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第1章 串行通信的基本概念1

1.1 从电路到通信系统2

1.1.1 应用信息论简要2

1.1.2 串行通信的信源特性8

1.1.3 串行通信的信道特性9

1.2 计算机的数据接口12

1.2.1 使用数据接口13

1.2.2 计算机数据接口的发展14

1.2.3 LPC总线与串口适配器17

1.3 串行通信协议19

1.3.1 为什么制定协议19

1.3.2 OSI协议参考模型20

1.3.3 一般模型与协议栈20

1.3.4 串行通信协议23

1.4 EIA RS-232串行接口标准介绍28

1.4.1 EIA RS-232标准概述28

1.4.2 电气特性30

1.4.3 机械特性32

1.4.4 信号线定义35

1.4.5 串口近距离通信39

1.4.6 串口通信的流控制41

1.5 RS-422与RS-485串行接口标准45

1.5.1 RS-422电气规定46

1.5.2 RS-485电气规定47

1.5.3 RS-422与RS-485的网络安装注意要点48

1.5.4 RS-422与RS-485传输线上匹配的一些说明49

1.5.5 RS-422与RS-485的接地问题50

1.5.6 RS-422与RS-485的网络失效保护51

1.5.7 RS-422与RS-485的瞬态保护52

1.6 本章小结53

第2章 异步串行通信接口电路简介55

2.1 8250兼容接口电路56

2.1.1 8250兼容接口电路概述56

2.1.2 8250的结构57

2.1.3 8250的编程方法58

2.2 8251A接口电路76

2.2.1 8251A的外部特性76

2.2.2 8251A的内部结构和编程模型77

2.2.3 8251A的状态字79

2.2.4 8251A的方式命令和工作命令的使用79

2.2.5 8251A应用举例79

2.3 本章小结81

第3章 在Windows NT中搭建开发环境83

3.1 准备工作84

3.1.1 使用串口调试助手84

3.1.2 双端口互联方案84

3.1.3 单端口自联方案85

3.1.4 使用USB-UART转换器85

3.1.5 使用虚拟串口86

3.2 使用Microsoft VisualC＋＋88

3.2.1 开发平台的选择89

3.2.2 工程类型和开发流程89

3.2.3 Hello World—第一个串口通信程序90

3.3 本章小结95

第4章 使用Windows API串口编程97

4.1 Windows API串口编程概述98

4.1.1 不使用Windows API98

4.1.2 Windows API初探100

4.1.3 使用Windows API进行串口开发102

4.2 同步和异步I/O—基本的读写问题104

4.2.1 CreateFile函数—开启串口104

4.2.2 CreateEvent函数—创建事件105

4.2.3 Overlapped结构—异步模式信息的表达106

4.2.4 WriteFile函数—发送数据107

4.2.5 ReadFile函数—接收数据107

4.2.6 WaitForSingleObject—等待事件信号108

4.2.7 一个同步和异步I/O例子108

4.3 Windows通信API114

4.3.1 DCB概述114

4.3.2 流控制117

4.3.3 传输超时118

4.3.4 串口状态121

4.4 本章小结128

第5章 使用CSerial类129

5.1 封装串口通信API130

5.1.1 串口编程回顾130

5.1.2 封装串口通信相关的API131

5.1.3 封装方案133

5.2 CSe简介134

5.2.1 概述134

5.2.2 修改“Hello World”程序134

5.3 CSe的串口事件143

5.3.1 监听器：串口事件的响应143

5.3.2 异步串口事件149

5.4 Windows GUI编程初探154

5.4.1 函数指针与Windows GUI154

5.4.2 使用SDK开发Windows GUI程序156

5.4.3 资源、对话框和对话框模板162

5.4.4 使用MPC169

5.5 使用CSeal和MFC编写串口通信程序174

5.5.1 向框架添加CSeal174

5.5.2 设计应用程序界面176

5.5.3 串口配置178

5.5.4 数据的发送和接收184

5.5.5 有关CSea1 MFC的特别说明187

5.6 本章小结187

第6章 使用Qt进行串口编程189

6.1 Qt简介190

6.1.1 Qt的组成和特点190

6.1.2 Qt的安装190

6.1.3 Qt应用程序开发流程194

6.1.4 获取帮助213

6.2 使用Qt开发串口通信程序213

6.2.1 Qt中的多线程编程213

6.2.2 使用QextSealPo—简单的实验221

6.2.3 完善的串口通信程序228

6.2.4 若干问题240

6.3 本章小结241

第7章 Windows下双机点到点串行通信系统设计与开发243

7.1 Windows下双机的串行通信系统简介244

7.2 Windows下双机点到点的串行通信系统的用户需求244

7.3 Windows下双机的串行通信系统的分析244

7.4 利用UML为本工程实例建模245

7.5 Windows下双机的串行通信系统设计概述247

7.5.1 系统模块图与面向对象方法介绍248

7.5.2 封面设计249

7.5.3 主界面设计252

7.6 Windows下双机的串行通信系统的调试与实现262

7.6.1 系统调试出现的问题262

7.6.2 系统的实现263

7.7 本章小结263

第8章 16位高速DSP增强型同步串口的设计265

8.1 概述266

8.2 F206 DSP处理器体系结构分析266

8.2.1 F206 DSP处理器概述266

8.2.2 总线结构268

8.2.3 中央处理单元概述269

8.2.4 存储器和I/O空间272

8.3 增强型同步串口的系统及设计273

8.3.1 同步串口的基本原理274

8.3.2 同步串口基本操作结构图275

8.3.3 各种信号275

8.3.4 缓存器与寄存器276

8.3.5 中断277

8.3.6 查错277

8.4 接收电路的设计280

8.4.1 突发模式的接收280

8.4.2 连续模式的接收281

8.5 发送电路的设计282

8.5.1 利用内部帧同步的突发模式传送283

8.5.2 利用外部帧同步的突发模式传送284

8.5.3 利用内部帧同步的连续模式传送285

8.5.4 利用外部帧同步的连续模式传送286

8.6 接收与发送电路的实现与研究286

8.7 同步串口中帧同步的设计287

8.7.1 并行同步设计思想288

8.7.2 多路并行帧同步系统288

8.8 FIFO缓存器电路的设计289

8.8.1 FIFO基本原理289

8.8.2 通用FIFO的设计290

8.8.3 同步串口中FIFO的设计291

8.9 同步串口中特殊功能的设计293

8.9.1 内部时钟和帧同步电路的设计293

8.9.2 多通道选择电路的设计294

8.10 同步串口中的状态寄存器296

8.11 本章小结297

第9章 串口与以太网数据传输实现299

9.1 概述300

9.2 设计芯片的软硬件选择301

9.2.1 嵌入式网络模块DSLC-SOM-01301

9.2.2 CT-xweb2000系统302

9.2.3 ZNE-100T增强型嵌入式以太网转串口模块303

9.2.4 RCM2200模块305

9.2.5 各开发包的优缺点及其最终选择306

9.3 Rabbit开发包和编程工具DynamicC简介306

9.3.1 Rabbit微处理器结构图与Rabbit2000特点介绍307

9.3.2 RCM2200系统结构与详细技术参数309

9.3.3 DynamicC的特点310

9.4 传输协议概述311

9.5 串口传输协议的选择312

9.5.1 XMODEM协议概述313

9.5.2 XMODEM传输协议的实现函数313

9.5.3 CHECKSUM校验方法314

9.6 以太网口传输协议的选择与实现316

9.6.1 网络传输协议的选择和UDP协议316

9.6.2 TFTP服务器和客户端概述317

9.6.3 TFTP传输的初始连接318

9.6.4 TFTP包318

9.6.5 TFTP传输的正常终止319

9.6.6 TFTP协议的实现320

9.7 串口到以太网口传输文件的实现321

9.7.1 程序设计思想321

9.7.2 程序实现322

9.7.3 串口到以太网口文件传输源程序323

9.8 以太网口到串口传输文件的实现331

9.8.1 程序设计思想331

9.8.2 程序实现332

9.8.3 以太网口到串口文件传输源程序332

9.9 工程应用概述340

9.10 本章小结341

第10章 基于串口的DNC信息采集系统的开发343

10.1 DNC技术概述344

10.1.1 DNC技术的产生与发展344

10.1.2 DNC数据采集的重要性345

10.1.3 DNC数据采集的现状346

10.2 DNC信息采集系统的功能346

10.3 DNC信息采集系统的底层设备接口347

10.4 DNC数据采集系统通信技术348

10.4.1 DNC数据采集系统的内部通信技术概述349

10.4.2 DNC数据采集系统的外部通信技术概述351

10.4.3 DNC数据采集的方法352

10.5 基于串口的DNC信息采集系统的总体设计354

10.5.1 系统总体结构355

10.5.2 系统硬件组成355

10.5.3 系统软件组成及主要功能356

10.6 DNC信息采集系统相关技术358

10.6.1 串口通信技术358

10.6.2 宏指令采集359

10.6.3 特殊程序上报采集364

10.6.4 采集数据处理与信息发布365

10.6.5 串口传输速度匹配366

10.7 基于串口的DNC信息采集系统设计和开发367

10.7.1 系统概述367

10.7.2 数据库设计367

10.7.3 串口通信实现369

10.7.4 多线程的实现369

10.7.5 数据采集的实现370

10.7.6 信息发布实现372

10.7.7 系统测试374

10.7.8 系统的测试效果377

10.8 本章小结378

第11章 Windows XP下USB转RS-232桥接器驱动程序开发379

11.1 USB转RS-232桥接器概述380

11.1.1 设备驱动的概念380

11.1.2 USB技术特点380

11.1.3 USB的广泛应用381

11.1.4 USB在嵌入式设备中的应用383

11.1.5 计算机常用外部总线比较383

11.1.6 USB转RS-232桥接器发展现状385

11.1.7 USB转RS-232桥接器驱动发展现状385

11.2 USB总线技术介绍386

11.2.1 USB系统拓扑结构386

11.2.2 USB总线逻辑结构388

11.2.3 传输协议388

11.2.4 传输类型394

11.2.5 设备框架399

11.2.6 USB主机协议402

11.3 USB转RS-232桥接器硬件设计404

11.3.1 系统整体结构404

11.3.2 USB接口设计406

11.3.3 UART设计407

11.3.4 Buer设计409

11.3.5 FIFO设计409

11.4 桥接器驱动模型分析与实现机制411

11.4.1 Windows驱动模型的发展412

11.4.2 WDM驱动模型简介412

11.4.3 基于WDM模型的桥接器驱动框架设计414

11.4.4 确立开发方案418

11.4.5 I/O请求包（IRP）418

11.4.6 USB数据处理420

11.4.7 内存分配策略421

11.4.8 同步问题422

11.4.9 使用推迟过程调用424

11.4.10 使用完成例程425

11.5 桥接器驱动程序重点例程设计426

11.5.1 驱动程序入口例程426

11.5.2 即插即用例程实现策略.428

11.5.3 分发例程实现策略432

11.5.4 电源管理例程438

11.5.5 卸载例程438

11.6 驱动测试与安装438

11.6.1 驱动测试438

11.6.2 驱动的安装440

11.7 本章小结441

第12章 串口通信在机器人实时控制中的应用开发443

12.1 工业机器人概述444

12.1.1 工业机器人的发展444

12.1.2 工业机器人的应用445

12.1.3 工业机器人技术概述446

12.1.4 机器人控制技术概述447

12.1.5 串行通信449

12.1.6 实时控制系统450

12.2 MOTOMAN UP6工业机器人系统介绍450

12.2.1 MOTOMAN UP6的结构与性能451

12.2.2 MOTOMAN UP6机器人控制系统451

12.2.3 MOTOMAN UP6机器人运动参数452

12.2.4 机器人虚拟样机技术453

12.2.5 机器人运动仿真454

12.3 实时控制系统的总体分析455

12.3.1 系统总体结构和组成455

12.3.2 机器人功能分析456

12.3.3 通信协议分析456

12.3.4 RS-232C的不足之处及修正方案457

12.3.5 机器人控制系统的图像监控458

12.4 实时控制系统的实现459

12.4.1 程序设计思路459

12.4.2 编程语言及方法选择460

12.4.3 Visual C+++环境配置462

12.4.4 通信参数设置与建立连接463

12.4.5 机器人的主要状态463

12.4.6 机器人通信功能模块及其具体实现464

12.4.7 机器人可执行文件格式480

12.4.8 编程注意事项481

12.4.9 系统软件发布482

12.5 控制系统中图像监控的实现482

12.5.1 视频捕获482

12.5.2 多线程编程技术在图像监控中的运用483

12.6 本章小结485