基于VC的執(zhí)行機構以太網(wǎng)控制系統(tǒng)的設計

2.2　電動執(zhí)行機構和以太網(wǎng)轉(zhuǎn)串口模塊通訊的實現(xiàn)

串行通訊采用TTL電平，占用兩個I/O口，即輸入口（RxD）和輸出口（TxD），執(zhí)行機構主控板需要提供+5V電源給以太網(wǎng)轉(zhuǎn)串口模塊，硬件連接如圖2所示。

圖2　底層通訊的實現(xiàn)原理圖

本系統(tǒng)中執(zhí)行機構所采用的主控芯片為Intel 80C196MC。圖中P2.0作為80C196MC的串行輸出，P2.1作為80C196MC的串行輸入。網(wǎng)卡地線應和主控制板的數(shù)字地即單片機的地連接。80C196MC與以太網(wǎng)轉(zhuǎn)串口模塊之間采用異步通信，一幀長度為10位，包含8位數(shù)據(jù)，1位奇偶校驗位和1位結(jié)束位。

3 軟件部分的實現(xiàn)

本系統(tǒng)采用基于VC++6.0的WinSock編程。套接字(Socket)已經(jīng)成為當今最流行的網(wǎng)絡通信應用程序接口。套接字最初由加利福利亞大Berkeley分校為Unix操作系統(tǒng)開發(fā)的網(wǎng)絡通信接口, 后來它又被移植到DOS與Windows 系統(tǒng),特別是近幾年互聯(lián)網(wǎng)在全世界范圍內(nèi)的廣泛普及, 進一步奠定了它在網(wǎng)絡通信程序開發(fā)領域的主宰地位。

系統(tǒng)采用Client/Server模式。通過以太網(wǎng)轉(zhuǎn)串口模塊的配置軟件，將該模塊設置成服務器模式，而主控計算機上的控制軟件部分為客戶端，每次啟動由主控計算機主動連接執(zhí)行機構。客戶端和服務器采用面向連接的通信協(xié)議：控制計算機和模塊之間會建立一個虛擬連接，這個連接一旦建立，客戶端和服務器之間就可以把數(shù)據(jù)當作一個雙向字節(jié)流進行交換；如果連接建立不成功，則不會發(fā)送數(shù)據(jù)。另外，面向連接傳輸?shù)拿恳粋€報文都需要接收端確認，未確認報文被認為是出錯的報文。

3.1 通信過程

Socket有同步阻塞方式和異步非阻塞方式兩種使用，本系統(tǒng)應用程序中創(chuàng)建了繼承于CAsyncSocket類的TestSocket類，它是一個異步非阻塞Socket封裝類。

由于已經(jīng)將以太網(wǎng)轉(zhuǎn)串口模塊設置為服務器模式，所以，主控計算機段的程序是作為客戶端出現(xiàn)的，該程序的編寫大致按照以下步驟進行：

1) 首先調(diào)用WSAStartup函數(shù)來初始化套接字庫。

2) 調(diào)用socket函數(shù)來創(chuàng)建一個套接字。

3) 調(diào)用connect函數(shù)連接服務器，發(fā)出連接請求

4) 服務器響應連接請求后，與服務器開始進行交互操作（接收、發(fā)送數(shù)據(jù)等），直到請求結(jié)束。

5) 調(diào)用closesocket關閉套接字，釋放套接字資源。

6) 調(diào)用WSACleanup函數(shù)釋放相應資源。

客戶端程序與服務器的通信過程如圖3所示：

圖3：面向連接服務的socket調(diào)用模型

在以太網(wǎng)轉(zhuǎn)串口模塊中，服務器程序調(diào)用listen函數(shù)將此socket置于監(jiān)聽狀態(tài)，讓這個socket對進來的連接進行監(jiān)聽并確認連接請求。當服務器端監(jiān)聽到來自客戶端的連接請求后，一個正在監(jiān)聽的socket將給將給每個請求發(fā)送一個確認信息，然后調(diào)用accept函數(shù)，接著，面向連接的客戶通過調(diào)用connect函數(shù)啟動網(wǎng)絡對話。在客戶端和服務器端建立連接以后，雙方就可以通過send和recv或其它面向連接的Socket API函數(shù)進行網(wǎng)絡通信了。

3.2 通信協(xié)議

計算機和以太網(wǎng)轉(zhuǎn)串口模塊之間用SOCKET進行通信，模塊和執(zhí)行機構之間則采用TTL電平通信，采用統(tǒng)一的通信協(xié)議。計算機為主動通訊設備，即所有的對話均由控制計算機發(fā)起，執(zhí)行機構只是被動的應答命令。

協(xié)議中信息幀主要分為兩種：數(shù)據(jù)幀與命令幀。它實現(xiàn)一般信息通信功能。數(shù)據(jù)幀包含一般的I/O信息，而命令幀則包含控制、查詢及設置等命令。為保證信息傳送的準確性，每條命令必須進行校驗（校驗和1），如果命令后有命令參數(shù)的話，要再次校驗（校驗和2）。執(zhí)行機構返回的信息也要校驗。校驗的方法可采用逐字節(jié)異或的方式。