27. 一文掌握Labview串口通讯程序设计与优化

大家好~本文是0基础串口通讯文章，无需Labview基础，读完即可完成串口通讯设计。

之前给大家出过一期有关于串口通讯硬件配置 的文章，那么本期着重讲一下从硬件连接到纠错再到软件如何设计 ，并针对之前的文章中大家提问到的问题做出相应的答疑，针对串口连接时存在的一系列连接错误、软件不通等问题展开要论，优化了设计结构，最终生成一个结构稳定不复杂的程序，所以本文的题目是串口通讯程序设计，请看题注。

① 在串口通信上最重要的两个方面，一个是硬件一个是软件，那么本章着重介绍一下串口线连接以后我们该如何在labview上进行串口通讯程序的设计与优化。
② 关于关于硬件的设计部分 ，题主之前写过一篇有关于串口硬件配置 的文章质量较好且非常详细，大家如果想了解的话可以点击下边的链接补充一下相关知识。

串口与仪器连接、通讯等前期配置点击下文查看：
3.详解Labview串口通讯--从串口线连接到串口通讯保姆级教程

想获取文章中程序请在百度网盘下载，下载方式：

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串口通讯程序设计

[1. 串口通讯基本原理](#1. 串口通讯基本原理)
- [1.1 串口的基本概念](#1.1 串口的基本概念)
- [1.2 图解电脑与仪器的数据传输流程](#1.2 图解电脑与仪器的数据传输流程)
[2. Labview程序设计](#2. Labview程序设计)
- [2.1 串口通信程序的重要参数解析](#2.1 串口通信程序的重要参数解析)
- [2.2 串口通信函数的优化稳定程序](#2.2 串口通信函数的优化稳定程序)
- - [2.2.1 采集一次数据程序](#2.2.1 采集一次数据程序)
  - [2.2.2 连续采集数据的程序](#2.2.2 连续采集数据的程序)

1. 串口通讯基本原理

我们先大致花费一点时间了解一下串口，本章主要教大家理解一下串口在电脑和仪器 及两者 数据传输 上扮演着什么样的角色，通过形象的图文并茂的方式帮助大家深入理解，以便于更好的在编程对串口理解和控制。

1.1 串口的基本概念

①串口是什么样子的？

串口通常呈现为设备上的一个物理接口，如计算机上的COM端口 或其他设备上的DB9接口。这些接口通常具有特定的针脚排列，用于数据的传输和接收，也就是说电脑上的USB接口是可以转串口的。大致如下：

②串口如何连接？

一般串口线都是一边是USB接口 ，一边是DB9接口 的，将USB接口接到电脑上，DB9接到仪器上即可，长度不足时可以使用公头转母头的DB9延伸。

③数据传输方式 ：

串口通信是一种全双工(双向传递数据)扩展接口，数据在一位接一位的顺序传输。它使用一对传输线进行双向通信。也就是说，可以边发边收而不是只发完再收、数据是一个接一个的排队发，如下图。

④传输速度怎么设置？

串口的传输速率通常由波特率来衡量，表示每秒传输多少比特(Bit)，常见波特率包括9600、38400、56000、115200等。

1.2 图解电脑与仪器的数据传输流程

本节大致讲解一下我们的Labview是如何通过电脑、串口线、仪器实现仪器控制或者板卡信号传输的，大家可以根据图中的六个步骤来对应题主的描述，看看自己的程序卡在哪个步骤。

① 将串口线的USB端接到电脑/工控机 ，将DB9接到仪器或板卡的端口 ，这一步较为简单，连接完成后查看接触情况，避免出现接触不良的情况。
② 检查电脑是否识别串口线 ，以下提供两个方法，这个之前文章中讲过，不再过多赘述：
方法一：右键"此电脑"-----单击管理-----单击"设备管理器"-----打开"端口(COM和LPT)"---插拔连接的串口线----发现图中红框处端口消失又出现，则说明串口连接正常。

方法二：打开NI MAX软件，展开"设备与接口"一项，即可查看当前连接的串口，如下图所示

③ 若以上两种方式均正常，则跳过这一步骤查看下一步，若发现上方两种方式均未连接时，则需排除未连接的错误，错误有以下几种：

串口连接接触不良： 这种情况重新连接一下就好了，并且判断一下是否是接触不良。
串口线发行时间比较老： 有些实验室留下的老旧仪器常带着一根旧的串口线，这种串口线往往是在Win7系统盛行时发布，那时的设备管理器大多兼容该类串口线，但到了win10/win11后，可能该串口线需要更新或下载驱动才可以运行，这个根据串口线的不同，大家自行下载串口驱动。
缺少串口驱动程序: 缺少Labview连接电脑串口的程序，这个也是导致程序出问题的重要因素，初次进行串口通讯的电脑必须安装该串口驱动才能使用Labview控制。如果有需要的话，可以在题主的百度网盘中下载。
下载链接：

文章中串口驱动及通讯程序已上传百度网盘，下载地址：

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下载后可以看到题主在上述文件中给大家用word编写了一个很详细的安装教程 ，如下所示，大家下载后可以根据word中的详细步骤安装驱动即可，省时省力。

这里需注意，如果设备管理器中识别了串口，但在Labview中找不到，同样需要安装该文件，否则就会导致程序运行时正常但找不到串口或报错VISA不存在等。

电脑系统不兼容： win11系统近几年才出现，针对过去库存的串口线无法识别，请联系提供串口线的客服人员下载对应win11驱动。
仪器或电脑自身故障： 排除以上问题后就要确认是否是仪器或者电脑本身的问题了，可关闭电脑的防火墙或仪器防火墙尝试。
④编写通讯程序：这一部分内容将着重在文章第二章中单独讲解。
⑤使用软件完成指令收发测试： 第四步我们将程序编写完成后，就可以尝试在程序中向仪器发送指令并接收了。这一步也着重在第二章中讲解。
⑥搭建采集框架： 根据用户需求完成程序的整体设计。

2. Labview程序设计

上文讲解了硬件连接的一些问题，本文讲解软件相关设计。

2.1 串口通信程序的重要参数解析

这些参数一般在串口程序中可以提前设置，下面针对每个函数讲解参数的原理。

常用函数如下所示：
①VISA配置串口

该函数完成串口的基础属性配置，其中VISA资源名称为串口编号，如"CO3",可设置波特率、比特、奇偶校验等参数并将配置好的是串口数据向后传递。

**VISA资源名称：**这个是串口编号。
波特率：每秒通讯的数据数量，单位是Bit，这个参数题主之前在数据类型中讲解过，需要补充的同学自行去搜索。
数据比特： 传输数据的大小，一般默认为8比特，因为一个字节就是8比特，按照字节来传输。
超时时间： 采集或发送一次数据的延迟时间，比如设置为1000ms，如果串口在500ms内采集完成数据了，但由于超时时间的存在，需要再等待500ms直到1000ms延时时间到达后再执行后续程序。这种情况多用于数据刷新较慢的情况，如果采集较快，可能会存在数据包重复或丢包的现象。

②VISA打开

打开VISA资源名称指定端口的会话句柄并返回句柄标识符，该函数用于打开串口操作。

③VISA写入

将字符串数据写入到对应的串口上，并返回实际写入的字节数。

写入缓冲区： 向仪器发送的指令。这个指令是指仪器能够识别的指令集，通常有标准型号的仪器都有一个指令集手册manual，可以在指令集中找到自己想要的指令，如果没有这个手册，建议大家网上搜索这个仪器型号并获取其仪器指令手册。

众所周知我们可以将仪器和电脑理解成两个人，指令就是这两个人彼此对话的语言，一问一答。

返回数：返回的数据数量。

④VISA读取

读取仪器返回的数据值，以字符串格式显示，注意：读取的字符串字节数为设定的"字节总数 "

字节总数： 一次读取多少个字节。
读取缓冲区： 读回来的数据内容。

⑤VISA关闭

释放串口资源占用。

下面是一个万能串口读写框架，各位同学后续读写操作可基于题主的本VI做出更改。

其实这个程序是不完善的，只是粗略的完成了数据的收和发，还是会出现数据报错和连接为不稳定等问题，那么题主针对这个问题，优化了该程序结构并上传了程序。

2.2 串口通信函数的优化稳定程序

2.2.1 采集一次数据程序

程序的下载连接在下面。我把优化后稳定的串口通讯程 序发给大家，个人觉得比较好用。该程序对多种仪器具有非常好的兼容性和实用性，下载后可以直接拿来用，当然如果大家想自己写也可以跟着题主来写，下面我直接讲解该程序。

该程序在百度网盘下载，下载方式：

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该文件中中包含五个子程序，串口读写及初始化、关闭等。

①程序总结构

结构包含一个串口的初始化程序 ，配置串口的基本参数，初始化完成后，将指令输入到串口读写程序 中，该VI是写入指令后直接读取返回串口扔给我们的数据，串口关闭 采集完成后解除串口占用。内部函数运行期间使用条件结构判断资源错误，一旦有报错不会中断采集而是将程序继续循环以保证采集效率 。