串行232接口與USB接口的轉(zhuǎn)接口設(shè)計(jì)

1緒論

1.1USB轉(zhuǎn)RS232應(yīng)用價(jià)值

USB自從1994年推出以來(lái)，逐漸得到了廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在的計(jì)算機(jī)都配備有USB

接口。USB具有傳輸速度快，使用方便，支持熱插拔，連接靈活，獨(dú)立供電等優(yōu)點(diǎn)，

可以連接鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、打印機(jī)、掃描儀、攝像頭、閃存盤(pán)、手機(jī)等幾乎所有的外部設(shè)

備。正是由于USB的強(qiáng)大功能，使原來(lái)流行的RS-232接口逐漸退出了市場(chǎng)，現(xiàn)在很

多新型的計(jì)算機(jī)甚至不帶有串口。但是RS-232可以做很多USB無(wú)法進(jìn)行的工作；而

且目前尚有很多外圍設(shè)備,如打印機(jī)，Modem,傳真機(jī)仍是用串口連接的,計(jì)算機(jī)如

果不帶串口或者串口數(shù)量少就會(huì)給使用者帶來(lái)極大的不便。所以設(shè)計(jì)出一種USB轉(zhuǎn)

RS232的設(shè)備是非常具有實(shí)用價(jià)值的，它可以滿足某些沒(méi)有串口或者串口數(shù)量少的計(jì)

算機(jī)對(duì)串口通信的需求，

USB轉(zhuǎn)RS232通信線可使你在串口和USB接口之間非常容易地建立可靠的連接，

通過(guò)利用USB接口具有的即插即用和熱插拔的功能給串口外圍設(shè)備提供非常容易使

用的環(huán)境。它的設(shè)計(jì)可以輕松實(shí)現(xiàn)USB接口到通用串口之間的轉(zhuǎn)換，為沒(méi)有串口的計(jì)

算機(jī)提供快速的通道，而且其傳輸速率高達(dá)1Mbps以上[1].

1.2現(xiàn)有USB轉(zhuǎn)RS232專用芯片介紹

隨著新型的計(jì)算機(jī)的串口數(shù)量逐漸減少，用戶對(duì)于USB轉(zhuǎn)RS232通信線的要求也

在不斷的增加。許多芯片制造商陸續(xù)推出不同功能的USB轉(zhuǎn)S232專用芯片，用來(lái)滿

足廣大用戶的需求。一下是現(xiàn)在市面上比較流行的幾種USB轉(zhuǎn)RS232專用芯片。

(DPL2303芯片一：臺(tái)灣玖旺科技公司推出。兼容USB1.1規(guī)格；通信速率最高為

1.5Mbps；內(nèi)含USBL1全雙工收發(fā)器；支持RS232串行接口。

(2)CJS1O15芯片：深圳金鑫電子科技公司推出。兼容USB2.0規(guī)格；使用USB

全速通信(12Mbps)；內(nèi)含USB2.0全雙工收發(fā)器，48MHz晶振。

(3)FT232BM芯片：FTDI公司推出。同時(shí)兼容USB2.0和USB1.1規(guī)格；適合

任意波特率的數(shù)據(jù)傳輸；內(nèi)置EEPROM,可在線編程。

2通信基本原理

2.1USB總線

2.1.1USB特點(diǎn)及規(guī)范

USB的全稱是UniversalSerialBus,是由Intel、Microsoft等公司在1994年聯(lián)合

推出的通用串行總線。USB具有以下特點(diǎn)：

(1)具有熱拔插和即插即用功能。

(2)傳輸速度快,提供低速(1.5Mbps)、全速(12Mbps)、高速(480Mbps)3中數(shù)據(jù)

傳輸速率。

(3)支持異步傳輸和同步傳輸兩種傳輸方式。

(4)數(shù)據(jù)傳輸可靠，具有較強(qiáng)糾錯(cuò)功能。

(5)使用方便，易于擴(kuò)展。理論上可同時(shí)接127個(gè)外設(shè)。

(6)可提供最大電壓5V,最大電流500mA[2]。

USB有兩個(gè)版本，USB1.1和USB2.0。前者最高數(shù)據(jù)傳輸速率為12Mbps,后者

的最高數(shù)據(jù)傳輸速率為480Mbps。二者的物理接口完全一致，數(shù)據(jù)傳輸率上的差別完

全由PC的USBhost控制器以及USB設(shè)備決定。USB2.0規(guī)范是由USB1.1規(guī)范演變

而來(lái)的。它的傳輸速率足以滿足大多數(shù)外設(shè)的速率要求。USB2.0中的“增強(qiáng)主機(jī)控

制器接口”(EHCI)定義了一個(gè)與USB1.1相兼容的架構(gòu)。它既可以驅(qū)動(dòng)USB2.0也

可以驅(qū)動(dòng)USBL1。換言之，所有支持USB1.1的設(shè)備都可以直接在USB2.0的接口

上使用而不必?fù)?dān)心兼容性問(wèn)題。

2.1.2USB電氣特性

USB接口傳送信號(hào)和電源是通過(guò)一種四線的電纜，圖2-1中的D-和D+兩根線是

用來(lái)傳送差動(dòng)數(shù)據(jù)；而VBUS、GND二條線，向設(shè)備提供+5V電源。

USB引腳編號(hào)和導(dǎo)線顏色見(jiàn)表2-1o

圖2-1

管腳號(hào)信號(hào)分配導(dǎo)線顏色

1VBUSC+5V電源）紅

2【)-(反相數(shù)據(jù))白

3D+(正相數(shù)據(jù))綠

4GND（地）黑

表2-1

2.2RS-232C總線

2.2.1RS-232串口概述。

RS-232是一種串行通信總線標(biāo)準(zhǔn)，是數(shù)據(jù)終端設(shè)備1pc

14

2TYR

b1AM

1$

(DTE)和數(shù)據(jù)通信設(shè)備(DC玲之間的標(biāo)準(zhǔn)接口，它是1969Pq

一

16bKAL）

年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)和BELL等公司一起開(kāi)發(fā)的通■4RT。

17

V

SPTC

w■一

18V1o

Pq

信協(xié)議。但是這個(gè)協(xié)議僅僅保證了硬件兼容而沒(méi)有軟件兼6nep

19

W一

容。當(dāng)用它進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，由于線路的損耗和噪聲的干20■

DTR▼

■8r【)

21

擾方面的原因，傳輸?shù)木嚯x一般都不超過(guò)15米。如果在9

22■

RI▼10

5

傳輸終端之間加上Modem,數(shù)據(jù)可以在世界范圍內(nèi)傳播23q

PII

245

[3]/X12

o25q

713

RS-232具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：

(1)應(yīng)用廣泛，可以做很多USB無(wú)法進(jìn)行的工作。

(2)傳輸距離長(zhǎng),可以達(dá)到12米。圖2-2

(3)對(duì)于雙向連接，只需要3條導(dǎo)線，節(jié)約了成本。

RS-232c接口通向外部的連接器是一種標(biāo)準(zhǔn)的“D”型保護(hù)殼的25針插頭(見(jiàn)圖

2-2)o25個(gè)插腳定義了22個(gè)(見(jiàn)表2-2)。這22個(gè)信道分為兩個(gè)信道組：一個(gè)主信道

組(標(biāo)有)和一個(gè)短信道組，大多數(shù)微機(jī)通信系統(tǒng)僅使用主信道組的信號(hào)線。

表2-2：DB-25插腳功能說(shuō)明

插腳號(hào)插腳功能

*1保護(hù)地(FG)

*2發(fā)送數(shù)據(jù)(TXD)

*3接收數(shù)據(jù)(RXD)

*4請(qǐng)求發(fā)送（RTS）

*5允許發(fā)送（CTS）

*6信號(hào)通訊設(shè)備（DCE）準(zhǔn)備好（DSR）

*7信號(hào)地（SG）

*8數(shù)據(jù)載體檢測(cè)（DCD）

9（保留供數(shù)據(jù)通信設(shè)備測(cè)試）

10（保留供數(shù)據(jù)通信設(shè)備測(cè)試）

11未定義

12（輔信道）數(shù)據(jù)載體檢測(cè)（DCD）

13（輔信道）清除發(fā)送（CTS）

14（輔信道）發(fā)送數(shù)據(jù)（TXD）

*15發(fā)送信用單元定時(shí)（DCE為源）

16（輔信道）接收數(shù)據(jù)（RXD）

*17接收信號(hào)單元定時(shí)（DCE為源）

*18未定義

19（輔信道）請(qǐng)求發(fā)送（RTS）

*20數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好（DTR）

*21信號(hào)質(zhì)量檢測(cè)

*22振鈴指示很1）

*23數(shù)據(jù)信號(hào)速率選擇（DTE/DCE為源）

*24發(fā)送信號(hào)單元定時(shí)（DTE為源）

25未定義

但是在通信時(shí)，并非所有的主信道組的信號(hào)腳都要連接上。

在微機(jī)通信中，通常使用的RS-232接口信號(hào)只有9根引腳（如

圖2-3）,連接上這9根引腳線，便可實(shí)現(xiàn)正常的串行通信。

這9根引腳的定義見(jiàn)表2-3。

圖2-3

表2-3：DB-9插腳功能說(shuō)明

引腳號(hào)符號(hào)方向功能

1DCD輸入數(shù)據(jù)載體檢測(cè)

2RXD輸入接收數(shù)據(jù)

3TXD榆出發(fā)送數(shù)據(jù)

4DTR輸出數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好

5SG信號(hào)地

6DSR輸入信號(hào)通信設(shè)備準(zhǔn)備好

7RTS輸出請(qǐng)求發(fā)送

8CTS榆入清除發(fā)送

9RI輸入振鈴指示

2.2.2RS-232電氣特性

在TXD和RXD上：

邏輯1=3V?-15V。

邏輯0=+3V?+15V。

在RTS、CTS、DSR、DTR和DCD等控制線上：

信號(hào)有效（接通狀態(tài)）=+3V?+15V。

信號(hào)無(wú)效（斷開(kāi)狀態(tài)）=-3V?-15V。

對(duì)于介于-3V?+3V之間的電壓出于模糊區(qū)，即可能會(huì)被視為邏輯0,也可能被視為

邏輯1,這會(huì)使通信時(shí)產(chǎn)生大量誤碼，所以這個(gè)范圍的電壓是不允許出現(xiàn)的。

2.2.3串口通信速率

在串行通信中，用“波特率”來(lái)描述數(shù)據(jù)的傳輸速率.所謂波特率，即每秒鐘傳送

的二進(jìn)制位數(shù)，其單位為“bps”.國(guó)際上規(guī)定了一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)波特率系列：110bps、300bps、

600bps>1200bps、1800bps2400bps>4800bps、9600bps>14.4Kbps、19.2Kbps>

28.8Kbps、33.6Kbps、56Kbps等。大多數(shù)串行接口電路的接收波特率和發(fā)送波特率

可以分別設(shè)置，但接收方的接收波特率必須與發(fā)送方的發(fā)送波特率相同，這樣正確的

通信才能建立。

2.2.4RS-232串口通信基本接線方法

串口之間通信時(shí)，若距離小于12米的時(shí)候，可以用電纜線直接連接標(biāo)準(zhǔn)RS-232

接口；若距離較遠(yuǎn)時(shí)，需要附加調(diào)制解調(diào)器。最為簡(jiǎn)單且常用的是三線制接法，即地

線，接收數(shù)據(jù)線和發(fā)送數(shù)據(jù)線。具體連接方法如表2-4所示。

表2-4：RS-232串口通信基本接線方法

9針-9針25-25針9-25針

232322

323233

557757

3總體設(shè)計(jì)方案

3.1通信總圖

上圖是一個(gè)簡(jiǎn)單的以USB轉(zhuǎn)RS232通信線連接計(jì)算機(jī)USB口和外設(shè)的串口進(jìn)行通

信的示意圖，其中的USBtoRS232數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊和電平轉(zhuǎn)換模塊是本論文需要設(shè)計(jì)

的硬件部分，串口通信程序是本論文需要設(shè)計(jì)的軟件部分。

3.2通信模塊介紹

計(jì)算機(jī)：計(jì)算機(jī)作為通信的主控制器，運(yùn)行底層串口通信程序和頂層的應(yīng)用程序

（棋盤(pán)控制程序等），通過(guò)其自身的USB接口傳送數(shù)據(jù)和指令，控制通信的開(kāi)始和結(jié)

束。

USBtoRS232數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊：由臺(tái)灣玖旺科技公司的PL2303專用轉(zhuǎn)換芯片和?

些外圍的電阻和電容構(gòu)成。主要功能是進(jìn)行USB類型的數(shù)據(jù)和RS232類型的數(shù)據(jù)相

互轉(zhuǎn)換和雙向傳輸。

電平轉(zhuǎn)換模塊：由MAX公司的MAX213cAi電平轉(zhuǎn)換芯片和一些外圍電容構(gòu)成。

主要工作是將RS232電平和TTL/CMOS電平進(jìn)行相互的轉(zhuǎn)換，保證電氣特性匹配。

外圍設(shè)備:是一些以串行端口作為通信接口的設(shè)備，比如像打印機(jī)、Modem和

傳真機(jī)等。

4硬件設(shè)計(jì)

4.1PL2303芯片介紹

PL23O3是臺(tái)灣旺玖科技公司推出的一款USB轉(zhuǎn)RS232專用芯片。它完全兼容

USB1.1規(guī)范；支持RS-232串行接口；具備自動(dòng)握手功能；具有雙向數(shù)據(jù)流緩沖器和

片上USB收發(fā)滯；傳輸速率超過(guò)lMbps[4]。其內(nèi)部模塊結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。

圖4T：PL2303內(nèi)部結(jié)構(gòu)

A

USBPort

PL2303芯片有28個(gè)引腳，采用SSOP28封裝，具有體積小，價(jià)格便宜，應(yīng)用簡(jiǎn)

便等優(yōu)點(diǎn)。其引腳功能描述如表4-1。

表41：PL2303引腳功能

引腳號(hào)名稱類型描述

1TXD0向聿口輸出數(shù)據(jù)

2DTR_NO數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好

3RTS_N0請(qǐng)求發(fā)送

4VDD_232pRS-232電源

5RXDI從串口榆入數(shù)據(jù)

6RI_NI振鈴指示

7GNDP地信號(hào)

8VDDP電源信號(hào)

9DSR_NI數(shù)據(jù)通信設(shè)備準(zhǔn)備好

10DCD_NI數(shù)據(jù)載體檢測(cè)

11CTS_NI允許發(fā)送

12SHTD_NO關(guān)閉RS232收發(fā)器

13EE_CLKI/O串行只讀存儲(chǔ)器時(shí)鐘

14EE.DATAI/O串行只讀存儲(chǔ)器數(shù)據(jù)信號(hào)

15DPI/OUSB數(shù)據(jù)加信號(hào)

16DMI/OUSB數(shù)據(jù)減信與

17VDD_3V3O內(nèi)部巳壓調(diào)節(jié)器3.3伏電壓輸出

18GND_3V3P3.3伏電壓地端

19RESETI系統(tǒng)重啟

20VDDP電源

21GNDP地

22TRI.MODEIRS232三態(tài)輸出控制

23LD_MODEI負(fù)載模式

24VDD_PLLP鎖相環(huán)5伏電源

25GND_PLLP鎖相環(huán)地端

26PLL_TESTI鎖相環(huán)測(cè)試模式控制

27OSC1I晶振輸入端

28OSC20晶振輸出端

由于電子棋盤(pán)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸速率要求不高，所以采用USB1.1規(guī)范的轉(zhuǎn)換芯片，足

以滿足串口要求，進(jìn)而正常實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能。

4.2電平介紹

4.2.1TTL電平標(biāo)準(zhǔn)

TTL電平：Transistor-TransistorLogic晶體管-晶體管邏輯電平，采用正邏輯,

其邏輯電平標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表4-2.

表4-2：TTL電平標(biāo)準(zhǔn)

邏揖1邏輯0

輸入電壓>=2V<=0.8V

與俞出電壓>=2.4V<=0.5V

電源電壓5V

4.2.2CMOS電平標(biāo)準(zhǔn)

CMOS電平：互補(bǔ)型金屬氧化物半導(dǎo)體電平，采用正邏輯，其邏輯電平標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表

4一3。

表4-3：CMOS電平標(biāo)準(zhǔn)

邏輯1邏輯0

輸入電壓>=3.5V<=1.5V

輸出電壓>=4.5V<=0.5V

電源電壓5V

4.2.3RS-232電平標(biāo)準(zhǔn)

RS-232電平是采用的是負(fù)邏輯，其邏輯電平標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表4-4。

表4-4：RS232電平標(biāo)準(zhǔn)

邏輯1邏輯0

輸入電壓-3V-15V+3V-+15V

輸出電壓-3V-15V+3V-+15V

4.3MAX213cAi芯片介紹

由于PL2303轉(zhuǎn)換芯片的輸入輸出電壓要求TTL/CMOS電平，所以需要在RS232

接口與PL2303芯片之間進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，才能滿足電路正常運(yùn)行的要求。本電平轉(zhuǎn)換

電路采用MAX213CAI芯片來(lái)達(dá)到電平轉(zhuǎn)換的目的。MAX213cAi芯片是由MAXIM公司

推出的，專門(mén)用于RS232電平轉(zhuǎn)換到TTL/CMOS電平的專用芯片。

MAX213CAI具有以下特點(diǎn)：符合EIA/TIA-232E規(guī)范;外接電容范圍0.1uF?1OuF；

數(shù)據(jù)傳輸速率20Kbits/sec；具有4個(gè)RS232電平驅(qū)動(dòng)器和5個(gè)RS232電平接收器；

TTL/CMOS接收器三態(tài)輸出［5］。其內(nèi)部原理圖及封裝如圖4-2。

IOPVILW

T叵

30lJI

110111叵

2aJ咖I

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*叵

叵

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10u123一

R1IN叵

MAX213藥R4?,-

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二

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c1.畫(huà)

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13四C2.

C?.

另

151

?ACHVFINSHUIDDV^

圖4-2

4.4硬件電路設(shè)計(jì)框圖

4.5硬件電路設(shè)計(jì)具體實(shí)現(xiàn)方案

4.5.1USB接口與PL2303芯片連線情況

USB接口的D.（引腳2）數(shù)據(jù)線連接PL2303芯片的DM端（引腳16）

USB接口的D+（引腳3）數(shù)據(jù)線連接PL2303芯片的DP端（引腳15）

這樣就建立了USB接口到PL2303轉(zhuǎn)換芯片的電氣連接，布線時(shí)應(yīng)該注意PL2303

芯片與USB接口的距離應(yīng)該盡量的短；而且D+和D-差分?jǐn)?shù)據(jù)線的長(zhǎng)度要盡量保持一

致，這樣可以避免了差分?jǐn)?shù)據(jù)線阻抗的不連續(xù)性；在繪制差分?jǐn)?shù)據(jù)線時(shí)，必須使用

45°彎角或圓弧彎角來(lái)代替90。彎角。

4.5.2PL2303芯片與MAX213芯片連線情況

下面三根導(dǎo)線是RS232串口通信的輸出線,PL2303先轉(zhuǎn)換從USB端接收到的數(shù)

據(jù)，然后把數(shù)據(jù)發(fā)送到MAX213芯片進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，最后數(shù)據(jù)傳送到RS232接口并

輸出。

PL2303芯片,的DTR_N端（引腳2）連接MAX213芯片的引腳7（RS232電平驅(qū)動(dòng)器

T1的輸入端）

PL2303芯片的TXD端（引腳1）連接MAX213芯片的引腳6（RS232電平驅(qū)動(dòng)器

T2的輸入端）

PL2303芯片的RTS_N端（引腳3）連接MAX213芯片的引腳2KRS232電平驅(qū)動(dòng)

器T4的輸入端）

下面五根導(dǎo)線是RS232串口通信的輸入線,RS232接口傳送的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)MAX213

芯片把電平轉(zhuǎn)換成TTUCMOS電平，然后傳送到PL2303的下列五個(gè)引腳，數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)

PL2303轉(zhuǎn)換成USB類型的數(shù)據(jù)后，最終傳送到USB接口。

PL2303芯片的CTS_N端（引腳11）連接MAX213芯片的引腳8（RS232電平接收

器R1的輸出端）

PL2303芯片的DSR_N端（引腳9）連接MAX213芯片的引腳5（RS232電平接收

器R2的輸出端）

PL2303芯片的DCD_N端（引腳10）連接MAX213芯片的引腳26（13232電平接

收器R3的輸出端）

PL2303芯片的RI_N端（引腳6）連接MAX213芯片的引腳22（RS232電平接收器

R4的輸出端）

PL2303芯片的RXD端（引腳5）連接MAX213芯片的引腳19（RS232電平接收器

R5的輸出端）

4.5.3MAX213芯片與9針RS232接口連線情況

MAX213芯片的引腳2（RS232電平驅(qū)動(dòng)港T1的輸出端）連接RS232接口的DTR

端（引腳4）

MAX213芯片的引腳3CRS232電平驅(qū)動(dòng)器T2的輸出端）連接RS232接口的TXD

端（引腳3）

MAX213芯片的引腳28（RS232電平驅(qū)動(dòng)器T4的輸出端）連接RS232接口的RTS

端（引腳7）

MAX213芯片的引腳9（RS232電平接收器R1的輸入端）連接RS232接口的CTS

端（引腳8）

MAX2I3芯片的引腳4（RS232電平接收器R2的輸入端）連接RS232接口的DSR

端（引腳6）

MAX213芯片的引腳27（RS232電平接收器R3的輸入端）連接RS232接口的CD

端（引腳1）

MAX2I3芯片的引腳23（RS232電平接收器R4的輸入端）連接RS232接口的RI

端（引腳9）

MAX213芯片的引腳18（RS232電平接收器R5的輸入端）連接RS232接口的RXD

端（引腳2）

除了上面的硬件連接外，本硬件電路還需在PL2303芯片的DSR_N、DCD_N和

CTS_N引腳上鏈接有220K的上拉電阻，并接到5Y電源。這樣一旦USB轉(zhuǎn)RS232通

信線連接到計(jì)算機(jī)的USB接口，接口就會(huì)對(duì)通信線供電，DSR_N>DCD_N和CTS_N

引腳將會(huì)被上拉成高電平。這就通知計(jì)算機(jī)已經(jīng)和USB轉(zhuǎn)RS232通信線建立了連接，

并且可以發(fā)送數(shù)據(jù)了。這三個(gè)上拉電阻的作用就是使計(jì)算機(jī)與USB轉(zhuǎn)RS232通信線

建立了電氣上的連接。具體電路圖及PCB版圖見(jiàn)附錄一和附錄二。

4.6硬件電路測(cè)試結(jié)果

把制作完成后的USB轉(zhuǎn)RS232通信線的USB接口一端插入到計(jì)算機(jī)的USB接

口，計(jì)算機(jī)則會(huì)自動(dòng)檢測(cè)出這個(gè)新的硬件，并在“設(shè)備管理器”中可以查詢到這個(gè)硬

件。由于PL2303已經(jīng)將USB接口轉(zhuǎn)換成了.一_

白3端口（COM和LPT）

?個(gè)虛擬的RS232接口，當(dāng)查詢“設(shè)備管理IgECP打印機(jī)端口QPT1）

?-?■-3/ProlificUSB-to-SerialCommPort（COM5）

器”的“端口”欄時(shí)，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)增|“J通訊端口（COM1）

加了一個(gè)串行端口，而不是一個(gè)USB口，圖4-3

如圖4-3。在圖中可以發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)多了一個(gè)串口——ProlificUSB-to-SerialCommPort

（C0M5）.說(shuō)明計(jì)算機(jī)己經(jīng)識(shí)別了這個(gè)外接電路并巨把這個(gè)它當(dāng)成了一個(gè)串行通信口。

當(dāng)硬件接到不同的計(jì)算機(jī)時(shí)，并不一定都是顯示C0M5字樣，而是根據(jù)不同的計(jì)算

機(jī)的串口數(shù)量而定的，例如某臺(tái)計(jì)算機(jī)只有2個(gè)串口，則會(huì)顯示COM3字樣。

圖4-4

再查看這個(gè)虛擬串口的“屬性”欄中的“端

每秒位數(shù)值）：［96003

口設(shè)置”，可以看見(jiàn)如圖4?4中的設(shè)置。里面顯示

數(shù)據(jù)位6）：［83

了數(shù)據(jù)傳輸速率，數(shù)據(jù)位，奇偶效驗(yàn)位和停止位

奇偶校驗(yàn)也）：悅?cè)齶

等設(shè)置，這對(duì)后續(xù)為該串口編寫(xiě)通信程序是非常

停止位6）：n2

流控制更）：僑3

必要的，編寫(xiě)的通信程序中的設(shè)置必須和“端口設(shè)置”中的設(shè)置完全符合才能實(shí)現(xiàn)正

常的串口通訊。

5軟件設(shè)計(jì)

5.1開(kāi)發(fā)環(huán)境介紹

VisualC++是微軟公司推出的功能強(qiáng)大的編程軟件之一，它是在Windows下進(jìn)行

軟件開(kāi)發(fā)的主要選擇之一。該軟件主要具有以下匚個(gè)特點(diǎn)。

(1)VisualC++的語(yǔ)法符合ANSIC++標(biāo)準(zhǔn)，并且在此基礎(chǔ)上針對(duì)Windows操作系

統(tǒng)的特點(diǎn)增加了一些新的語(yǔ)句。

(2)集成了MFC(MicrosoftFoundationClasses)類庫(kù)，MFC封裝了大量Windows

API(ApplicationProgrammingInterface)函數(shù)和消息，使程序員可以更高效的使用MFC

開(kāi)發(fā)軟件。

⑶提供了MFCApPWizard,可方便的生成程序框架

⑷提供了基于MFC的ClassWizard,可以更高效的對(duì)各種MFC類使用與維護(hù)。

5.2串口編程主要方法

串口編程的資料很多，但由于工程上需求多種多樣，需要根據(jù)不同的條件對(duì)串口

進(jìn)行靈活控制，在實(shí)際應(yīng)用中，分以下三種：

(1)用匯編或標(biāo)準(zhǔn)通訊函數(shù)，往指定端口直接讀寫(xiě)數(shù)據(jù)。

(2)利用VisualStudio提供的MSComm控件。

⑶使用Windows提供的API函數(shù)。

5.3MSComm控件介紹

MSComm控件是專門(mén)用于串行通訊的控件，它提供了一系列標(biāo)準(zhǔn)通信命令的接

口，我們可以通過(guò)它可以建立串口連接、數(shù)據(jù)發(fā)送、命令發(fā)送以及監(jiān)視和響應(yīng)在通信

過(guò)程中的事件和錯(cuò)誤。MSComm控件在串口編程時(shí)非常方便，程序員不必花時(shí)間去

了解復(fù)雜的API函數(shù)。

5.3.1程序中MSComm控件的函數(shù)屬性

(1)CommPort屬性

voidSetCommPort(shortnNewValue)和shortGetCommPort()

該屬性設(shè)置并返回連接的串行端口號(hào)，Windows將會(huì)利用該串口和外界進(jìn)行通

訊。

(2)Settings屬性

voidSetSettings(LPCTSTRIpszNewValue)和CStringGetSettings()

該屬性設(shè)置并返回串口的數(shù)據(jù)傳輸速率，奇偶效驗(yàn)，數(shù)據(jù)比特，停止比特等參數(shù)。

由四個(gè)設(shè)置值組成，格式為：“BBBB,P,D,S\

(3)RThrcshold屬性

voidSetRThrcshold(shortnNewValue)和shortGetRThreshold()

該屬性設(shè)置并返回要接受的字符數(shù)，說(shuō)明在產(chǎn)生OnComm事件之前要接收的字

符數(shù)。

(4)InputLen屬性

voidSetInputLen(shortnNewValue)和shortGetInputLen()

該屬性用于設(shè)置并返回Input屬性從接收緩沖區(qū)讀取的字符數(shù)。

(5)InBufferSize屬性

voidSetInBufferSize(shortnNewValue)和shortGetInBufferSize()

該屬性用于設(shè)置或返回輸入緩沖區(qū)的大小，默認(rèn)為1024字節(jié)。

(6)Input屬性

voidSctlnput(constVARIANT&newValuc)和VARIANTGctlnput()

該屬性表示從接收緩沖區(qū)移走一串字符，將緩沖區(qū)最終收到的數(shù)據(jù)讀入變量。該

屬性在串行端口未打開(kāi)忖不可用，在運(yùn)行時(shí)為只讀。

(7)PortOpen屬性

voidSetPortOpen(BOOLbNewValue)和BOOLGetPortOpen()

該屬性用于打開(kāi)或者關(guān)閉串口。如果bNewValue設(shè)為T(mén)rue,可以打開(kāi)端口；設(shè)

為False時(shí)可以關(guān)閉串口。

(8)OutBufferSize屬性

voidSetOutBufferSize(shortnNewValue)和shortGetOutBufferSize()

該屬性用于設(shè)置或者返回發(fā)送緩沖區(qū)的大小，默認(rèn)值為512字節(jié)。

(9)OutPul屬性

voidSctOutput(constVARIANT&newValuc)和VARIANTGctOutput()

該屬性用于向發(fā)送緩沖區(qū)寫(xiě)數(shù)據(jù)流，在串行端口未打開(kāi)時(shí)不可用，在運(yùn)行時(shí)是只

寫(xiě)的。

(lO)CommEvent屬性

voidSetCommEvent(shortnNewValue)和shortGetCommEvent()

如果在通訊過(guò)程中發(fā)生錯(cuò)誤或事件，將會(huì)引發(fā)OnComm事件并且改變其屬性值。

CommEvcnt屬性值反映錯(cuò)誤或者事件類型，通信程序的設(shè)計(jì)中可以根據(jù)該屬性值執(zhí)

行不同的操作。該屬性在串行端口未打開(kāi)時(shí)不可用，在運(yùn)行時(shí)為只讀。

5.3.2MSComm控件處理通信問(wèn)題方法

MSCoom控件提供了兩種處理通信問(wèn)題的方法：事件驅(qū)動(dòng)法和查詢法。

(1)事件驅(qū)動(dòng)法：當(dāng)串口接受緩沖區(qū)中有字符，或者CD線或RTS線上一個(gè)字符

到達(dá)或一個(gè)事件發(fā)生時(shí)，MSCoom控件可以利用OnComm事件捕獲并處理這些通信

事件。OnComm事件還可以檢查和處理通信錯(cuò)誤。

(2)查詢法：在程序的每個(gè)關(guān)鍵功能執(zhí)行后，通過(guò)檢查CommEvenl屬性的值來(lái)查

詢事件或錯(cuò)誤，只要CommEvcnt屬性的值發(fā)生了變化，就表明一個(gè)通信事件或一個(gè)

錯(cuò)誤發(fā)生了。

5.3.3OnComm事件

MSComm控件只有?個(gè)事件，即OnComm事件。利用MSComm控件編寫(xiě)的通

信程序在運(yùn)行中如果產(chǎn)生事件或錯(cuò)誤，將會(huì)引發(fā)OnComm事件并改變其屬性值，通

過(guò)GelCommEvenl。函數(shù)即可獲得OnComm產(chǎn)生事件或錯(cuò)誤的代碼。在設(shè)計(jì)的程序中

可以通過(guò)CommEvent不同的屬性值來(lái)執(zhí)行不同的操作［6］。

5.4軟件設(shè)計(jì)流程圖

創(chuàng)

建

基

于編

對(duì)譯

話并

框測(cè)

的試

工

作

空

間

5.5軟件設(shè)計(jì)具體方法

5.5.1編輯對(duì)話框圖5-1

控件

的

匾an

abl

國(guó)

：

區(qū)

(1)建立名稱為SerialPort的對(duì)話框工作空間，并在國(guó)

皿

同

TDDSERTALPORTDIALOG對(duì)話框中插入MSComm控件。缶

對(duì)應(yīng)的對(duì)話框工具欄會(huì)中增加了一個(gè)“電話”圖標(biāo)，如圖所示。

5T回

C3日

回

MSComm控件中包含mscomm.h文件和mscomm.cpp文件。所有的國(guó)rr=0

函數(shù)聲明都在mscomm.h文件中；而mscomm.cpp文件中則包含了回

控件中所有函數(shù)的定義,

(2)由于本對(duì)話框同時(shí)具備接收數(shù)據(jù)和發(fā)送數(shù)據(jù)的功能，所以需要添加兩個(gè)“電

話”圖標(biāo)到對(duì)話框。因?yàn)槊總€(gè)MSComm控件對(duì)應(yīng)著一個(gè)串口號(hào)，如果應(yīng)用程序需要

訪問(wèn)多個(gè)串口端口，就必須使用多個(gè)MSComm控件，才可以實(shí)現(xiàn)不同串口的收發(fā)數(shù)

據(jù)功能。然后還需在對(duì)話框中添加其它控件，控件列表5-1如下.

表5-1：添加控件列表

資源類型ID描述

靜態(tài)文本ID.STATIC接收數(shù)據(jù)框

靜態(tài)文本ID_STATIC發(fā)送數(shù)據(jù)框

組合框IDC_SEL_RECV_COM選擇接收串口

組合框IDC_SEL_SEND_COM選擇發(fā)送串口

按鈕IDC_OPEN_RECV_COM打開(kāi)接收串口

按鈕IDC_OPEN_SEND_COM打開(kāi)發(fā)送串口

按鈕IDC.CLEAR清除接收到數(shù)據(jù)

按鈕IDC.SEND發(fā)送數(shù)據(jù)

MSComm控件IDC.MSCOMMl接收串口控件

MSComm控件IDCMSCOMM2發(fā)送串口控件

對(duì)話框編輯完成后如圖5-2

圖5-2

5.5.2與MSComm控件建立連接

即使在工程中已經(jīng)插入了MSComm控件，但是控件程序不會(huì)自動(dòng)使用控件來(lái)控

制串口通信，這就需要給控件添加變量，使用這些變量來(lái)建立與控件的連接，從而可

以調(diào)用控件中預(yù)定義的函數(shù)來(lái)控制串口通信。

(1)在SeialPorlDIg.h頭文件中添加下面聲明語(yǔ)句。

protected:

CMSCommm_Com1,m_Com2;

就聲明了兩個(gè)MSComm類型的變量。

(2)在ClassWizard的MessageMaps選項(xiàng)卡中為分別兩個(gè)MSComm控件添加這

兩個(gè)成員變量m_Conil和m_Con)2,其對(duì)應(yīng)的類型都為CMSComm。這樣就建立了變量

m_Coml到IDC_MSCOMM1控件，變量m_Com2到IDC_MSCOMM2控件的相互映

射

5.5.3串口初始化程序

通過(guò)調(diào)用MSComm控件中的SetCommPort()>SetInBufferSize()和

SctOutBufferSize。等函數(shù)，可以直接設(shè)置通信串U端口、輸入緩沖區(qū)大小和輸出緩沖

區(qū)大小等串口通信必須的參數(shù)。以下是設(shè)置接收串行端口參數(shù)的源程序。

m_Com1.SetCommPort(m_sel_recv_com+1);//選擇接收串口，返回端口號(hào)

m_ComI.SetInBufferSize(1024);〃設(shè)置輸入緩沖區(qū)的大小，1024Bytes

m_Com1.SetOutBufferSize(512);〃設(shè)置輸入緩沖區(qū)的大小，512Bytes

if(!m_Coml.GetPoilOpen())〃打開(kāi)選擇的接收串口

m_Com1.SetPortOpen(TRUE);

m_Coml.SethiputMode⑴；〃設(shè)置輸入方式為二進(jìn)制方式

m_Com1.SetSettings(”9600,n,8,1");〃設(shè)置數(shù)據(jù)傳輸速率等參數(shù)

m_Coml.SetRThreshold(l);〃只要接收到一個(gè)字符就引發(fā)OnComm事件

m_Com1.SetlnputLen(O);〃讀取接收緩沖區(qū)的全部字符數(shù)

5.5.4控件程序和數(shù)據(jù)收發(fā)程序。

在前面編寫(xiě)的對(duì)話框中，存在著按鈕，它們都具有各自的函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)它們的功能，

下面做簡(jiǎn)要介紹。

按鈕”打開(kāi)接收串口”定義了函數(shù)OnOpcnRccvCom()。

按鈕”打開(kāi)發(fā)送串口”定義了函數(shù)OnOpenScndCom。。

按鈕“清除接收到數(shù)據(jù)”定義了函數(shù)OnCleaK)。

按鈕“發(fā)送數(shù)據(jù)”定義了函數(shù)OnSencR)。

另外對(duì)于插入的兩個(gè)MSComm控件也定義了對(duì)■應(yīng)的函數(shù)OnOnCommMscommlO

和OnOnCommMscomm2()來(lái)控制數(shù)據(jù)流的收發(fā)功能。上面函數(shù)的源代碼在論文后的

附錄三。

5.5.5捕捉串口程序設(shè)計(jì)

改串口通信程序的MSComm控件是使用的事件驅(qū)動(dòng)方式從端口獲取數(shù)據(jù)，所以

必須對(duì)SerialPortDlg.h文件和SerialPortDlg.cpp文件添加相應(yīng)的語(yǔ)句，才能實(shí)現(xiàn)事件

驅(qū)動(dòng)的功能。

⑴在SerialPortDlg.h文件中添加下列語(yǔ)句

protected:

DECLARE_EVENTSINK_MAP()

⑵在SerialPortDlg.cpp文件中添加下列語(yǔ)句

BEGIN_EVENTSlNK_MAP(CSerialPortDlg,CDialog)

ON_EVENT(CSerialPortDlg,IDC_MSCOMM1,1,OnOnCommMscomm1,

VTS_NONE)

ON_EVENT(CSerialPortDlg,IDC_MSCOMM2,1,OnOnCommMscomm2,

VTS_NONE)

END_EVENTSINK_MAP()

這樣就簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)了對(duì)兩個(gè)不同串口事件的捕獲。

5.6軟件測(cè)試結(jié)果

(1)整個(gè)程序編寫(xiě)完后，組建后會(huì)生成一個(gè)應(yīng)用程序SeriaIPort.exeo

⑵把前面制作完成的USB轉(zhuǎn)RS232通信線的USB接口端插到計(jì)算機(jī)的USB接

口，然后用一根串口通信線連接計(jì)算機(jī)的C0M1端口和轉(zhuǎn)換線的串口C0M5端口。

這樣就實(shí)現(xiàn)了同一臺(tái)計(jì)算機(jī)上一個(gè)虛擬串口和一個(gè)真是串口的硬件連接；也可以連接

兩臺(tái)不同的計(jì)算機(jī)的串口進(jìn)行通信。

(3)運(yùn)行SerialPort.exe文件，接收串口選擇C0M1,發(fā)送串口選擇COM5；選擇

完后分別點(diǎn)擊打開(kāi)串口按鈕，這時(shí)便可以實(shí)現(xiàn)串口通信了。在發(fā)送數(shù)據(jù)框中編輯數(shù)據(jù),

然后單擊“發(fā)送數(shù)據(jù)”按鈕，便可在接收數(shù)據(jù)框中收到發(fā)送的數(shù)據(jù)。

(4)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表5-2。

發(fā)送的數(shù)據(jù)收到的數(shù)據(jù)

文字鄭大西亞斯鄭大西亞斯

字符串SIASSIAS

數(shù)字2005108211420051082114

表5-2測(cè)試結(jié)果

6結(jié)論

本論文采用PL2303芯片研制一種低速、高性價(jià)比、適合于不同操作系統(tǒng)的USB

轉(zhuǎn)RS232通信線。其特點(diǎn)是即插即用，使用方便。整個(gè)電路中設(shè)計(jì)有電平轉(zhuǎn)換模塊,

可以很好的匹配不同總線對(duì)電平的要求，使通信順利進(jìn)行。本論文研制的低速轉(zhuǎn)換線

完全可以符合其對(duì)速率的要求，而且性價(jià)比高，通用性好，可以使用到其它低速的外

圍設(shè)備中。

串口通訊軟件主要是采用的當(dāng)前流行的MSComm控件來(lái)編程，無(wú)需了解復(fù)雜的

API函數(shù)，而旦還可以任意選擇串口通信波特率和串口號(hào)，降低了開(kāi)發(fā)成本，增加了

通用性。

但是，本論文所研制的USB轉(zhuǎn)RS232通信線也有一些缺點(diǎn)。最主要的就是只兼

容USB1.1規(guī)范，致使傳輸速率比較低，不適合高速外圍設(shè)備的要求；由于軟件采用

微軟公司提供的控件編程，這樣就不能把其編寫(xiě)成鏈接庫(kù)的形式供其它高層應(yīng)用軟件

調(diào)用，導(dǎo)致了軟件的可移植性比較差。

致謝

首先，衷心感謝我的指導(dǎo)老師X老師老師。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，X老師給予

我精心的指導(dǎo)，并為我提供了豐富的背景資料和創(chuàng)新性的意見(jiàn)和建議，使我的畢業(yè)設(shè)

計(jì)得以順利完成。X老師嚴(yán)謹(jǐn)勤奮的工作作風(fēng)、扎實(shí)廣博的學(xué)識(shí)和平易近人的性格，

使我在學(xué)習(xí)方面得到了很大的收獲，它們將是我受益終生的財(cái)富。

其次，我也要感謝學(xué)校學(xué)習(xí)期間各位老師對(duì)我知識(shí)的傳授以及同學(xué)對(duì)我的支

持。

最后，我要深深感謝辛勤養(yǎng)育我的父母。在我求學(xué)期間，他們始終給予我最大的

支持和鼓勵(lì)，使我勇于戰(zhàn)勝各種困難，順利完成學(xué)業(yè)。希望