串口调试工具、方法和步骤
串口调试工具、方法和步骤
串口是工业自动化系统中非常重要的通讯方式，自问世至今，以RS232、RS485为主的串口通讯方式，在工业自动化通讯系统始终占据非常重要的地位。对自动化工程师来说，与串口打交道，进行编程、调试是必不可少的。以下就串口调试中一些常用的工具、方法和步骤进行介绍。
1. 虚拟串口工具VSPD(Virtual Serial Port Driver)
串口是基于硬件的物理设备，一般用于计算机和现场控制器、控制器与控制器、控制器与仪表等设备之间的通讯和数据交换，但工业设备一般都安装在工业现场，需要到现场才可以进行调试。为了验证程序的正确性，在进行实际调试前可以使用虚拟串口工具进行一些模拟和测试，VSPD是Windows系统下最好用的虚拟串口工具之一。
安装虚拟串口工具VSPD，右键单击VSPD.exe，选择以管理员身份运行，选择默认语言English（暂无中文版），选择安装路径（需要记住安装路径，后续步骤要用）。
安装完成后，复制安装目录下的vspdctl.dll文件并粘贴到前面的安装文件夹下，覆盖目标文件即可完成安装。
VSPD可以成对创建相互连通的虚拟串口。两个串口分别用来模拟相互连接的串口设备（例如，一个串口模拟主站，另一个模拟从站），在VSPD中选择确认虚拟串口的名称并选择Add pair以成对添加串口。
添加完成后在VSPD中可以看到虚拟串口（virtual ports下，设备的物理串口列举在Physical ports下），在Windows的设备管理器中也能看到Virtual ports虚拟串口。在卸载VSPD前，务必通过Delete ports删除虚拟串口。
2. Modbus 协议调试工具
Modbus RTU是使用串口通讯最广泛的协议之一，市面上有大量的Modbus协议调试工具，本文推荐使用Modscan32和Modsim32,其中，Modscan32作为Modbus主站（模拟上位机软件），Modsim32用来模拟Modbus从站，也就是模拟工业现场的Modbus设备。
2.1 Modsim32的使用
初次打开ModSim32是需要新建一个虚拟设备，
Modsim32支持同时新建多台模拟设备，新建完成后，输入从站的地址(Device id)，寄存器起始地址（Address)和寄存器数量（Length），配置完成后点击Connect连接串口，本例以COM3和COM4为一对虚拟串口为例，将ModSim32创建的虚拟设备连接到COM4，输入串口的波特率等参数。当然，ModSim32也支持通过物理串口模拟Modbus设备。
本例新建了设备id为1和2两台虚拟设备并都连接在虚拟串口COM4上，ModSim32支持设置寄存器值，可以通过固定值、随机值和递增、递减四种方式设置寄存器值。双击某个寄存器，可以设置其对应值，如果要设置固定值，只需要修改Value值并选择Update按钮进行更新，如果要进行更高级的模拟，需要点击Auto Simulation，选择Random（随机）或者Increment(递增)Decrement（递减）方式，并且配置最大最小值。
模拟完成后，选择Disconnect断开串口连接，Modsim配置可以保存在文件中，以免进行复杂的模拟时，每次打开Modsim32都需要逐个重新配置。
2.2 ModScan32的使用
Modscan32的使用与Modsim32非常类似，新建模拟文件，配置要访问的从站设备id地址与寄存器范围，连接并配置串口参数，本例要与前节的Modsim32进行通讯，因此连接第一节VSPD创建的成对串口的另一个(COM3)，并保证两个串口参数一致。
连接完成后，Modscan32就可以与前节的Modsim32创建的modbus设备进行通讯了。
如果要修改某个线圈或者寄存器地址，只要双击该地址并进行设置即可，在Modscan中修改后，在Modsim中可以看到修改后的参数值。退出Modscan32前，需要先断开连接。
需要特别注意的是，Modsim32每个文件仅能同时模拟一个寄存器范围，例如，要同时模拟一个Modbus设备的01线圈和03保持寄存器，需要新建两个设备并进行配置，在modscan32中才可以正常访问。
3. 其他串口调试工具
串口调试软件很多，本例介绍其中几个常用的工具。
3.1 串口调试软件ComMonitor
右键使用管理员模式打开该软件，本例中同时打开两个软件实例，分别打开COM3和COM4，设置同样的串口参数，从一个串口发送，可以在另一个串口的接收区看到发送的内容。
该串口调试软件相对同类软件功能较为完善，支持16进制和字符串形式发送和接收数据（如果在接收区看不到数据，首先需要检查发送和接收区是16进制格式还是字符串格式，三个发送区的格式需要分别设置。
串口协议往往需要进行CRC校验，本软件集成了CRC校验功能，在发送数据前可以点击校验并选择对应的校验算法进行校验。该软件还支持定时循环发送的功能，可以满足大部分日常调试使用。
3.2 串口调试助手SSCOM
串口调试助手是一款功能更精简的串口调试软件，本文同样打开两个连接COM3和COM4的实例进行收发测试。类似地，需要注意区分发送和接收的数据格式是字符串还是16进制数。
3.3 开源工具Serial Studio
和前述软件不同，Serial Studio是一款基于C++开发的，开源的串口调试软件，他支持不同操作系统，不仅支持串口，也支持以太网和MQTT协议，Serial Studio软件需要安装后使用。
使用串口时，选择并设置串口参数，然后点击右上角连接按钮进行连接。类似的，可以发送或者接收串口数据。由于Serial Studio汉化并不太好，在设定界面设置语言为英文可能更方便一些。
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