基于VB6.0的无线数据通信上位机设计与实现

引 言

上位机又称 PC 机或Host Computer，是可以发送控制命令的主机或计算机。下位机是指具有数据采集、数据存储、传输控制等功能，可以直接获取硬件设备运行状态数据的主机，一般由PLC 和单片机组成。上位机与下位机之间是从属关系，上位机是控制者，利用软件程序发送相关指令给下位机； 下位机是受控制者，将该指令翻译成相应的时序信号，然后直接控制对应设备完成用户需要的对应操作，同时下位机在完成对数据和硬件设备的读取操作后，再将数据编码传回上位机[1,2]。总体而言，上位机主要负责系统管理、调配、状态监控、信息处理和分析等工作，下位机主要在现场进行数据采集和和控制。在某些特殊场合，上位机和下位机的控制和被控制角色可以互换。上位机和下位机之间的通信是整个控制系统的关键。

Visual Basi（cVB）6.0 是微软公司开发的可视化编程语言，是基于Windows 环境面向对象的应用程序。VB6.0 拥有强大的可视化用户界面设计功能，可开发数据库系统、多媒体应用系统和网络应用系统，被广泛应用在控制应用领域，也是使用最广泛的编程语言之一 [3]。

1 底层通信设计

在本文介绍的上位机程序设计中，底层需与蓝牙 4.0 匹配，并实现接收数据，使其在可视界面上显示等功能（VB 可调用.exe，.text 等可执行文件，由于VB 中提供了多种对文件进行操作的关键字，如本程序中用到的open 关键字可对文件进行访问或创建操作，但仅限于文本格式，因此可对蓝牙 4.0接收的电脑中的数据文本进行读写操作）。

Visual Basic 还提供了shell 函数，该函数具有执行.exe，.com，.bat 等可执行文件，打开文件夹、网址、任务管理器等， 调用系统软件（计算器、笔记本、画图等程序），实现用户注销、关闭系统、重启系统等功能。在本文底层程序设计中需要考虑如何使用VB 实现与蓝牙 4.0 的匹配通信，当前大部分笔记本电脑都自带蓝牙功能，但由于这些蓝牙设备是硬件系统，而 VB 只能调用软件程序，因此 VB 无法直接调用电脑自带的蓝牙设备。为解决该问题，我们决定在电脑上外接一个蓝牙模块，通过VB 调用外设蓝牙驱动与上位机连接的远程硬件。本程序利用 shell 函数执行外设蓝牙在电脑上自动安装的exe 驱动，并在可视界面上显示蓝牙配对窗口。

2 界面设计

用户界面是应用程序的重要组成部分，应具有非常友好的人机界面，既方便使用，又能体现出绝大部分程序功能。Visual Basic 为用户提供了如窗体、菜单、各种命令按钮等大量控件，用户只需使用鼠标将这些控件拖动到窗体相应位置， 并对其外观属性进行简单设置，便能设计出用户所需的应用程序界面[4]。

窗体是应用程序的重要组成部分。在程序运行时，每个窗体都对应一个窗口。窗体是用户和应用程序之间的交互接口， 是VB 中的重要对象，可作为其他控件的 父对象 。即窗体除具有自身的属性、方法外，还可以作为其他控件的容器，在其中仿真除窗体之外的其他控件，如文本框、图片框、按钮等。窗体文件的扩展名为.frm，根据其功能的不同，可以分为SDI 窗体（单文档窗体）和 MDI 窗体（多文档窗体）。该程序的界面设计采用多文档窗体，可对用户登录界面和数据可视化界面进行窗体操作，使得该程序更人性化和商业化。该程序界面设计如图 1，图 2 所示。

图 1 用户登录界面

图 2 数据可视化界面

3 数据库通信设计

数据库访问技术在上位机应用控制系统中占有非常重要的地位，是上位机应用程序连接访问后台数据库的桥梁。Visual Basic 作为一种功能强大的桌面开发软件，为用户提供了多种访问数据库的方法。

3.1 Visual Basic访问数据库的基本原理

Visual Basic 设计了多种访问数据库的方法，其中接口对象法和数据控件法是最基本的两种方式。DAO、RDO 和ADO 是最常用的访问数据库的方法。DAO 是利用JET 数据库引擎面向对象的接口；RDO 是用于访问ODBC 的面向对象的接口；ADO 是基于面向对象模型的访问技术，这三种方式均通过JET 数据库引擎完成[5]。主要过程为VB 通过用户界面向数据库发送连接请求，成功连接后，数据库对VB 发来的数据进行分析处理和储存，最后将数据处理结果返回给VB 并显示。

3.2 关于数据库

数据库是计算机应用系统中一种专门管理数据资源的系统。MySQL 是一个快速、健壮的关系数据库管理系统。MySQL 数据库在数据存储、处理、安全、功能等方面优势明显， 如MySQL 的每个表可以处理多达 5 千万条记录 ；MySQL 数据写入速度相比 SQLServe、Access 提高了约 99%，并优化了查询算法，减少了数据查询用时；MySQL 设置了严格的访问权限，以保证已存储数据的安全；MySQL 提供了TCP/IP， ODBC 和JDBC 等多种数据库连接方式。

此外，MySQL 占用磁盘空间较少，仅 100 多兆，安装、启动与执行较为方便。对于一般用户和中小企业而言，得益于MySQL 的开源性，大大降低了软件开发成本，受到了广大使用者的欢迎[6]。

3.3 SQL语言

SQL 语言是结构化查询语言的简称。SQL 语言是当前应用最广泛的数据库查询和程序设计语言，主要用于存取数据及查询、管理和更新关联数据库系统[7]。

SQL 语言是高级的非过程化编程语言，可运行在许多具有完全不同底层结构的数据库系统之间。SQL 语言具有优秀的可移植性，基本上独立于数据库本身，可在不同的操作系统、网络结构和计算机硬件系统上运行。SQL 语句可嵌套使用， 具有极大地灵活性。

3.4 关键程序设计

通过用户界面与数据库的交流和通信，实现了数据传输和转化的功能。在本程序设计过程中直接操作MySQL 数据库源码，可实现上位机与数据库引擎的链接，将接收的多组数据打包发送到数据库中不同表的相应位置。因VB 只能将数据追加至SQL 源码，或对源码进行覆盖，故在程序设计中用到了堆栈操作。堆栈采用先进后出（FILO）的方式处理数据，因为仅读取上一条发送的数据，故使用堆栈相对于RAM 更加高效。

程序运行流程如图 3 所示。启动上位机后， 在用户交互界面上点击蓝牙并成功配对后，VB 会调用shell 函数（shell Bluetooth.exe ，1）启动电脑上的 Bluetooth 设备界面， 程序先判断电脑蓝牙是否已与外部收集数据的硬件中的内部蓝牙完成连接，若未成功连接，则需先启动电脑上自带的驱动蓝牙。蓝牙连接成功后，点击测量，上位机通过蓝牙接收外部硬件发送的数据，然后保存在堆栈与数据库中，并显示在交互界面的显示屏上。上位机读取数据后用户将会进行两种操作，其一，将数据传送到数据库对应表格进行存储和整理分析操作；其二，用户调用上一条已传送到数据库中的数据并查看。

最终效果如图 4 所示。图（a）所示为数据库源码中已存储的数据，图（b）是用户点击 测量 后，将上位机接收到的数据显示在用户交互界面上，图（c）是用户点击 发送 后， 上位机将新接收的数据发送到数据库对应表格存储区域的状态。在程序运行中图（a）和图（c）不可见。

从上位机发送数据到数据库 MySQL 源码中特定表格位 置的程序代码如下（利用堆栈）：

4 结 语

Visual Basic 功能强大，用户界面设计方便、简洁，被广 泛应用在数据库应用系统的开发中 [7]。相比 WiFi 等无线通信 技术，蓝牙作为一种短距离无线通信技术，具有低成本、低 功耗和低辐射等特点，成为设计上位机短距离无线数据传输 的首选。在上位机与数据库连接和传输数据的过程中，本文 将 VB6.0 与 MySQL 结合，利用堆栈原理，将数据直接传输 到数据库 MySQL 语言源码中的特定位置，以实现数据库中数 据的调用。