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 };
DCB结构

  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 );

 

posted @ 2015-04-20 11:36  zzhpchn  阅读(339)  评论(0编辑  收藏