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Wie man Daten der seriellen Schnittstelle liest: Ein umfassender Leitfaden für Windows

Olga Weis Olga Weis

Das Lesen von seriellen Anschlussdaten ist für Personen in vielen Bereichen wichtig. Hardware- und Softwareentwickler, Ingenieure und Hobbybastler müssen möglicherweise eine Analyse der COM-Port-Daten von Geräten durchführen, die serielle Protokolle wie RS232 oder RS485 unterstützen. Dieser Leitfaden beschreibt die Verwendung spezieller Tools für die serielle Kommunikation zum Lesen der Daten, zur Optimierung der Datenübertragungsraten und zur Lösung von Problemen, um eine zuverlässigere Kommunikation zu ermöglichen.

  • Was ist serielle Kommunikation?
  • Wie lese ich Daten von einer seriellen Schnittstelle?
  • Hauptfunktionen von Serial Port Reader for Windows.
    3.1 Wie erfasst man Daten der seriellen Schnittstelle unter Windows mit COM Port Reader?
    3.2 Erweiterte Fehlersuche und Optimierung
  • Der RS232-Anschluss und die Signale
  • Anwendungen, die auf das Lesen serieller Daten angewiesen sind
  • Was ist serielle Kommunikation?


    Bei der seriellen Kommunikation werden Daten bitweise über eine einzige Leitung übertragen. Sie wird häufig in eingebetteten Systemen, älteren Peripheriegeräten und Industrieanlagen verwendet. Das RS232-Protokoll gilt als Standard für die serielle Kommunikation. In letzter Zeit sind USB-auf-Seriell-Adapter in modernen Computersystemen immer beliebter geworden.

    Wie lese ich Daten von einer seriellen Schnittstelle?


    1. Einrichten der seriellen Verbindung

      • ■ Vergewissern Sie sich, dass das serielle Gerät über den seriellen Anschluss des Geräts oder einen USB-Seriell-Adapter an den Computer angeschlossen ist. Sie können die COM-Anschlussnummer über den Gerätemanager des Geräts abrufen.
      • ■ Konfigurieren Sie die Kommunikationsparameter so, dass sie mit denen des seriellen Geräts übereinstimmen. Für eine effektive Kommunikation müssen Parameter wie Baudrate, Parität und Flusskontrolle übereinstimmen.
    2. Wählen Sie ein Tool zum Lesen der seriellen Schnittstelle. Für die Überwachung und Analyse von Daten der seriellen Schnittstelle ist eine spezielle Software erforderlich. Serial Port Monitor ist ein effizientes Instrument für diesen Zweck.

    3. Start the Monitoring Session

      • ■ Starten Sie eine neue Überwachungssitzung nach der Installation und Konfiguration von Serial Port Monitor. Die Software erfasst die Daten, die über den COM-Port übertragen werden, so dass Sie die Kommunikation zwischen dem angeschlossenen Gerät und dem Computer überwachen können.
    4. Echtzeit-RS232-Datenauslesung

      • ■ Die Überwachungssitzung sammelt Daten in Echtzeit, während sie über den seriellen Anschluss übertragen werden, und zeigt sie in dem von Ihnen gewählten Format an. Die Daten können zur Offline-Analyse als CSV-, HTML- oder TXT-Dateien exportiert werden.
    5. Zusätzliche Tools zur Überwachung der seriellen Schnittstelle

      • ■ pySerial bietet Python-Benutzern eine Bibliothek mit Verfahren zum Lesen serieller Daten. Probieren Sie dieses pySerial Tutorial-Video.
      • ■ PuTTY ist eine kostenlose Lösung, mit der Sie die Daten der seriellen Schnittstelle lesen können. Hier ist ein

    Software für die serielle Schnittstelle

    COM Port Reader ist ein professionelles Softwaretool, das Ihre erste Wahl sein sollte, wenn Sie nach einer Antwort auf die Frage suchen, wie Daten von RS232-Ports gelesen werden. Mit dem Tool können Sie Befehle oder andere Informationen in verschiedenen Formaten (Zeichenfolge, Binär, Oktal, Dezimal, Hexadezimal, Gemischt) an COM-basierte Geräte oder RS232-Anwendungen senden. Die zurückgegebenen Antworten können überwacht und in einer einzelnen Protokolldatei gespeichert werden, die die First-In-First-Out-Methode verwendet. Mit Serial Port Reader können Sie auch die Ausgabe einer Datei oder der Zwischenablage über die serielle Schnittstelle umleiten, sodass sie jederzeit für weitere Analysen zur Verfügung steht.
    Serial Port Monitor logo

    Serial Port Monitor


    Anforderungen: Windows Server 2012, Windows Server 2016, Windows Server 2019, Windows (32-bit and 64-bit): XP/2003/2008/Vista/7/8/10. 9.87MB freier Speicherplatz. Letztes Build 9.5.589. (der 16. Nov, 2023). 4.8 Rang basierend auf 345+ Nutzer, Bewertungen(345)
    Categorie: Communication Application
    Serial Port Monitor

    Hauptfunktionen von Serial Port Reader für Windows:


    • Lesen der COM-Port-Aktivität

    Dieses Software-Dienstprogramm ermöglicht, das Sie RS232-Daten von einem bestimmten Port lesen und überwachen können, auch wenn eine andere Anwendung sie bereits geöffnet hat. Erfasste serielle Daten können in verschiedenen Formaten angezeigt werden, und die Möglichkeit der Echtzeitüberwachung ist eine hervorragende Funktion zur Problemlösung.

    Die empfangenen Daten können in einer Datei Ihrer Wahl gespeichert oder in die Zwischenablage kopiert werden. Das Tool zeigt Eingabe- / Ausgabesteuerungscodes (IOCTLs) zusammen mit ihren vollständigen Parametern an und speichert sie. Sitzungen können mit Com Port Reader gespeichert und bei Bedarf neu geladen werden.

    • Arbeiten mit mehreren Ports in einer Sitzung

    Dieses Software-Tool kann mehrere serielle Ports gleichzeitig lesen. Diese Funktion ist sehr nützlich, wenn Sie Daten vergleichen, die von verschiedenen COM-Ports gesammelt wurden, die innerhalb einer Überwachungssitzung mit derselben Anwendung interagieren. In diesem Fall werden alle Daten empfangen und in einer einzigen Protokolldatei gespeichert.

    • Mehrere Ansichten für abgehörte Daten

    Mit Serial Port Reader können Sie auswählen, wie gesammelte Daten auf Ihrem Computer angezeigt werden. Es stehen vier verschiedene Ansichten zur Verfügung: Tabelle, Zeile, Dump oder Terminal. Sie haben die Möglichkeit, alle Ansichtsmodi gleichzeitig zu überwachen.

    • Emulieren der seriellen Kommunikation

    Eine Option im Terminalmodus ermöglicht die simulierte Datenübertragung von einer seriellen Anwendung zu einem überwachten COM-Port. Zum Testen des COM-Ports oder der Reaktionen des angeschlossenen Geräts können verschiedene Datenformate verwendet werden, z.B. Zeichenfolge, Binär, Oktal, Dezimal, Hexadezimal oder gemischt.

    • Erfassen von Modbus-Daten

    Mit den leistungsstarken Filtern des COM Port Reader können Sie serielle Daten lesen, die über Modbus RTU und Modbus ASCII übertragen wurden. Das Dienstprogramm ist vollständig kompatibel mit diesen Protokollen sowie den in RS-232-, RS-485- und RS-422-Schnittstellen verwendeten Protokollen.

    • Wiederholter Datenaustausch

    Mehrmaliges Senden des gleichen Befehls von einer seriellen App an eine überwachte serielle Schnittstelle kann ein klareres Bild des Verhaltens der Schnittstelle vermitteln. Dieses Dienstprogramm für die serielle Schnittstelle vereinfacht diese Aufgabe mit einer Wiedergabefunktion, mit der Unterschiede zwischen Sitzungen automatisch angezeigt werden können.

    Schritte zum Erfassen von Daten der seriellen Schnittstelle unter Windows mit dem COM Port Reader

    So lesen Sie Daten der seriellen Schnittstelle und erfassen sie mit dem COM Port Reader. Zunächst müssen Sie das Tool herunterladen, installieren und starten. Dann müssen Sie eine Überwachungssitzung wie folgt starten:
    1
    Navigieren Sie im Serial Port Reader zum “Hauptmenü”, wählen Sie "Sitzung -> Neue Sitzung" . Alternativ können Sie auf das Symobl “Neu” in der Hauptsymbolleiste klicken oder drücken Sie “Ctrl + N”. Dies ruft den Bildschirm “Neue Überwachungssitzung” auf.
     Neue Sitzung
    2
    Wählen Sie aus, welche Ansichtsmodi während Ihrer Überwachungssitzung angezeigt werden sollen:

    Serial Port Reader Ansichtsmodi
    Tabellenansicht – aufgezeichnete IRPs werden in Form einer Tabelle angezeigt
    Zeilenansicht – Anfragen, die durch eine bestimmte serielle Leitung geführt werden, werden zusammen mit Details angezeigt
    Dump-Ansicht – Zeigt Daten an, die über die serielle Leitung übertragen werden
    Terminalansicht – Alle empfangenen Daten werden in ASCII-Zeichen auf einer Textkonsole angezeigt.
    Modbus-Ansicht zeigt empfangene und gesendete Modbus-Daten (RTU und ASCII) an.

    “Alle auswählen” und “Keine auswählen” dienen zur Vereinfachung Ihrer Auswahl.
    3
    Wählen Sie aus, ob Sie “Jetzt mit der Überwachung starten” oder “In neuem Fenster starten” für das sofortige Verhalten einer neuen Sitzung möchten.
     Serial Port Reader neue Sitzung
    4
    In “Erfassungsoptionen” können Sie die Ereignisse angeben, die Sie erfassen möchten - Erstellen/Schließen, Lesen/Schreiben, Gerätesteuerung.
    5
    Klicken Sie auf "Überwachung starten", um die Sitzung zu aktivieren. Ein neues Überwachungsfenster wird angezeigt.
    6
    Um die Sitzung, im Hauptmenü zu speichern wählen Sie „Sitzung -> Sitzung speichern/Sitzung speichern als“. Alternativ können Sie in der Hauptsymbolleiste auf das Symbol “Speichern” klicken oder “Strg + S” drücken.
     Sitzung speichern

    Geben Sie Ihrer Sitzung einen aussagekräftigen Namen, damit Sie zur späteren Analyse darauf zurückgreifen können.

    Erweiterte Fehlersuche und Optimierung

    Fehlerbehebung bei allgemeinen seriellen Kommunikationsproblemen

    • Datenverfälschungen können durch schlechte Kabel oder unterschiedliche Baudraten entstehen.
    • Nicht reagierende Geräte sind oft das Ergebnis falscher COM-Anschluss- und Parametereinstellungen. Einige Geräte benötigen eine Flusskontrolle für eine reibungslose Datenübertragung.

    Fehlererkennung und -behandlung

    Mit Hilfe von Fehlererkennungstechniken wie der Durchführung einer zyklischen Redundanzprüfung (CRC) oder der Überprüfung von Paritätsbits können Übertragungsfehler erkannt werden, die häufig bei langen Kabeln oder in lauten Betriebsumgebungen auftreten.

    Optimieren der Baudrate

    Die Wahl der richtigen Baudrate ist entscheidend für eine konsistente und zuverlässige Kommunikation. Eine hohe Baudrate kann Daten zu schnell liefern, als dass ein Gerät sie effektiv verarbeiten könnte, was zu Datenbeschädigung oder -verlust führt. Mit Serial Port Monitor können Sie verschiedene Baudraten ausprobieren, um die Datenübertragung mit Ihrem seriellen Gerät zu optimieren.

    Der RS232-Anschluss und die Signale


    • DTE und DCE

    DTE steht für Data Terminal Equipment. Ein Beispiel für ein DTE ist ein Computer. DCE steht für Data Communication Equipment. Ein Modem ist ein hervorragendes Beispiel für eine DCE.

    Ein DTE wird normalerweise mit einem Male Stecker geliefert, während ein DCE mit einem Female Stecker geliefert wird. Dies ist nicht immer der Fall. Hier ist ein einfacher Test zur Bestätigung des Gerätetyps. Messen Sie mit einem Voltmeter Pin 3 und Pin 5 eines DB-9-Steckers. DTE-Geräte zeigen eine Spannung von -3V bis -15V an. Bei DCE-Geräten liegt die Spannung an Pin 2 an.

    Hinweis: Das Ergebnis für einen DB-25-Anschluss ist umgekehrt (siehe nachstehende Tabelle zur Umwandlung von DB-9 in DB-25)..

    DB-9 Connector

    • Konvertierung von DB-9 in DB-25

    Konvertierung von DB-9 in DB-25

    • RS-232-Verbindungen

    Durchgehende Kabel werden verwendet, um ein DTE (z.B. einen Computer) an ein DCE (z.B. ein Modem) anzuschließen ), wobei alle Signale auf einer Seite mit den entsprechenden Signalen auf der anderen Seite in einer entsprechenden Eins-zu-Eins-Basis verbunden sind. Wenn zwei DTE-Geräte direkt ohne Modem dazwischen angeschlossen werden, wird ein Crossover- oder Nullmodemkabel verwendet. Diese Art von Kabelkreuz sendet und empfängt Datensignale zwischen den beiden Seiten. Es gibt keinen Standard und viele Variationen darüber, wie die anderen Steuersignale verdrahtet sind. Unten finden Sie ein Beispiel für eines davon:

    RS-232-Verbindungen

    • RS-232-Signale


    RS-232-Signale

    Die obige Grafik zeigt eine typische logische RS-232-Wellenform (Datenformat: 1 Startbit, 8 Datenbits, keine Parität, 1 Stoppbit). Die Datenübertragung beginnt mit einem Startbit, gefolgt von den Datenbits (LSB zuerst gesendet und MSB zuletzt gesendet) und endet mit einem "Stopp" -Bit.

    Die Spannung von Logik "1" (Markierung) liegt zwischen -3 VDC und -15 VDC, während die Spannung von Logik "0" (Leerzeichen) zwischen + 3 VDC und + 15 VDC liegt.

    RS-232 verbindet die Erdung von 2 verschiedenen Geräten miteinander. Dies ist eine sogenannte "unsymmetrische" Verbindung. Unausgeglichene Verbindungen haben eine Entfernungsbegrenzung von ca. 15 Metern und sind sehr anfällig für Rauschen.

    Anwendungen, die auf das Lesen serieller Daten angewiesen sind

    Eingebettete Systeme

    Eingebettete Systeme verfügen häufig über serielle Schnittstellen, über die Ingenieure ihre Mikrocontroller programmieren und debuggen können. Kommunikationsprobleme zwischen einem Mikrocontroller und einem Computer werden in der Regel durch das Lesen serieller Daten diagnostiziert. Ein Beispiel dafür ist zu sehen in diesem Tutorial zum Lesen serieller Daten von einem Arduino..

    Industrielle Automatisierung

    In Industrieanlagen wird die serielle Kommunikation häufig zur Steuerung und Überwachung von Geräten eingesetzt, die in automatisierten Verfahren verwendet werden. Die Analyse von seriellen Daten kann bei der Diagnose von Problemen und der Optimierung der Systemleistung hilfreich sein. Rückmeldungen von Echtzeit-Datensensoren können verwendet werden, um sofortige Anpassungen von Maschinenparametern vorzunehmen, um schwankende Bedingungen eines automatisierten Montagebandes zu begegnen.


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