VC++串口通信编程详解
在Win32下，可以使用两种编程方式实现串口通信，其一是使用ActiveX控件，这种方法程序简单，但欠灵活。其二是调用Windows的API函数，这种方法可以清楚地掌握串口通信的机制，并且自由灵活。下面是介绍的是关于API串口通信内容。
串口的操作可以有两种操作方式：同步操作方式和重叠操作方式（又称为异步操作方式）。同步操作时，API函数会阻塞直到操作完成以后才能返回（在多线程方式中，虽然不会阻塞主线程，但是仍然会阻塞监听线程）；而重叠操作方式，API函数会立即返回，操作在后台进行，避免线程的阻塞。
但是无论那种操作方式，一般都会通过以下四个步骤来完成：
（1） 打开串口；
（2） 配置串口；
（3） 读写串口；
（4） 关闭串口；
1、打开串口
Win32系统把文件的概念进行了扩展。无论是文件、通信设备、命名管道、邮件槽、磁盘、还是控制台，都是使用API函数CreateFile来打开或创建的。该函数的原型为：
1 HANDLE CreateFile( 2 3 LPCTSTR lpFileName, //需要打开的串口逻辑名，如"COM3" 4 5 DWORD dwDesiredAccess,//指定串口的访问类型，读、写或者是两者共存，读：GENERIC_READ、写：GENERIC_WRITE 6 7 DWORD dwShareMode, //指定共享属性，但是串口不能共享，该参数必须为0 8 9 LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes, //引用安全性属性结构，缺省值为NULL 10 11 DWORD dwCreationDistribution, //创建标志，对串口操作时该参数必须为OPEN_EXISTING 12 13 DWORD dwFlagsAndAttributes, //属性描述，指定该串口是同步还是异步，该值为FILE_FLAG_OVERLAPPED，表示使用异步的I/O；该值为0，表示同步I/O操作； 14 15 HANDLE hTemplateFile//对串口来说，该参数为NULL 16 17 );
2、配置串口
在打开通讯设备的句柄后，需要对串口进行一些初始化的配置。这就需要通过一个DCB结构来进行。DCB结构包含了如波特率、数据位数、奇偶校验和停止位数等信息。在查询或配置串口的属性时，都要用DCB结构来作为缓冲区。
一般在用CreateFile打开串口后，调用GetCommState函数来获取串口的初始配置。在要修改串口的配置时，应该先修改DCB结构，然后再调用SetCommState函数来设置串口。
DCB结构包含了串口的各项参数设置，下面仅介绍几个该结构常用的变量：
1 typedef struct _DCB{ 2 DWORD BaudRate,//波特率：9600、115200等等 3 DWORD fParity,//指定奇偶校验，为1时，允许奇偶校验 4 BYTE ByteSize,//通信字节位，4-8位 5 BYTE Parity,//指定奇偶校验的方法，EVENPARITY 偶校验、 NOPARITY 无校验、MARKPARITY 标记校验、ODDPARITY 奇校验 6 BYTE StopBits，//指定停止位的位数：ONESTOPBIT、ON 5STOPBITS、TWOSTOPBITS 7 }；
GetCommState函数可以获取COM口的设备控制块，从而获取相关参数，原型如下
1 BOOL GetCommState( 2 HANDLE hFile, //标识通讯端口的句柄 3 LPDCB lpDCB //指向一个设备控制块（DCB结构）的指针 4 );
SetCommState函数设置COM口的设备控制块，原型为：
1 BOOL SetCommState( 2 HANDLE hFile, //标识通讯端口的句柄 3 LPDCB lpDCB//指向一个设备控制块 4 );
我们除了在DCB中的设置外，程序一般还需要设置I/O缓冲区的大小和超时。
Windows中用I/O缓冲区来暂存串口输入和输出的数据。如果通信的速率较高，则应该设置较大的缓冲区。调用SetupComm函数可以设置串行口的输入和输出缓冲区的大小。 原型如下：
1 BOOL SetupComm( 2 HANDLE hFile, // 通信设备的句柄 3 DWORD dwInQueue, // 输入缓冲区的大小（字节数） 4 DWORD dwOutQueue // 输出缓冲区的大小（字节数） 5 );
在用ReadFile和WriteFile读写串行口时，需要考虑超时问题。
超时的作用是在指定的时间内没有读入或发送指定数量的字符，ReadFile或WriteFile的操作仍然会结束。要查询当前的超时设置应调用GetCommTimeouts函数，该函数会填充一个COMMTIMEOUTS结构。调SetCommTimeouts可以用某一个COMMTIMEOUTS结构的内容来设置超时。
读写串口的超时有两种：间隔超时和总超时。间隔超时是指在接收时两个字符之间的最大时延。总超时是指读写操作总共花费的最大时间。写操作只支持总超时，而读操作两种超时均支持。
用COMMTIMEOUTS结构可以规定读写操作的超时，原型如下：
1 typedef struct _COMMTIMEOUTS { 2 DWORD ReadIntervalTimeout; //读间隔超时 3 DWORD ReadTotalTimeoutMultiplier; //读时间系数 4 DWORD ReadTotalTimeoutConstant; //读时间常量 5 DWORD WriteTotalTimeoutMultiplier; // 写时间系数 6 DWORD WriteTotalTimeoutConstant; //写时间常量 7 } COMMTIMEOUTS,*LPCOMMTIMEOUTS;
COMMTIMEOUTS结构的成员都以毫秒为单位。总超时的计算公式是：
总超时＝时间系数×要求读/写的字符数＋时间常量例如，要读入10个字符，那么读操作的总超时的计算公式为：
读总超时＝ReadTotalTimeoutMultiplier×10＋ReadTotalTimeoutConstant
可以看出：间隔超时和总超时的设置是不相关的，这可以方便通信程序灵活地设置各种超时。
如果所有写超时参数均为0，那么就不使用写超时。如果ReadIntervalTimeout为0，那么就不使用读间隔超时。如果ReadTotalTimeoutMultiplier 和 ReadTotalTimeoutConstant 都为0，则不使用读总超时。如果读间隔超时被设置成MAXDWORD并且读时间系数和读时间常量都为0，那么在读一次输入缓冲区的内容后读操作就立即返回，而不管是否读入了要求的字符。
在用重叠方式读写串口时，虽然ReadFile和WriteFile在完成操作以前就可能返回，但超时仍然是起作用的。在这种情况下，超时规定的是操作的完成时间，而不是ReadFile和WriteFile的返回时间。
配置串口的示例代码：
1 SetupComm(hCom,1024,1024); //输入缓冲区和输出缓冲区的大小都是1024 2 COMMTIMEOUTS TimeOuts; //设定读超时 3 TimeOuts.ReadIntervalTimeout=1000; 4 TimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier=500; 5 TimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant=5000; //设定写超时 6 TimeOuts.WriteTotalTimeoutMultiplier=500; 7 TimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant=2000; 8 SetCommTimeouts(hCom,&TimeOuts); //设置超时 DCB dcb; 9 GetCommState(hCom,&dcb); 10 dcb.BaudRate=9600; //波特率为9600 11 dcb.ByteSize=8; //每个字节有8位 12 dcb.Parity=NOPARITY; //无奇偶校验位 13 dcb.StopBits=TWOSTOPBITS; //两个停止位 14 SetCommState(hCom,&dcb); 15 PurgeComm(hCom,PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR); //清空缓冲区
在进行读写串口之前，还要用PurgeComm()函数清空缓冲区，该函数原型：
1 BOOL PurgeComm( 2 HANDLE hFile, //串口句柄 3 DWORD dwFlags // 需要完成的操作，PURGE_TXABORT 中断所有写操作并立即返回，即使写操作还没有完成； PURGE_RXABORT 中断所有读操作并立即返回，即使读操作还没有完成；PURGE_TXCLEAR 清除输出缓冲区 ；PURGE_RXCLEAR 清除输入缓冲区 4 );
3、读写串口
我们使用ReadFile和WriteFile读写串口，下面是两个函数的声明：
1 BOOL ReadFile( 2 HANDLE hFile, //串口的句柄 3 LPVOID lpBuffer// 读入的数据存储的地址，即读入的数据将存储在以该指针的值为首地址的一片内存区, 4 DWORD nNumberOfBytesToRead, // 要读入的数据的字节数 5 LPDWORD lpNumberOfBytesRead,// 指向一个DWORD数值，该数值返回读操作实际读入的字节数 6 LPOVERLAPPED lpOverlapped // 重叠操作时，该参数指向一个OVERLAPPED结构，同步操作时，该参数为NULL。 7 );
写函数的声明原型：
1 BOOL WriteFile( 2 HANDLE hFile, //串口的句柄 3 LPCVOID lpBuffer, // 写入的数据存储的地址 4 DWORD nNumberOfBytesToWrite, //要写入的数据的字节数 5 LPDWORD lpNumberOfBytesWritten, // 指向指向一个DWORD数值，该数值返回实际写入的字节数 6 LPOVERLAPPED lpOverlapped // 重叠操作时，该参数指向一个OVERLAPPED结构，同步操作时，该参数为NULL。 7 );
ReadFile和WriteFile函数是同步还是异步由CreateFile函数决定，如果在调用CreateFile创建句柄时指定了FILE_FLAG_OVERLAPPED标志，那么调用ReadFile和WriteFile对该句柄进行的操作就应该是重叠的；如果未指定重叠标志，则读写操作应该是同步的。ReadFile和WriteFile函数的同步或者异步应该和CreateFile函数相一致。
在使用ReadFile 函数进行读操作前，应先使用ClearCommError函数清除错误。ClearCommError函数的原型如下：
1 BOOL ClearCommError( 2 HANDLE hFile, // 串口句柄 3 LPDWORD lpErrors, // 指向接收错误码的变量 4 LPCOMSTAT lpStat // 指向通讯状态缓冲区 5 );
该函数获得通信错误并报告串口的当前状态，同时，该函数清除串口的错误标志以便继续输入、输出操作。参数lpStat指向一个COMSTAT结构，该结构返回串口状态信息。
例举一下同步方式读写串口的代码：
1 //同步读串口 2 char str[100]; 3 DWORD wCount;//读取的字节数 4 BOOL bReadStat; bReadStat=ReadFile(hCom,str,100,&wCount,NULL); 5 if(!bReadStat) 6 { 7 AfxMessageBox("读串口失败!"); 8 return FALSE; 9 } 10 return TRUE; 11 12 //同步写串口 13 char lpOutBuffer[100]; 14 DWORD dwBytesWrite=100; 15 COMSTAT ComStat; 16 DWORD dwErrorFlags; 17 BOOL bWriteStat; ClearCommError(hCom,&dwErrorFlags,&ComStat); 18 bWriteStat=WriteFile(hCom,lpOutBuffer,dwBytesWrite,& dwBytesWrite,NULL); 19 if(!bWriteStat) 20 { 21 AfxMessageBox("写串口失败!"); 22 } 23 PurgeComm(hCom, PURGE_TXABORT| PURGE_RXABORT|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR);
4、关闭串口
利用API函数关闭串口非常简单，只需使用CreateFile函数返回的句柄作为参数调用CloseHandle即可：
1 BOOL CloseHandle( 2 HANDLE hObject; //handle to object to close 3 );
