Візуальний облік вхідних даних інтерфейсу RS-232

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ЧЕРНІВЕЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІМЕНІ ЮРІЯ ФЕДЬКОВИЧА

Фізичний факультет

Кафедра комп’ютерних систем та мереж

7.091501 комп’ютерні системи та мережі

Візуальний облік вхідних даних інтерфейсу
RS-232

Дипломна робота

2010

АНОТАЦІЯ

Програма „Візуальний облік вхідних даних інтерфейсу RS-232” призначена для ведення обліку даних, що поступають на вхід стандартного інтерфейсу RS-232(COM-порт), а також для графічного відображення вхідних даних у вигляді графіку та збереження отриманих даних у файлах відповідних форматів.

Програма дозволяє відображувати дані, що приходять на СОМ-порти, у вигляді, який необхідний користувачу. Для відображення графіку використовуються низка опцій, за допомогою яких користувач може отримати зображення графіка таким, який йому необхідний.

Програмний продукт реалізований за допомогою інструментальних засобів візуальної об’єктно-орієнтованої мови програмування високого рівня Delphi 6.0.

ВСТУП

На сучасному етапі темпи розвитку комп’ютерної техніки надзвичайно високі. В зв’язку з цим кожного дня в світ виходять десятки нових периферійних пристроїв, які можна підключати до персонального комп’ютера. І саме тому для людей, які займаються розробкою та удосконаленням існуючих пристроїв гострою є проблема написання програм, які могли б аналізувати дані, що приходять на порти ЕОМ, адже для цього необхідно мати фундаментальні знання функціонування портів.

Програмне забезпечення для обслуговування портів існує, проте воно є спеціалізоване, і в більшості випадків написане на мовах низького рівня програмування, що вимагає від користувачів вивчення основ функціонування самих ОС. До того ж зручний інтерфейс таких програм було досить складно розробляти.

Раніше для написання програм даного типу використовувалясь мова програмування Assembler, яка дозволяла напряму працювати з портами та регістрами. При цьому ОС були однозадачними, і тому не було сенсу враховувати те, дані, які поступають на порт призначені зовсім іншому додатку. Ось чому написати програму, яка працює з пристроєм через COM-порт, для MS-DOS було не так важко і це часто робили не програмісти, а самі розробники пристроїв.

З платформою Win32 дана проблема є більш складною. Складніше зробити зручний інтерфейс користувача, чим зазвичай і займаються професійні програмісти. Звичайно, працювати безпосередньо з регістрами портів було досить зручно, але у Windows це не можливо. Однак перевагою програмування для Win32 є те, що не є принциповим питанням роботи різними реалізаціями цих портів (i8055, 16450, 16550A), а також відсутня проблема розробки обробників переривань. Все це здійснюється самою операційною системою. Програмісту достатньо знати лише з якими структурами працює даний порт.

В даній роботі була зроблена програма, яку можна було б використати для графічного відображення даних, що поступають на стандартні інтерфейси ЕОМ, зокрема СОМ-порт, для Win32 операційних систем. Програма не вимагає від користувача спеціалізованих навичок в роботі з комп’ютером, оскільки написана з використанням стандартних елементів інтерфейсу операційної системи Windows.

Програма призначена для візуального відображення даних, що надходять на інтерфейс RS-232, а також для їх обробки, яка включає в себе:

Можливість візуального відображення отриманих даних у вигляді:

лінійної гістограми;

звичайного графіка;

табличних значень;

Автоматичне маштабування отриманої інформації по осях координат (кількість, частота);

Можливість збереження даних з подальшим їх зчитуванням;

Збереження графіків у відповідних графічних форматах;

Можливість згладження графіка функції;

Отримання результатів вимірювань протягом періоду часу, що залежить лише від розміру оператичної пам’яті та розміру файла підкачки.

В програмі реалізована можливість подальшого використання отримання даних для інших інтерфейсів ЕОМ. Для цього необхідно лише створити модулі читання даних з відповідних інтерфейсів.

1. ТЕХНІЧНЕ ЗАВДАННЯ

Назва: „Візуальний облік вхідних даних інтерфейсу RS-232”.

Програма призначена для візуального відображення даних, що поступають на вхід стандартного інтерфейсу RS-232(COM-порт), а також для графічного відображення вхідних даних у вигляді графіку та збереження отриманих даних у файлах відповідних форматів.

Програма може використовуватись при дослідженні працездатності, правильності функціонування та статистичного аналізу даних, що поступають з пристрою, який підключений до СОМ-порту ЕОМ.

1.1 Мета розробки

Дана програма допомогає користувачам (особливо радіотехнічних спеціальностей) отримувати числові значення, проводити візуальне спостереження за зміною отримуваних даних в реальному часі з подальшим їх збереженням у зручному для користувача форматі як текстовому, так і графічному.

1.2 Вимоги до функціональних характеристик

Програма повинна відповідати наступним вимогам:

працювати
під управлінням операційних систем типу Windows 9.x/NT/XP.

відображати дані як у вигляді графіка функції, так і в табличному представленні.

забезпечити можливість вибору інтерфейсів, з якого будуть отримуватись дані.

зберігати у відповідних форматах файлів текстову та графічну інформацію.

1.3
Вимоги до середовища експлуатації

Рекомендовані технічні параметри для робочої станції для нормального функціонування програми наведені нижче.

- Процесор Intel Pentium 75 Mhz.

- Об’єм ОЗП – 8 МБ.

- 300 КБ вільного простору на жорсткому диску.

- Графічна система, що дозволяє забезпечити роздільну здатність 800x600 пікселів.

Необхідними вимоги до системного програмного забезпечення являється тільки наявність операційної системи Windows 95 або вище.

2.
АНАЛІТИЧНИЙ ОГЛЯД

2.1 Основні типи портів

До основних типів портів персонального комп’ютера відносять наступні:

• послідовні інтерфейси(СОМ – порти або RS-232);

• паралельні інтерфейси (LPT – порти);

• інші інтерфейси

Паралельні інтерфейси характеризуються тим, що в них для передачі біт у слові використовуються окремі сигнальні лінії, і біти передаються одночасно. Паралельні інтерфейси використовують логічні рівні ТТЛ (транзисторно-транзисторної логіки), що обмежує довжину кабелю через невисоку перешкодозахищеність ТТЛ-інтерфейса. Гальванічна розв'язка відсутня. Паралельні інтерфейси використовують для підключення принтерів. Передача даних може бути як односпрямованою (Centronics), так і двоспрямованою (Bitronics). Іноді паралельний інтерфейс використовують для зв'язку між двома комп'ютерами.

Для підключення принтера по інтерфейсу Centronics у PC був введений порт паралельного інтерфейсу — так виникла назва LPT-nopт (Line PrinTer — порядковий принтер). Хоча зараз через цей порт підключаються не тільки порядкові принтери, назва «LPT» залишилася.

Адаптер паралельного інтерфейсу являє собою набір регістрів, розташованих у просторі введення/висновку. Регістри порту адресуються щодо базової адреси порту, стандартними значеннями якого є 378h и 278h. Порт може використовувати лінію запиту апаратного переривання, звичайно IRQ7 або IRQ5. Порт має зовнішню 8-бітну шину даних, 5-бітну шину сигналів стану і 4-бітну шину керуючих сигналів.

BIOS підтримує до чотирьох (іноді до трьох) LPT-портів (LPT1-LPT4) своїм сервісом — перериванням INT 17h, що забезпечує через них зв'язок із принтером по інтерфейсі Centronics. Цим сервісом BIOS здійснює висновок символу (по опитуванню готовності, не використовуючи апаратних переривань), ініціалізацію інтерфейсу і принтера, а також опитування стану принтера.

Послідовний інтерфейс для передачі даних використовує одну сигнальну лінію, по якій інформаційні біти передаються друг за другом послідовно. Звідси й назва інтерфейсу і порту. Англійські терміни — Serial Interface і Serial Port. Послідовна передача дозволяє скоротити кількість сигнальних ліній і збільшити дальність зв'язку. Характерною рисою є застосування не-ТТЛ сигналів. У ряді послідовних інтерфейсів застосовується гальванічна розв'язка зовнішніх сигналів від схемної землі пристрою, що дозволяє з'єднувати пристрої, що знаходяться під різними потенціалами.

Послідовна передача даних може здійснюватися в асинхронному або синхронному режимах. При асинхронній передачі кожному байтові передує стартовий-байт, що сигналізує приймачеві про початок посилки, за яким слідують біти даних і, можливо, біт паритету. Завершує посилку стоп-байт, що гарантує паузу між посилками. Стартовий-байт наступного байта посилається в будь-який момент після стопового-байта, тобто між передачами можливі паузи довільної тривалості. Байт, що має завжди строго визначене значення (логічний 0), забезпечує простий механізм синхронізації приймача але сигналові від передавача. Мається на увазі, що приймач і передавач працюють на одній швидкості обміну. Внутрішній генератор синхронізації приймача використовує лічильник-дільник опорної частоти, обнулюються у момент прийому початку стартового-байта. Цей лічильник генерує внутрішні строби, по яких приймач фіксує наступні приймаючі біти. В ідеалі строби розташовуються в середині бітових інтервалів, що дозволяє приймати дані і при незначній неузгодженості швидкостей приймача і передавача.

2.2 Основні характеристики СОМ-портів та їх застосування

На фізичному рівні послідовний інтерфейс має різні реалізації, що розрізняються способом передачі електричних сигналів. Існує ряд стандартів: RS-232C, RS-423A, RS-422A і RS-485.

Несиметричні лінії інтерфейсів RS-232C і RS-423A мають саму низьку захищеність від синфазної перешкоди, диференціальний вхід приймача RS-423A трохи зм'якшує ситуацію. Кращі параметри має двохточковий інтерфейс RS-422A і його магістральний аналог RS-485, що працюють на симетричних лініях зв'язку. У них для передачі кожного сигналу використовуються диференціальні сигнали з окремої парою проводів.

Найбільше поширення в PC одержав найпростіший з перерахованих — стандарт RS-232C, реалізований Сомами-портами. У промисловій автоматиці широко застосовується RS-485, а також RS-422A, що зустрічається й у деяких принтерах. Існують перетворювачі сигналів для узгодження цих родинних інтерфейсів.

Стандарт RS-232C використовує несиметричні передавачі і приймачі - сигнал передається щодо загального проводу — схемної землі. Інтерфейс НЕ ЗАБЕЗПЕЧУЄ ГАЛЬВАНІЧНОЇ РОЗВ'ЯЗКИ пристроїв. Логічній одиниці відповідає напруга на вході приймача в діапазоні -• 12...-3 В. Для ліній керуючих сигналів цей стан називається ON («включене»), для ліній послідовних Даних — MARK. Логічному нулеві відповідає діапазон +3...+12 В. Для ліній керуючих сигналів стан називається ОFF(«виключене»), а для ліній послідовних даних — SPACE. Діапазон -3...+3 В — зона нечутливості, що обумовлює гистерезис приймача: стан лінії буде вважатися зміненим тільки після Перетинання порога (мал. 2.5). Рівні сигналів на виходах передавачів повинні бути в діапазонах -12...-5 В и +5...+12 В для представлення одиниці і нуля відповідно. Різниця потенціалів між схемними землями пристроїв, що з'єднуються, повинна бути менш 2 В, при більш високій різниці потенціалів можливо невірне сприйняття сигналів. Інтерфейс припускає наявність ЗАХИСНОГО ЗАЗЕМЛЕННЯ для пристроїв, що з'єднуються, якщо вони обоє живляться від мережі змінного струму і мають мережеві фільтри.

Послідовний інтерфейс СОМ-порт (Communication Port — комунікаційний порт) з'явився в перших моделях IBM PC. Він був реалізований на мікросхемі асинхронного прийому передатчиків Intel 8250. Порт мав підтримку BIOS (INT 14h), однак широко застосовувалося (і застосовується) взаємодія з портом на рівні регістрів. Тому у всіх PC-сумісних комп'ютерах для послідовного інтерфейсу застосовують мікросхеми прийомопередатчиків, сумісні з 18250. У ряді вітчизняних PC-сумісних комп'ютерів для послідовного інтерфейсу застосовувалася мікросхема КР580ВВ51 — аналог i8251. Сумісності з PC на рівні регістрів Сома-порту такі комп'ютери не мають. Сумісність на рівні регістрів СОМ-порту вважається необхідною. Багато розроблювачів комунікаційних пакетів пропонують роботу і через BІOS INT 14h, однак на високих швидкостях це неефективно. Говорячи про СоОМ-порт PC, за замовчуванням будемо мати на увазі сумісність реєстрової моделі з i8250 і реалізацію асинхронного інтерфейсу RS-232C.

Хоча на даний час існують більш швидкі комунікаційні інтерфейси, однак виробники материнських плат включають в склад своїх продуктів підтримку цих портів. Адже в світі залишилося багато техніки, яка використовує старі СОМ та LPT порти. Для цих портів розробляють навіть деякі сучасні периферійні пристрої. До областей застосування СОМ-порту можна віднести:

підключення маніпуляторів (миша, трекбол)

підключення зовнішніх модемів

зв'язку двох комп'ютерів

підключення принтерів і плоттеров

підключення електронних Ключів

беспроводних комунікацій та деякі інші

Комп'ютер може мати до чотирьох послідовних портів СОМ 1-COM4 (для машин класу AT типова наявність двох портів). Сом-порти мають зовнішні раз’єми вилку DB25P або DB9P, виведені на задню панель комп'ютера.

Соми-порти реалізуються на мікросхемах UART, сумісних із сімейством 18250. Вони займають у просторі введення/висновку по 8 суміжних 8-бітних регістрів і можуть розташовуватися по стандартних базових адресах. Порти виробляють апаратні переривання. Можливість поділюваного використання однієї лінії запиту декількома портами (або її поділу з іншими пристроями) заноситься від реалізації апаратного підключення і ПО. При використанні портів, установлених на твань ISA, поділювані переривання звичайно не працюють.

2.4 Конфігурація СОМ-портів

Керування послідовним портом розділяється на дна етапу — попереднє конфигурування (Setup) апаратних засобів порту і поточне (оперативне) переключення режимів роботи прикладним або системним ПО. Конфигурування СОМ-порту залежить від його виконання. Порт на платі розширення конфигурується джамнерами на самій платі. Порт на системній платі конфигурується через BIOS Setup.

Конфигуруванню підлягають наступні параметри:

Базова адреса, що може мати значення 3F8h, 2F8h, 3E8h (3EOh, 338h) або 2E8h (2EOh, 238h). При ініціалізації BIOS перевіряє наявність портів по адресах саме в цьому порядку і привласнює виявленим портам логічні імена СОМ1, COM2, COM3 і COM4. Для PS/2 стандартними для портів СОМЗ-СОМ8 є адреси 3220h,3228h,4220h, 4228h, 5220h і 52281) відповідно.

Використовувана лінія запиту переривання: для СОМ1 і COM3 звичайно використовується IRQ4 або IRQ11, для COM2 і COM4 — IRQ3 або IRQ10. У принципі номер переривання можна призначати в довільних сполученнях з базовою адресою (номером порту), але деякі програми і драйвери набудовані на стандартні сполучення. Кожному портові, що відповідає апаратному перериванні, призначають окрему лінію, що не збігається з лініями запиту переривань інших пристроїв. Переривання необхідні для портів, до яких підключаються пристрої введення, UPS або модеми.

Режим роботи порту за замовчуванням (2400 біт/з, 7 біт даних, 1 стогін-битий і контроль парності), заданий при ініціалізації порту під час BIOS POST, може змінюватися в будь-який момент при настроюванні комунікаційних програм або командою DOS MODE COMx: із указівкою параметрів.

У процесі початкового тестування POST BIOS перевіряє наявність послідовних портів (регістрів UART 8250 або сумісних) по стандартних адресах і поміщає базові адреси виявлених портів в осередки ВІOS Data Area 0:0400, 0402, 0404, 0406. Ці осередки зберігають адреси портів з логічними іменами СОМ1-COM4. Нульове значення адреси є ознакою відсутності порту з даним номером. В осередки 0:047С, 047D, 047Е, 047F заносяться константи, що задають тайм-аут для портів.

Виявлені порти иніціалізуються на швидкість обміну 2400 біт/з, 7 біт даних з контролем на парність, 1 стоп-битий. Керуючі сигнали інтерфейсу DTR і RTS переводяться у вихідний стан («виключена» — позитивна напруга).

Порти підтримуються сервісом BIOS INT 14h, що забезпечує наступні функції:

00h — ініціалізація (установка швидкості обміну і формату посилок, заданих регістром AL; заборона джерел переривань). На сигнали DTR і RTS впливу не робить (після апаратного скидання вони пасивні).

0lh — висновок символу з регістра AL (без апаратних переривань). Активуються сигнали DTR і RTS, і після звільнення регістра THR у нього міститься виведений символ. Якщо за заданий час регістр не звільняється, фіксується помилка тайм-ауту і функція завершується.

02h — уведення символу (без апаратних переривань). Активується тільки сигнал DTR (RTS переходить у пасивний стан), і очікується готовність прийнятих даних, прийнятий символ міститься в регістр AL. Якщо за заданий час дані не отримані, функція завершується з помилкою тайм-ауту.

03h — опитування стану модему і лінії (читання регістрів MSR і LSR). Цю гарантовано швидку функцію звичайно викликають перед функціями введення/висновку щоб уникнути ризику чекання тайм-ауту.

2.5 Структури управління портами

У літературі, найчастіше, керування послідовним і паралельним портами описується на рівні регістрів цих портів, причому приклади програм приводяться мовою Assembler. Послідовний порт досить повільний пристрій, до того ж специфічний. Тому в програмах працюючих з портами використовуються переривання. Паралельний порт швидший, але теж повільний і не менш специфічний. Узяти хоча б можливість цього порту працювати в двох напрямках.

З послідовними і паралельними портами в Win32 працюють як з файлами, проте для правильного функціонування необхідно заповнити певні структури, які задають параметри роботи портів. Працюючи з портами починати треба з його відкриття як файлу. Для цього необхідно використовувати стандартні функції роботи з файлами open і fopen. При цьому необхідно скористатися функцією CreateFile. Ця функція описана у Win32 API. Її прототип виглядає так:

HANDLE CreateFile(

LPCTSTR lpFileName,

DWORD dwDesiredAccess,

DWORD dwShareMode,

LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes,

DWORD dwCreationDistribution,

DWORD dwFlagsAndAttributes,

HANDLE hTemplateFile

);

Функція має багато параметрів. Розглянемо короткий опис параметрів даної функції: lpFileName

Вказівник на рядок з ім'ям, що відкривається або створюваного файлу. Формат цього рядка може бути дуже складним. Зокрема можна вказувати мережеві імена для доступу до файлів на інших комп'ютерах. Можна відкривати логічні розділи або фізичні диски і працювати в обхід файлової системи. Послідовні порти мають імена "COM1", "COM2", "COM3", "COM4". Паралельні порти називаються "LPT1", "LPT2" і так далі. Необхідно врахувати, що якщо до порту СОМ1 підключена миша, Windows не дасть відкрити цей порт. Аналогічно не вдасться відкрити LPT1 якщо підключено принтер.

dwDesiredAccess Задає тип доступу до файлу. Можливе використання наступних значень:

0- Опитування атрибутів пристрою без одержання доступу до нього.

GENERIC_READ - Файл буде зчитуватися.

GENERIC_WRITE - Файл буде записуватися.

GENERIC_READ|GENERIC_WRITE- Файл буде і зчитуватися і записуватися.

dwShareMode

Задає параметри спільного доступу до файлу. Комунікаційні порти не можна робити роздільними, тому даний параметр повинний дорівнювати 0.

lpSecurityAttributes

Задає атрибути захисту файлу. Підтримується тільки в Windows NT. Однак при роботі з портами повинний у будь-якому випадку дорівнювати NULL.

dwCreationDistribution

Для комунікаційних портів даний параметр завжди повинен задаватися як OPEN_EXISTING.

dwFlagsAndAttributes

Задає атрибути створюваного файлу. Так само керує різними режимами обробки. Для наших цілей цей параметр повинний бути або рівним 0, або FILE_FLAG_OVERLAPPED. Нульове значення використовується при синхронній роботі з портом, а FILE_FLAG_OVERLAPPED при асинхронної, або іншими словами, при фоновій обробці введення/виведення.

hTemplateFile

Задає описувач файлу-шаблона. При роботі з портами завжди повинний дорівнювати NULL.

При успішному відкритті файлу, у нашому випадку порту, функція повертає описувач (HANDLE) файлу. При помилці INVALID_HANDLE_VALUE.

Відкритий порт повинний бути закритий перед завершенням роботи програми. У Win32 закриття об'єкта по його описувача виконує функція CloseHandle:

BOOL CloseHandle(

HANDLE hObject

);

Функція має єдиний параметр - описувач об'єкта, що закривається. При успішному завершенні функція повертає не нульове значення, при помилці нуль.

Відкривши порт ми отримуємо його у своє розпорядження. Тепер з портом може працювати тільки наша програма. Однак, перш ніж займатися введенням/виведенням, ми повинні настроїти порт. Це стосується тільки послідовних портів, для яких необхідно задати швидкість обміну, параметри парності, формат даних та інше. Крім того існує трохи специфічних для Windows параметрів. Мова йде про тайм-аути, що дозволяють контролювати як інтервал між прийнятими байтами, так і загальний час прийому повідомлення.

Основні параметри послідовного порту описуються структурою DCB. Тимчасові параметри структурою COMMTIMEOUTS. Настроювання порту полягає в заповненні керуючих структур і наступному виклику функцій настроювання.

Основну інформацію містить структура DCB:

typedef struct _DCB {

DWORD DCBlength; // sizeof(DCB)

DWORD BaudRate; // current baud rate

DWORD fBinary:1; // binary mode, no EOF check

DWORD fParity:1; // enable parity checking

DWORD fOutxCtsFlow:1; // CTS output flow control

DWORD fOutxDsrFlow:1; // DSR output flow control

DWORD fDtrControl:2; // DTR flow control type

DWORD fDsrSensitivity:1; // DSR sensitivity

DWORD fTXContinueOnXoff:1; // XOFF continues Tx

DWORD fOutX:1; // XON/XOFF out flow control

DWORD fInX:1; // XON/XOFF in flow control

DWORD fErrorChar:1; // enable error replacement

DWORD fNull:1; // enable null stripping

DWORD fRtsControl:2; // RTS flow control

DWORD fAbortOnError:1; // abort reads/writes on error

DWORD fDummy2:17; // reserved

WORD wReserved; // not currently used

WORD XonLim; // transmit XON threshold

WORD XoffLim; // transmit XOFF threshold

BYTE ByteSize; // number of bits/byte, 4-8

BYTE Parity; // 0-4=no,odd,even,mark,space

BYTE StopBits; // 0,1,2 = 1, 1.5, 2

char XonChar; // Tx and Rx XON character

char XoffChar; // Tx and Rx XOFF character

char ErrorChar; // error replacement character

char EofChar; // end of input character

char EvtChar; // received event character

WORD wReserved1; // reserved; do not use

} DCB;

Якщо уважно придивитися, то можна помітити, що ця структура містить майже всю керуючу інформацію, що у реальності розташовується в різних регістрах послідовного порту. Тепер розберемося, що означає кожне з полів найважливішої структури: DCBlength

Задає довжину, у байтах, структури DCB. Використовується для контролю коректності структури при передачі її адреси у функції настроювання порту.

BaudRate Швидкість передачі даних. Можлива вказівка наступних констант: CBR_110, CBR_300, CBR_600, CBR_1200, CBR_2400, CBR_4800, CBR_9600, CBR_14400, CBR_19200, CBR_38400, CBR_56000, CBR_57600, CBR_115200, CBR_128000, CBR_256000. Як видно, ці константи відповідають усім стандартним швидкостям обміну. Насправді, це поле містить числове значення швидкості передачі, а константи просто є символічними іменами. Тому можна вказувати, наприклад, і CBR_9600, і просто 9600. Однак рекомендується вказувати символічні константи.

fBinary

Включає двійковий режим обміну. Win32 не підтримує недвійковий режим, тому дане поле завжди повинне бути дорівнює 1, або логічній константі TRUE. У Windows 3.1, якщо це поле було дорівнює FALSE, включається текстовий режим обміну. У цьому режимі символ, що надійшов на вхід порту, заданий полем EofChar свідчив про кінець прийнятих даних.

fParity

Включає режим контролю парності. Якщо це поле дорівнює TRUE, то виконується перевірка парності, при помилці у програму, видається відповідний код завершення.

fOutxCtsFlow

Включає режим спостереження за сигналом CTS. Якщо це поле дорівнює TRUE і сигнал CTS скинутий, передача даних припиняється до установки сигналу CTS. Це дозволяє підключеному до комп'ютера приладу призупинити потік передачі в нього інформації, якщо він не встигає її обробляти.

fOutxDsrFlow

Включає режим спостереження за сигналом DSR. Якщо це поле дорівнює TRUE і сигнал DSR скинутий, передача даних припиняється до установки сигналу DSR.

fDtrControl

Задає режим керування обміном для сигналу DTR. Це поле може приймати наступні значення:

DTR_CONTROL_DISABLE - Забороняє використання лінії DTR

DTR_CONTROL_ENABLE - Дозволяє використання лінії DTR

DTR_CONTROL_HANDSHAKE - Дозволяє використання рукостискання для виходу з помилкових ситуацій. Цей режим використовується, зокрема, модемами при відновленні в ситуації втрати зв'язку.

fDsrSensitivity

Задає чутливість комунікаційного драйвера до стану лінії DSR. Якщо це поле дорівнює TRUE, то всі прийняті дані ігноруються драйвером (комунікаційний драйвер розташований в операційній системі), за винятком тих, котрі приймаються при установленом сигналі DSR.

fTXContinueOnXoff

Задає, чи припиняється передача при переповненні буфера прийому і передачі драйвером символу XoffChar. Якщо це поле дорівнює TRUE, то передача продовжується, незважаючи на те, що буфер прийому містить більш XoffLim символів і близький до переповнення, а драйвер передав символ XoffChar для призупинення потоку прийнятих даних. Якщо поле дорівнює FALSE, то передача не буде продовжена доти, поки в буфері прийомуне залишиться менше XonLim символів і драйвер не передасть символ XonChar для поновлення потоку прийнятих даних. У такий спосіб це поле вводить якусь залежність між керуванням вхідним і вихідним потоками інформації.

fOut

Задає використання XON/XOFF керування потоком при передачі. Якщо це поле дорівнює TRUE, то передача зупиняється при прийомі символу XoffChar, і відновляється при прийомі символу XonChar.

fIn

Задає використання XON/XOFF керування потоком при прийомі. Якщо це поле дорівнює TRUE, то драйвер передає символ XoffChar, коли в буфері прийому знаходиться більш ніж XoffLim і XonChar, коли в буфері залишається менш XonLim символів.

fErrorChar

Вказує на необхідність заміни символів з помилкою парності на символ, що задається полем ErrorChar. Якщо це поле дорівнює TRUE, і поле fParity дорівнює TRUE, то виконується заміна.

fNull

Визначає дія, яка виконується при прийомі нульового байта. Якщо це поле TRUE, то нульові байти відкидаються при передачі.

fRtsControl

Задає режим керування потоком для сигналу RTS. Якщо це поле дорівнює 0, то за замовчуванням мається на увазі RTS_CONTROL_HANDSHAKE. Поле може приймати одне з наступних значень:

RTS_CONTROL_DISABLE - Забороняє використання лінії RTS

RTS_CONTROL_ENABLE - Дозволяє використання лінії RTS

RTS_CONTROL_HANDSHAKE - Дозволяє використання RTS рукостискання. Драйвер встановлює сигнал RTS коли прийомний буфер заповнений менш, ніж на половину, і скидає, коли буфер заповнюється більш ніж на три чверті.

RTS_CONTROL_TOGGLE - Задає, що сигнал RTS встановлений, коли є дані для передачі. Коли всі символи з буфера передані, сигнал скидається.

fAbortOnError

Задає ігнорування всіх операцій читання/запису при виникненні помилки. Якщо це поле дорівнює TRUE, драйвер припиняє всі операції читання/запису для порту при виникненні помилки. Продовжувати працювати з портом можна буде тільки після усунення причини помилки і виклику функції ClearCommError.

fDummy2

Зарезервовано і не використовується.

wReserved

Не використовується і повино бути встановлене в 0.

XonLim

Задає мінімальне число символів в буфері прийому перед посилкою символу XON.

XoffLim

Визначає максимальну кількість байт у буфері прийому перед посилкою символу XOFF. Максимально припустима кількість байт у буфері обчислюється вирахуванням даного значення з розміру применого буфера в байтах.

ByteSize

Визначає число інформаційних біт у переданих і прийнятих байтах.

Parity

Визначає вибір схеми контролю парності. Дане поле повинне містити одне з наступних значень:

EVENPARITY

Доповнення до парності

MARKPARITY

Біт парності завжди 1

NOPARITY

Біт парності відсутній

ODDPARITY

Доповнення до непарності

SPACEPARITY

Біт парності завжди 0

StopBits

Задає кількість стопових біт. Поле може приймати наступні значення:

ONESTOPBIT- Один стоповый біт

ONE5STOPBIT - Півтора стоповых біта

TWOSTOPBIT - Два стоповых біти

XonChar

Задає символ XON, який використовується як для примйому, так і для передачі.

XoffChar

Задає символ XOFF, який використовується як для прийому, так і для передачі.

ErrorChar

Задає символ, що використовується для заміни символів з помилковою парністю.

EofChar

Задає символ, що використовується для сигналізації про кінець даних.

EvtChar

Задає символ, що використовується для сигналізації про подію.

wReserved1

Зарезервовано і не використовується.

Так, як поля структури DCB використовуються для конфигурування мікросхем портів, то на них накладаються певні обмеження. Розмір байта повинний бути 5, 6, 7 або 8 біт. Комбінація з п'яти бітного байта і двох стопових біт є неприпустимою. Так само як і комбінація із шести, семи або восьми бітного байта і півтора стопових біт.

Розглянута нами структура DCB найбільша з усіх, що використовуються для настроювання послідовних портів. Але вона і найважливіша. Заповнення всіх полів цієї структури може викликати ускладнення, тому що треба дуже чітко представляти як працює послідовний порт. Тому ручну установку полів можна порекомендувати досвідченим програмістам. Якщо ж Ви почуваєте себе не дуже упевнене, скористайтеся функцією BuildCommDCB, що дозволяє заповнити поля структури DCB на основі рядка, по синтаксисі аналогічному рядкові команди mode

3. ПРОЕКТНО-ПОЯСНЮВАЛЬНИЙ РОЗДІЛ

3.1
Виб
ір інструментальних засобів розробки програми

Найважливішим питанням, перед створенням – вибір інструментальних засобів, за допомогою яких буде реалізована програма.

В цьому напрямку потрібно розглянути наступні засоби:

Засоби низького рівня. Їх характеризує висока швидкодія, можливість написання коду програми на низькому рівні. До недоліків можна віднести відносну непрозорість коду, ускладнення самого кодування, яке вимагає створення програми, яка б працювала в захищеному режимі, що відповідно збільшує саму складність розробки даної програми, а також багато ручної роботи. Прикладами можуть бути Assembler та інші мови низького програмування.

RAD-засоби. RAD (Rapid Application Development – Швидка Розробка Додатків)-засоби характеризуються легкістю супроводу, високою швидкістю створення додатків, гнучкістю, великою кількістю компонент для проектування, прозорістю програмного коду. До таких засобів відносяться Delphi, C++ Builder, Jbuilder, VisualBasic і т.д.;

HTML-технології та застосування мов написання сценаріїв – Perl, JavaScript, VBScript. Очевидним недоліком є неможливість роботи даних систем з апаратурою ЕОМ тому, що вони, як правило, є апаратно незалежними від неї і покладають все на ОС.

З вище сказаного слідує, що перевагу слід надати RAD-засобам. Додатки, що написані з їх допомогою, можна легко масштабувати, вони мають достатню універсальність. Вибір засобів програмування звузився до вибору Delphi чи C++ Builder, оскільки вони є найбільш близькими до синтаксису відповідних мов Pascal та C++. Оскільки для мене більш звично програмувати на мові Pascal, то мій вибір зупинився на Delphi. Проте великих розбіжностей між Delphi чи C++ Builder немає.

Усі компоненти, форми і модулі даних, працюють у Delphi та C++Builder для Windows без будь-яких змін. Delphi залишається найлегшою у використанні і самою продуктивною RAD-системою. C++Builder ідеально підійде тим розробникам, що надають перевагу програмуванню мовою C++, і хочуть зберегти продуктивність Delphi. Унікальний взаємозв'язок цих систем програмування дозволяє при створенні додатка без ускладнень переходити з одного середовища розробки в іншу.

Політика, що проводиться сучасними виробниками програмного забезпечення світу, полягає в відносній сумісності з іншими мовами програмування. Неухильно слідуючи цій політиці, C++Builder зберігає матеріальні вкладення в Delphi, увібравши в себе бібліотеку візуальних компонентів, інтуїтивне інтегроване середовище, візуальні механізми двонаправленої розробки, методику наслідування форм і різномасштабні засоби доступу до баз даних та апаратного забезпечення.

Таким чином питання вибору між вище описаними двома середовищами розробки не таке уже й суттєве, тим більше що обидва ці продукти розроблені однією і тією ж фірмою (Borland). Як правило, всі компоненти, які існують в Builder C++ існують в Delphi.

Програмісти можуть працювати в тому середовищі, що краще і швидше забезпечить реалізацію поставленого поточного завдання. Delphi і Builder C++ скомпілюють і зберуть готовий додаток з однаковим успіхом.

Написавши деякий об'єкт для проекту Delphi, ви зможете повторно використовувати його, без змін, у проекті Builder C++.

Delphi пропонує програмістам дуже простий, легкий в освоєнні синтаксис мови. При реалізації складних проектів великою командою програмістів будь-який її учасник вільний вибрати мову Object Pascal або C++ відповідно до індивідуального смаку, навичками і прихильністю. У будь-яких комбінаціях результатом спільної розробки буде єдина високоефективна програма, що виконується.

3.2
Огл
яд середовища програмування DELPHI

Delphi - це комбінація декількох найважливіших технологій:

Високопродуктивний компілятор у машинний код

Об’єктно-орієнтована модель компонентів

Візуальна побудова додатків із програмних прототипів

Масштабуємі засоби для побудови баз даних

Новітня система об’єктно-орієнтованого програмування Delphi виробництва корпорації Inprise (Borland) призначена для операційних систем Windows 9.x/NT/XP. Інтегроване середовище Delphi забезпечує швидкість візуальної розробки, продуктивність повторно використовуваних компонентів у поєднанні з потужністю мовних засобів Objict Pascal, удосконаленими інструментами і різномасштабними засобами доступу до баз даних.

Delphi може бути використаний скрізь, де потрібно доповнити існуючі додатки розширеним стандартом мови Pascal, підвищити швидкодію і додати користувальницькому інтерфейсові якості професійного рівня.

Традиційний підхід до архітектури програмних бібліотек (у тому числі обєктно-орієнтованих) не передбачає розбіжності в поведінці на етапі розробки (design-time) і в період автономного виконання (run-time).

Менеджер проекту

Новий менеджер проекту дозволяє Вам об'єднувати проекти які працюють разом в єдину проектну групу. Це дозволяє організувати як роботу взаємозалежних проектів, таких як однозадачні та багатозадачні додатки або DLL, так і спільну роботу програм, що виконуються.

Новий провідник

Новий провідник містить виконувані класи, навігацію по модулях, і браузер коду. Провідник коду робить створення класів простішим, автоматизую багато кроків Уведіть прототип методу в розділі інтерфейсу і властивість виконуваного класу сгенерує кістяковий код у розділі реалізації. Також провідник дозволяє швидко переміщатися через файли модуля, а так само між інтерфейсом і реалізацією. Використання символу Tooltip, дозволяє переглядати інформацію про оголошення будь-якого ідентифікатора, потім використовуючи браузер код, можна перейти до його оголошення.

Вікна інструментів, що закріплюються

IDE (Інтегроване Середовище Розробки) містить більш гнучку конфігурацію вікон інструментів, які можна закріплювати з редактором коду. Просто перетягніть і відпустіть вікно інструменту до того місця, до якого хочете. Провідник коду і менеджер проекту можна як закріплювати, так і не закріплювати.

Поліпшене налагодження

Інтегрований відладчик має багато нових властивостей, включаючи віддалені і багатопроцесорне налагодження, перегляд коду центрального процесора, інспекторів, удосконалені точки переривання, відладчик специфічних підміню і закріплених вікон.

Удосконалення Active

Delphi4 забезпечує розширену підтримку Active.

Удосконалення VCL

Ієрархія об'єктів Delphi була розширена, щоб включити новий компонент для NT Service додатків. Крім того, новий компонент виконуваного списку (на Стандартній сторінці палітри), дозволяє Вам централізувати керування меню і команд від кнопок. Керування VCL розширене, щоб підтримувати drag-and-drop перетаскування, забезпечувати додатковий контроль над розміщенням вікна, і багато чого іншого.

4.
ПРОЕКТНО-ТЕХНОЛОГІЧНИЙ РОЗДІЛ

4.1 Опис діаграми станів

Розглянемо діаграму стану програми, яку зображено на рис. 1.

Рис. 1. Діаграма стану програми

При ініціалізації головної форми здійснюються початкові настройки для відображення вхідних даних та стандарнте заповнення структур для роботи з портами.

Після ініціалізації основної форми користувач має доступ до Головного меню та панелі інструментів. При виборі пункта Головного меню або кнопки з панелі інструментів відбуваєтьсявиконання певних дій. Опишемо основні пункти Головного меню.

Меню включає в себе наступні пункти:

Файл

Запуск

Вид

Настройка

Допомога

Пункт Файл виконує основні операції збереження даних, створення нового графіка та вихід. Пункт Файл містить наступні операції:

Новий графік. Призначений для очищення динамічного списку, який містить в собі дані, отримані при зчитуванні з порта або створені генератором.

Завантажити дані. Призначений для завантаження даних в динамічний список з файла, який зберігав користувач. Файл повинен мати розширення *.grf, та містити такі дані: дату створення виміру, знак „|”, числове значеня виміру(тип integer).

Зберегти графік. Призначений для збереження графіку, який отримав користувач на екрані в результаті роботи програми. Якщо користувач бажає зберегти графік, який не відображається на екрані, то для цього йому необхідно отримати зображення необхідної частини графіка за допомогою полоси прокрутки.

Зберегти дані. Призначений для збереження результатів вимірювання в файлі з розширенням *.grf.

Вихід. Вихід з програми без попередження про збереження результатів.

Пункт Запуск має всього два підпункти, які призначені відповідно для запуску та зупинки отримання даних. При запуску дані, що надійшли передаються в динамічний список, який в подальому є основою для відображення даних на екрані в графічному та текстовому вигляді. Зупинка призначена для зупинки таймера відліку, який призначений для отримання даних з порту в період вказаний користувачем.

Пункт Вид призначений для вибору графічного відображення даних. Даний пункт містить групу перемикачів, що дозволяють відображати графік у вигляді простого графіку функції, або у вигляді стовбцевої гістограми.

Пункт Настройка призначений для задання опцій портів, а також відображення графіка функції в необхідному для користувачу вигляді. Даний пункт розділений на дві частини:

Вибір джерела вхідних даних.

Задання опції відображення графіка для сітки та осей координат.

Вибір джерела даних являє собою радіогрупу підпунктів для вказання звідки саме будуть зчитуватися дані. Тут передбачена подальше вдосконалення програми, та розширення її можливостей для роботи з LPT портами. Для наглядного зображення працездатності програми в програмі було також використано генератор випадкових чисел.

Задання опцій відображення призначені для вибору користувачем можливих опцій настройки портів та таймера, задання відображення осей координат та сітки графіка, вибір кольорів та інше.

Розділ Допомога призначений для виводу інформації про прграму, а також виклик вікна, в якому виводиться інструкція користувача даної програми.

Для зручності користування програмою всі основні дії, які пов’язані з роботою програми, продубльовані у вигляді кнопок та інших елементів інтерфейсу користувача на основній формі. Так було створено Панель інструментів та задання опцій таймера.

4.2 Опис відношення модулів

Рис. 2. Відношення модулів

Ініціалізує візуальну обробку даних модуль MainForm. На даній формі ми розмістили елементи інтерфейсу користувача, компоненту для порта, компоненти для роботи головного меню, а також основну компоненту для відображення даних – GraphicDiagram. Як додаткові елементи інтерфейсу, на основну форму були добавлені компоненти для запису та зчитування файлів даних та полосу прокрутки, а також включає в себе основну роботу з реакціями на натискування кнопок панелі інструментів, відображення настройки частоти таймера.