn)確地接在RS232-RS485轉(zhuǎn)換器對應(yīng)的485端口上,，即A、B信號線和P,、G電源線分別正確連接,；同時232串口線一端連接轉(zhuǎn)換器，另一端連接電腦,，轉(zhuǎn)換器電源口接上12 V直流電源,，RS485轉(zhuǎn)換器可由P,、G線給表頭單片機模塊上電，指令信號則由A,、B信號線傳遞,，因此在計算機中用直讀表通信軟件即可讀得表數(shù)據(jù)。
2 軟件設(shè)計
　讀表軟件的主要功能是通過對軟件界面窗口按鈕的操作,，設(shè)置串口通信參數(shù),、查詢表的通信情況和表的數(shù)據(jù)信息等，包括上位機與表之間發(fā)送,、接收指令的顯示,；查詢表的類型，實時讀取表的數(shù)據(jù),、密碼,、地址編碼；修改表的地址編碼,、密碼和開關(guān)閥門狀態(tài),。
　本軟件依據(jù)硬件設(shè)備廠家配套的通信協(xié)議進行相應(yīng)開發(fā)，此數(shù)據(jù)通信協(xié)議適用于RS485型/Mbus型直讀水表,、RS485型氣表,、RS485型電表和總線制光電直讀直飲水表，采用異步串行方式（一位起始位/八位數(shù)據(jù)位/兩位停止位/無奇偶校驗/波特率2 400）,，采用CRC-CCITT（循環(huán)冗余碼）檢驗技術(shù),，保證通信數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、可靠,。通信用數(shù)據(jù)包以“數(shù)據(jù)包頭”開頭,，“數(shù)據(jù)包尾”結(jié)尾。從上位機到表的發(fā)送指令以及從表到上位機的返回指令格式如表1,、表2所示,。其中，CRC校驗碼為有效數(shù)據(jù)的校驗碼,。CRC校驗數(shù)據(jù)長度為2 B,，CRC—CCITT是一個17位生成多項式G＝[1 0001 0000 0010 0001]，用多項式形式表示為G（x）＝x16＋x12＋x5＋1,，由它產(chǎn)生的檢驗碼R的二進制位數(shù)是16 bit（2 B）,。

　根據(jù)流程圖，具體設(shè)計步驟如下：
?。?）建立項目,，打開VC＋＋6.0，建立一個基于對話框的MFC應(yīng)用程序COMTOOL,，在項目中插入MSComm控件,，對于軟件界面的設(shè)計,，在VC下運用dialog對話框，可以拖拽控件,，對控件布局,，極為方便[2]；
?。?）在對話框中添加發(fā)送和接收數(shù)據(jù)框,。向主對話框中添加兩個編輯框，一個用于顯示接收數(shù)據(jù)包,，ID為IDC_ReceiveEdit,；另一個用于輸入發(fā)送數(shù)據(jù)，ID為IDC_SendEdit,；再添加一個按鈕,，功能是按一次就把發(fā)送編輯框中的內(nèi)容發(fā)送一次，將其ID設(shè)為IDC_Send,。再打開ClassWizard－>Member Viariables選項卡,，選擇CSCommTestDlg類，為IDC_ReceiveEdit添加CString變量m_strReceive,，為IDC_SendEdit添加CString變量m_strSend,。說明：m_strReceive和m_strSend分別用來放入接收和發(fā)送的字符數(shù)據(jù)。
?。?）設(shè)置串口參數(shù)和打開串口。串口參數(shù)設(shè)置區(qū)的設(shè)計是關(guān)鍵環(huán)節(jié),，在操作軟件時,，只有正確的設(shè)置好串口的配置參數(shù)，才能保證串行口的正常通信,。同時需要設(shè)計一個按鈕來打開串口,，在界面做一個“打開串口”按鈕，點擊此按鈕打開串口時,，同時會顯示串口參數(shù)的配置信息,。
　串口參數(shù)設(shè)置區(qū)的設(shè)計主要是向主對話框界面中添加以上參數(shù)相應(yīng)的編輯框，并將編輯框命名相應(yīng)的參數(shù),，把串口選擇,、波特率、數(shù)據(jù)位,、停止位和校驗位等編輯框拖拽在一個顯示框內(nèi),，命名為“串口設(shè)置”，這樣方便串口參數(shù)的設(shè)置和顯示,，“串口設(shè)置”區(qū)的界面設(shè)計包括：串口選擇,、波特率,、數(shù)據(jù)位、停止位和校驗位的設(shè)置,。向主對話框界面中添加以上參數(shù)相應(yīng)的編輯框,，在工程COMTOOL的主程序文件中對串口選擇、波特率,、數(shù)據(jù)位,、停止位和校驗位進行初值定義，程序如下：
　int BaudRate[]={300,，600,，1 200，2 400,，4 800,，9 600，14 400,，19 200,，38 400，56 000,，57 600,，115 200，230 400,，460 800,，921 600}；
　int ParitySelNum=5,；
　CString Parity[]={_T（"None"）,，_T（"Odd"），_T（"Even"）,，_T（"Mark"）,，_T（"Space"）}；
　int DataBits[]={5,，6,，7，8},；
　int StopBits[]={1,，2}；
　在指令發(fā)送,、接收編輯框和串口參數(shù)配置設(shè)計完成后,，在軟件界面上設(shè)計一個用來決定串口通信開和關(guān)的按鈕，即Push Button控制鍵，將其命名為“打開串口/關(guān)閉串口”按鈕,。在該按鈕的處理函數(shù)中打開串口,，即在相應(yīng)的處理函數(shù)OnOpenClose（）中添代碼即可實現(xiàn)按鈕功能。
?。?）構(gòu)造發(fā)送指令,。在串行通信的情況下，由于表的基本數(shù)據(jù)信息會以數(shù)據(jù)包的形式傳送,，為了上位機能獲取表的數(shù)據(jù)信息,，因此在程序設(shè)計起初階段必須構(gòu)造相應(yīng)的發(fā)送指令，使表頭模塊返回對應(yīng)的數(shù)據(jù)信息包（即返回指令）,。先為發(fā)送按鈕添加一個單擊消息即BN_CLICKED處理函數(shù),，打開ClassWizard－>Message Maps，選擇類CSCommTestDlg,，選擇IDC_BUTTON_MANUALSEND,，雙擊BN_CLICKED添加OnSend（）函數(shù)，并在函數(shù)中添加發(fā)送數(shù)據(jù)功能代碼,，現(xiàn)在可以連接設(shè)備測試軟件是否能發(fā)送和接收指令,，配置好串口參數(shù)，點擊發(fā)送按鈕,，如數(shù)據(jù)通信成功,，進行下一步[3]。
　不同的功能按鈕對應(yīng)不同的發(fā)送指令,，將每個按鈕賦予一個變量參數(shù),，當(dāng)按鈕操作一次，設(shè)定的發(fā)送指令字符串便賦給變量參數(shù),，同時發(fā)送指令數(shù)據(jù)包就發(fā)送出去,，因此才能完成軟件的讀取表讀數(shù)、改寫表地址等不同功能,。例如“手動讀表”按鈕的功能代碼如下：
CString temp；
    rec_w=1,；    
    UpdateData（true）,；
    m_strSend = _T（""）；
    m_strReceive = _T（""）,；
    if（m_strStatus=="關(guān)閉"）
    {
        AfxMessageBox（"請首先打開串口"）,；
        return；
    }    
    m_strSend=_T（"FE FE FE 42 42 42 42 53 FF FF FF FF 52 2D 3E 45"）,；
    ClearBuffer（）,；
    temp=m_strSend；
    temp=ChangeCharstr2Hexstr（temp）；
    m_SerialPort.WriteToPort（temp.GetBuffer（temp.GetLength（））,，temp.GetLength（））,；
    m_nSendBytes+=temp.GetLength（）；
    m_strSendBytes.Format（"%d",，m_nSendBytes）,；
    UpdateData（false）；
　為了實現(xiàn)對表不同的數(shù)據(jù)信息的讀取,，即為了發(fā)送不同的指令從而獲取相應(yīng)不同的返回數(shù)據(jù)包,，軟件界面上會設(shè)計不同的功能按鈕，如“手工讀表”,、“地址設(shè)置”,、“密碼設(shè)置”等，每個功能按鈕會有不同的發(fā)送指令,，這樣就能實現(xiàn)不同的功能,。每個按鈕的處理函數(shù)中會設(shè)計相應(yīng)的發(fā)送指令。例如：m_strSend=_T（"FE FE FE 42 42 42 42 53 FF FF FF FF 52 2D 3E 45"）這條廣播讀表指令以字符串形式賦值給“手動讀表”按鈕的變量參數(shù)m_strSend,，這樣每當(dāng)操作“手動讀表”或其他按鈕,，就會發(fā)送一條指令。
?。?）CRC校驗,。點擊發(fā)送指令按鈕，每發(fā)送一條指令,，正常情況下表模塊會返回一條指令,。在主體程序的設(shè)計中，這里添加一個接收返回數(shù)據(jù)包的功能區(qū),，將返回的指令數(shù)據(jù)包暫時存儲,，以便對其進行CRC校驗，判斷返回的數(shù)據(jù)包是否是有效數(shù)據(jù),。CRC校驗環(huán)節(jié)是為了測試返回數(shù)據(jù)包是否是所需要的有效返回指令,，即是否是發(fā)送指令對應(yīng)的返回指令，實現(xiàn)CRC校驗環(huán)節(jié)的主要程序段如下：
CrcA=s[0],；
CrcB=s[1],；
CrcC=s[2]；
  for（i=2,；i<j,；i++）
   {
    CRC（&CrcA，&CrcB,，&CrcC）,；
    CrcC=s[i+1],；
   }
  s[j]=CrcA；                        
  s[j+1]=CrcB,；
?。?）解析數(shù)據(jù)包程序。在CRC校驗無誤后,，才對返回的數(shù)據(jù)包進行解析,，故實現(xiàn)解析功能的程序設(shè)計是本設(shè)計的重要一環(huán)，解析的目的是將返回數(shù)據(jù)包中的有效數(shù)據(jù)段轉(zhuǎn)換成表的相應(yīng)信息,，并正確地顯示在軟件界面上,。如實現(xiàn)地址改寫的主要解析程序如下所示：
CString temp=_T（""），temp2,；
    GetDlgItemText（IDC_AddrEdit,，temp）；
    UpdateData（true）,；
   rec_w=2,；
    m_strSend=_T（""）；
    m_strReceive=_T（""）,；
    ChangeHexstr（temp,， New_data）；
   for（int j=0,；j<4,；j++）
       NewSend[13+j]=New_data[3-j]；//獲取新地址
    for（j=0,；j<4,；j++）
        NewSend[8+j]=Rec_data[j+5]；//獲取舊地址
    getCRCCCITT（&NewSend[8] ,，result ,， 9）；//獲取CRC
    NewSend[17]=result[0],；
   NewSend[18]=result[1],；
    for（ j=0；j<20,；j++）
    m_strSend+=DevideHexChar（NewSend[j]）+_T（" "）,；
    temp2=m_strSend；
    temp2=ChangeCharstr2Hexstr（temp2）,；
    ClearBuffer（）；
    m_SerialPort.WriteToPort（temp2.GetBuffer（temp2.GetLength（））,，temp2.GetLength（））,；
    UpdateData（false）；
　（7）添加表數(shù)據(jù)顯示框和設(shè)置按鈕,。為了清楚反映表的數(shù)據(jù)信息,，故設(shè)在軟件界面上添加不同的數(shù)據(jù)顯示框，也是設(shè)計的一部分,?；就ㄐ懦晒螅驮趯υ捒蛑刑砑影l(fā)送和接收數(shù)據(jù)框類似,，添加表的數(shù)據(jù)顯示框,，并對每個顯示框設(shè)置函數(shù)變量，變量的值就是表的數(shù)據(jù),；添加表的設(shè)置按鈕,，如“地址設(shè)置”等按鈕，并添加相應(yīng)的處理函數(shù),，在處理函數(shù)中編寫代碼就能實現(xiàn)按鈕的相應(yīng)功能,。
　（8）解析重置和清空緩存,。程序設(shè)計中,，“解析重置，緩存清空”這一環(huán)節(jié)的設(shè)計是為了在一次通信結(jié)束,，表的數(shù)據(jù)正確顯示后,，將緩存數(shù)據(jù)包的功能區(qū)清空，以便下一次通信返回數(shù)據(jù)包的緩存,，從而使軟件能夠多次,、反復(fù)地對表模塊發(fā)送相同或不同指令，快捷地完成“讀表”,、“修改地址”等各種功能,。這里在“解析重置”的設(shè)計中參數(shù)rec_w起到關(guān)鍵作用。例如,，在“手動讀表”中rec_w=1,，同時對應(yīng)這條發(fā)送指令的解析代碼中也將rec_w=1，故不同的發(fā)送指令會有不同的解析函數(shù)段,，這樣,，完成一次讀表操作后需要將rec_w的值重置為0，以便下次rec_w重新賦值進行不同的操作,。而對于“緩存清空”的代碼設(shè)計如下所示：
void CCOMTOOLDlg：：ClearBuffer（）//接收清零
{
    for（int i=0,；i<30；i++）
    {
        All_data[i]=0x00,；
        Rec_data[i]=0x00,；
    }
    m_strReceive="",；
}
　如程序設(shè)計流程圖所示，基于這種設(shè)計思想,，實際操作時軟件的工作流程如下：程序配置好通信串口參數(shù)后,，一直處于等待OnComm事件狀態(tài)。上位機需要讀取表的數(shù)據(jù)時,，通過讀表軟件發(fā)送一條讀表指令數(shù)據(jù)包,，當(dāng)接收到表模塊返回的數(shù)據(jù)包后放入程序中的緩存功能函數(shù)中，再經(jīng)過CRC校驗返回數(shù)據(jù)包是否正確,，校驗成功后才調(diào)用解析子函數(shù)[4],，對接收指令數(shù)據(jù)包進行解析，然后將解析出的表的參數(shù)完整顯示在讀表軟件界面上,，最后將解析函數(shù)重置并將緩存功能函數(shù)中數(shù)據(jù)清空,，結(jié)束本次數(shù)據(jù)通信。
3 測試結(jié)果分析
　經(jīng)過調(diào)試運行成功后,，設(shè)計好的界面如圖3所示,。

　從圖3中可以看到，使用該軟件調(diào)試串口通信,、讀取表數(shù)據(jù)非常方便,、直觀。當(dāng)連接好表等相關(guān)設(shè)備時,，用戶根據(jù)實際情況選擇相應(yīng)的串行端口,，設(shè)定所需的波特率（在此選用2 400），再設(shè)置奇偶校驗位,、數(shù)據(jù)位,、停止位；點擊“串口打開”按鈕串口便打開,，再點擊“手工讀表”便可以進行指令的傳送和接收,，并能正確顯示表的讀數(shù)、地址等相關(guān)信息,；當(dāng)在表與上位機通信正常情況下,，點擊“地址設(shè)置”按鈕便可以將表的地址更改；“密碼設(shè)置”等按鈕的操作與“地址設(shè)置”類似,，并且實現(xiàn)其相應(yīng)的功能,。同時，可以通過“清空顯示”按鈕清除接收數(shù)據(jù)在接收文本框中的顯示,。
　本軟件經(jīng)過測試后可以進行上位機與表之間數(shù)據(jù)包的發(fā)送與接收,，并能正確解析出返回指令中表的實時數(shù)據(jù)，如表的讀數(shù),，表的地址等表的信息清楚地顯示在軟件界面上,；同時,，表地址的重新設(shè)置，表密碼的修改等功能均能實現(xiàn),。軟件適用于常見的RS485型/Mbus型水表、RS485型氣表和RS485型電表,，對遠(yuǎn)傳抄表系統(tǒng)的維護和安裝工作有一定的現(xiàn)實意義,。
參考文獻
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