串口设备远程监控软件设计与实现(本科毕业论文)(编辑修改稿)

串口设备远程监控软件设计与实现(本科毕业论文)(编辑修改稿)内容摘要：

灵活性和效率但是 MFC 的封装很浅，所以效率上损失不大，灵活性还可以，虽然也有很多缺陷，但还是一个比较好的东西。 MFC 中最重要的封装是 对 Win32 API 的封装，因此，理解Windows Object 和 MFC Object (C++对象，一个 C++类的实例 )之间的关系是理解 MFC 的关键之一。 所谓 Windows Object（ Windows对象）是 Win32下用句柄表示的 Windows 操作系统对象；所谓 MFC Object (MFC 对象 )是 C++对象，是一个 C++类的实例，这里（本书范围内） MFC Object 是有特定含义的，指封装 Windows Object的 C++ Object，并非指任意的 C++ Object。 MFC Object 和 Windows Object 是不一样的，但两者紧密联系。 本章小结 本章主要讲述了本课题在软硬件设计方面需要的基础知识，包括硬件方面串口联网服务器的原理及工作模式，以及硬件架构。 软件方面，介绍了编写程序时所需要的 VC++软件，及 MFC 框架。 能够为后面知识的学习提供基础的帮助。 郭一君：串口设备远程监控软件设计与实现 13 第三章 串口联网服务器通讯底层 通信底层设计 串口联网软件底层以其硬件架构为基础。 控制网络的架构采用 C/S 模式架构。 其中串口服务器运行 TCP Server 端， PC 监控终端则设计为 TCP Client 端。 每一台连接到串口服务器上的串口设备，都具有固定的 IP及端口号。 运行在 PC的 Client监控终端，通过 Socket 与运行在串口服务器的 Server 端建立通信连接，进而控制串口设备。 如下图 51所示： 串 口 设 备 1T C P S e r v e r串 口 设 备 2串 口 设 备 n串 口 1串 口 2串 口 nT C P C l i e n t串 口 服 务 器 P C 监 控 终 端I n t e r n e t 图 01： 底层通信原理 连接到网络中的串口服务器，需要把串口服务器设置成 TCP Server 模式。 以康海时代 NC600 系列串口服务器为例，其设置步骤如下： 1) 用 IE 内核的浏览器登录串口 服务器的 IP 地址，进入设置主界面 2) 在串口配置项里面配置好响应设备串口的波特率灯参数。 3) 在工作模式中把对应的工作模式设置成 TCP Server 工作模式 4) 保存提交。 西安理工大学本科生毕业设计（论文） 14 MFC 中 TCP socket 编程 串口联网网络中，串口设备与 PC端监控软件的通信，主要通过 TCP socket套接字实现。 TCP为面向连接的一种网络连接方式，能够保证数据通信的安全性。 MFC 中对 socket 编程有很好的支持，这为物联网串口设备远程监控提供了便利。 TCP socket 基本原理 TCP socket 采用流式套接字进行网络连接。 流式套接字提供没有记录边界的数据流，即字节流。 字节流能确保以正确的顺序无重复地被送达。 其主要的编程模型如下： 创 建 并 初 始化 套 接 字监 听 来 自 客户 端 的 请 求接 受 连 接 请求接 收 数 据发 送 数 据关 闭 连 接请 求 建 立 连接发 送 数 据接 收 数 据关 闭 连 接创 建 并 初 始化 套 接 字服 务 器 客 户 机 图 02： 流式套接字编程模型 郭一君：串口设备远程监控软件设计与实现 15 在该模型中，服务器端创建并初始化套接字，监听来自客户端的连接请求。 客户端同样建立套接字， 用于向服务器端发起连接请求。 当服务器接收到来自客户机的连接请求后，与客户机建立连接。 连接成功后，则服务器和客户机可以 进行数据收发通信。 通信完成后，服务器和客户机关闭套接字。 基本 Windows Socket API Windows 操作系统提供了很多用于 Socket 通信的 API，可以很方便地开发 Socket 通信软件。 主要的 API 函数如下： 1） WSAStartup 调用 windows Socket DLL 函数原型 int WSAStartup( WORD wVersionRequested, // 应用程序要求的 sockets 版本 LPWSADATA lpWSAData //指向数据结构 WSDATA 的指针， //得到 windows Socket 的具体信息） ； WSDATA 定义如下： typedef struct WSAData { WORD wVersion。 WORD wHighVersion。 ifdef _WIN64 unsigned short iMaxSockets。 unsigned short iMaxUdpDg。 char FAR * lpVendorInfo。 char szDescription[WSADESCRIPTION_LEN+1]。 西安理工大学本科生毕业设计（论文） 16 char szSystemStatus[WSASYS_STATUS_LEN+1]。 else char szDescription[WSADESCRIPTION_LEN+1]。 char szSystemStatus[WSASYS_STATUS_LEN+1]。 unsigned short iMaxSockets。 unsigned short iMaxUdpDg。 char FAR * lpVendorInfo。 endif } WSADATA, FAR * LPWSADATA。 2） WSACleanup 结束对 Windows Sockets DLL 的调用 函数原型： int WSACleanup(void)。 3)socket 用于建立 Sockets。 函数原型： SOCKET socket( int af, // 地址族，一般是 AF_INET int type , //socket 类型， SOCK_STREAM 或 SOCK_DGRAM int protocol //协议类型，通常取值 0)。 4） closesocket 关闭套接字 函数原型： int closesocket( SOCKET s //要关闭的套接字 )。 5） bind 将一个本地地址和一个 SOCKET 描述字连接 郭一君：串口设备远程监控软件设计与实现 17 起来 函数原型： int bind( SOCKET s, // 要绑定的套接字 const struct sockaddr FAR* name, // 指向 SOCKADDR 结构的地址 int namelen // 地址结构的 sizeof) Tcp/ip SOCKADDR 的结构为 struct sockaddr{ unsigned short sa_family。 char sa_data[4]。 }。 struct sockaddr_in{ short sin_family。 unsigned short sin_port。 struct in_addr sin_addr。 char sin_zero[8]。 }。 6)listen 设定 socket 为监听状态 函数原型： int listen( SOCKET s, // 进行监听的 socket int backlog // 客户端可以连接的请求个数 )。 7） accept 接受一个 socket 的连接请求， 同时返回一个新的 socket ，新的 socket 用来在服务 西安理工大学本科生毕业设计（论文） 18 器与客户端之间传递和接收信息。 函数原型： SOCKET accept( SOCKET s, // 处于监听状态的 socket struct sockaddr FAR* addr, //将要接受地址的 sockaddr 指针 int FAR* addrlen //地址的长度 )。 8)connect 连接客户端的 socket 到指定的网络服务器。 连接成功后，客户端用此 socket 与服 务器通信。 函数原型： int connect( SOCKET s, // 将要连接的 socket const struct sockaddr FAR* name, // 目标 socket 地址 int namelen // 地址结构 sizeof )。 9)recv 用于接收已经建立连接的 socket 数据信息 函数原型： int recv( SOCKET s, char FAR* buf, //接收数据缓冲区 int len ,// 缓冲区长度 郭一君：串口设备远程监控软件设计与实现 19 int flags //有 MSG_PEEK 和 MSG_OOB )。 返回值：接收到的字节数 10） send 对已经建立连接的 socket 发送数据信息 函数原型： int send( SOCKET s, char FAR* buf, //发送数据缓冲区 int len ,// 缓冲区长度 int flags //有 MSG_PEEK 和 MSG_OOB )。 返回值：发送的字节数 11 ） WSAAsyncSelect 要求 socket 在有事件发生时通知使用者，本函数将套接口设置成为非 阻塞方式。 函数原型： int WSAAsyncSelect( SOCKET s, HWND hWnd, //接收网络事件的窗口句柄 unsigned int wMsg,//发送给窗口的网络事件消息 long lEvent //网络消息 )。 12） sendto 向目标地址发送数据信息 函数原型： 西安理工大学本科生毕业设计（论文） 20 int sendto( SOCKET s, const char FAR * buf, int len, int flags, const struct sockaddr FAR * to, int tolen )。 13)recvfrom 接收目标地址传来的数据信息 函数原型： int recvfrom( IN SOCKET s, OUT char FAR * buf, IN int len, IN int flags, OUT struct sockaddr FAR * from, IN OUT int FAR * fromlen )。 MFC下的 Socket 编程类 MFC 提 供 了 两 个 类 用 以 支 持 套 接 字 编 程 ， 它 们 是 CAsyncSocket 类和 CSocket 类。 1） CAsyncSocket 类 郭一君：串口设备远程监控软件设计与实现 21 CAsyncSocket 类一对一地封装 Windows Socket API。 CAsyncSocket 类适合哪些对网络通信细节很了解， 但希望利用回调的便利通知网络事件的程序员使用。 如果想利用 Windows Sockets 方便地处理 MFC 应用程序中的多个网络协议， 而又不想放弃灵活性， 可以考虑使用 CAsyncSocket。 CAsyncSocket 类是 MFC 在方便性与灵活性中的一种折衷方案。 它提供了一个类用以保留网络编程的灵活性，而方便性则由CSocket 类来提供。 2） CSocket 类 CSocket 类是 CAsyncSocket 类的派生类， 它致力于提供比 CAsyncSocket 类更高的抽象性，使得网络编程变得简单方便。 CSocket 类支持流方式和数据报方式，但一般情况下用的更多的是流方式的数据通信。 在流方式的通信模式下， CSocket 类通常会与 CArchive 类结合， 以串行化的方式发送和接收数据，这使得网络编程变得像读写文件一样简单了。 CArchive 类扮演的是一个数据缓 冲区的角色，它通过 CSocketFile 类与一个套接字相联系。 只要建立了两者的联系，然后往“数据缓冲区”装入数据与取出数据就完成了。 MFC 下 Socket编程基本步骤 sockets（套接字）编程有三种，流式套接字（ SOCK_STREAM），数据报套接字（ SOCK_DGRAM），原始套接字（ SOCK_RAW）；基于 TCP的 socket 编程是采用的流式套接字。 流式套接字。