在Matlab環境下,讀取串口數據的方式可以分為兩種:查詢法和事件驅動法。以查詢的方式進行串行通信時,如下位有大量的數據分時分批傳送給PC機,上位機就需要不停查詢串行口的緩沖區,有數據就讀取;雖然編程容易,但這樣無法實現對數據進行實時處理和圖形顯示,系統實時性不高,而且會極大地占用系統的資源和出現丟幀現象。以事件驅動的方式對串口進行控制實現串行通信,就可以實時處理下位機傳送的數據;但編程相對復雜一些,需要采用Matlab的事件和回調函數機制。
1.查詢法
MATLAB使用查詢法對進行串行通訊的程序如下:
g =serial('com1'); %創建串口對象
g.baudrate=115200; %設置波特率,缺省9600bit/s
g.parity='none'; %設置校驗位無奇偶校驗
g.stopbits=1; %設置停止位
g.inputbuffersize=256; %設置輸入緩沖區為256b,缺省值為512b
g.Terminator='LF'; %設置輸入緩沖區為256b,缺省值
recbuf=zeros(1,40); %清接收緩沖區(40)
framelen=23; %幀長度(每幀23byte)
framenum=0; %清接收幀數
rectr=0; %接收計數器清零
xctr=0; %輸入接收的數據幀數
recnum= input('請輸入要接收的數據幀數:\n');
%打開串口設備
fopen(g); %打開串口設備對象g
fwrite(g,255) ; %以二進制的方式發送握手信號0xFF
%進入接收循環
while framenum<recnum
recdta=fread(g,1,'uint8'); %以二進制的方式讀入數據
if recdta==255 %找幀頭
rectr=rectr+1; %接收計數器加1
recbuf(rectr)=recdta; %送入接收緩沖區
elseif recdta==framelen&rcbuf(1)==255 %驗證接收長度和幀頭
framelen=recdta; %取幀長度
rectr=rectr+1; %接收計數器加1
recbuf(rectr)=recdta; %送入接收緩沖區
elseif rectr>1&rectr<framelen %接收數據
rectr=rectr+1; %接收計數器加1
recbuf(rectr)=recdta; %送入接收緩沖區
if rectr==framelen %如果接收完進行處理
rectr=0; %清接收計數器
framenum=framenum+1; %幀數累加
%根據具體通訊協議提取數據
…
%接收濾波后的數據
….
plot(…) %輸出顯示
end
else rectr=0; %未找到幀頭清計數器
end %接收結束
end %主循環結束
%程序結束關閉串口類
fclose(g); %關閉串口
delete(g); %刪除串口對象
clear g ; %清除變量
注意:串口的讀寫操作有文本方式和二進制方式兩種。在文本方式下,串口設備只接收可以顯示的ASCII字符,將0x00H~0x1FH范圍內的字符解釋為控制字符。使用文本方式對串口的讀寫函數分別為fprintf()(寫)、fscanf()(讀)。
2.事件驅動法
在Matlab環境下以事件驅動的方式進行串行通信,類似于VC中的MSCOMM控件中ONCOMM事件的實現方法。Matlab7.0提供了instrcallback(obj,event)回調函數,用戶根據需要可以自行設置具體的串行通信事件。Matlab常用的串行口通信中斷事件有:緩沖區有指定字節數目的數據可用事件(bytes-available event)、串口接收到的數據長時間處于非激活狀態事件(break-interrupt event)、串行口引腳狀態改變事件(pin-status event)、輸出緩沖區為空事件(output empty event)等。當串口上有監視的事件發生時,Matlab會自動調用回調函數進行通信事件的處理。因此,事件驅動實質上是一種中斷機制,而回調函數實質上相當于一個中斷服務子程序。Matlab端實時串行通信的程序流程如圖4所示,以下是具體的編程步驟。
(1)主程序
g =serial('com1'); %創建串口對象
g.baudrate=115200; %設置波特率,缺省9600bit/s
g.parity='none'; %設置校驗位無奇偶校驗
g.stopbits=1; %設置停止位
g.BytesAvaibleFcnMode='byte';% 設置中斷觸發事件為‘bytes-available Event’
g.BytesAvailableFcnCount=30; % 設置接收緩沖區每收到30個字節時,觸發回調函數
g.BytesAvailableFcn=@instrcallback;得到回調函數句柄
fopen(g);%連接串口設備對象
fwrite(g,255);%寫串口,發送握手信號0xFF(等價于十進制下的數值255)
(2)中斷調用程序
Matlab缺省的回調函數instrcallback(obj,event)存在于instrcallback.m文件中。該文件類似于VC中的ONCOMM事件函數模塊。需用戶自行添加相應的中斷處理程序代碼。
Matlab安裝目標盤下有兩個instrcallback.m文件,我們只需要修改Matlab7\toolbox\matlab\iofun\@instrument目錄下的instrcallback.m文件即可。注意,在修改instrcallback.m文件之前,最好對進行備份。另外,需要注意的是:程序調試過程中如果再次修改了該回調函數,要重新啟動Matlab,才能使得新的回調函數文件生效。
%修改后的instrcallback.m文件如下:
function instrcallback(obj, event)
%以下是用戶自行添加的通信事件處理及通信數據處理的中斷服務程序代碼
%定義存儲串口30個字節通信數據的數組
Inbuffer1=[0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0];
inbuffer2=[0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0,0];
%以下程序用以對串口通信事件處理
out= fread (obj, 30, 'uint8') %接下位機發送的30個數據(每個數據占一個字節)
%以下程序用以數據進行濾波
inbuffer2=filter(…., Inbuffer1);
%以下程序用以對濾波后數據進行文件存儲
fid = fopen('C:\MATLAB7\work\data.txt','a+'); %創建并data.txt文件
fprintf(fid,'%3d',inbuffer2); %將濾波后數據存儲到fid文件設備中
fclose(fid); %關閉fid文件設備
%數據計算
…
% 進行實時圖形輸出顯示
plot(…);
end
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