---- 摘要： 本文介绍了在Windows平台下串行通信的实现机制，讨论了根据不同的条件用
Visual C++ 设计串行通信程序的三种方法，并结合实际，实现对温度数据的接收监控。
---- 在实验室和工业应用中，串口是常用的计算机与外部串行设备之间的数据传输通道，
由于串行通信方便易行，所以应用广泛。依据不同的条件实现对串口的灵活编程控制是我们
所需要的。
---- 在光学镜片镀膜工艺中，用单片机进行多路温度数据采集控制，采集结果以串行方式进
入主机，每隔10S向主机发送一次采样数据，主机向单片机发送相关的控制命令，实现串行数
据接收，处理，记录，显示，实时绘制曲线。串行通信程序开发环境为 VC++ 6.0。
---- Windows下串行通信
---- 与以往DOS下串行通信程序不同的是，Windows不提倡应用程序直接控制硬件，而是通过
Windows操作系统提供的设备驱动程序来进行数据传递。串行口在Win 32中是作为文件来进行
处理的，而不是直接对端口进行操作，对于串行通信，Win 32 提供了相应的文件I/O函数与
通信函数，通过了解这些函数的使用，可以编制出符合不同需要的通信程序。与通信设备相
关的结构有COMMCONFIG ，COMMPROP，COMMTIMEOUTS，COMSTAT，DCB，MODEMDEVCAPS，
MODEMSETTINGS共7个，与通信有关的Windows API函数共有26个，详细说明可参考MSDN帮助文
件。以下将结合实例，给出实现串行通信的三种方法。
---- 实现串行通信的三种方法
---- 方法一：使用VC++提供的串行通信控件MSComm 首先，在对话框中创建通信控件，若
Control工具栏中缺少该控件，可通过菜单Project --> Add to Project --> Components
and Control插入即可，再将该控件从工具箱中拉到对话框中。此时，你只需要关心控件提
供的对 Windows 通讯驱动程序的 API 函数的接口。换句话说，只需要设置和监视MSComm控
件的属性和事件。
---- 在ClassWizard中为新创建的通信控件定义成员对象（CMSComm m_Serial），通过该对
象便可以对串口属性进行设置，MSComm 控件共有27个属性，这里只介绍其中几个常用属性：
---- CommPort 设置并返回通讯端口号，缺省为COM1。
---- Settings 以字符串的形式设置并返回波特率、奇偶校验、数据位、停止位。
---- PortOpen 设置并返回通讯端口的状态，也可以打开和关闭端口。
---- Input 从接收缓冲区返回和删除字符。
---- Output 向发送缓冲区写一个字符串。
---- InputLen 设置每次Input读入的字符个数，缺省值为0，表明读取接收缓冲 区中的全部内容。
---- InBufferCount 返回接收缓冲区中已接收到的字符数，将其置0可以清除接收缓 冲区。
---- InputMode 定义Input属性获取数据的方式（为0：文本方式；为1：二进制方式）。
---- RThreshold 和 SThreshold 属性，表示在 OnComm 事件发生之前，接收缓冲区或发送缓冲
区中可以接收的字符数。
---- 以下是通过设置控件属性对串口进行初始化的实例：
BOOL CSampleDlg:: PortOpen()
{
BOOL m_Opened;
......
m_Serial.SetCommPort(2); // 指定串口号
m_Serial.SetSettings("4800,N,8,1"); // 通信参数设置
m_Serial.SetInBufferSize(1024); // 指定接收缓冲区大小
m_Serial.SetInBufferCount(0); // 清空接收缓冲区
m_Serial.InputMode(1); // 设置数据获取方式
m_Serial.SetInputLen(0); // 设置读取方式
m_Opened=m_Serail.SetPortOpen(1); // 打开指定的串口
return m_Opened;
}
---- 打开所需串口后，需要考虑串口通信的时机。在接收或发送数据过程中，可能需要监视并
响应一些事件和错误，所以事件驱动是处理串行端口交互作用的一种非常有效的方法。使用
OnComm 事件和 CommEvent 属性捕捉并检查通讯事件和错误的值。发生通讯事件或错误时，将
触发 OnComm 事件，CommEvent 属性的值将被改变，应用程序检查 CommEvent 属性值并作出相
应的反应。在程序中用ClassWizard为CMSComm控件添加OnComm消息处理函数：
void CSampleDlg::OnComm()
{
......
switch(m_Serial.GetCommEvent())
{
case 2:
// 串行口数据接收，处理；
}
}
---- 方法二：在单线程中实现自定义的串口通信类
---- 控件简单易用，但由于必须拿到对话框中使用，在一些需要在线程中实现通信的应用场合，
控件的使用显得捉襟见肘。此时，若能够按不同需要定制灵活的串口通信类将弥补控件的不足，
以下将介绍如何在单线程中建立自定义的通信类。
---- 该通信类CSimpleComm需手动加入头文件与源文件，其基类为CObject，大致建立步骤如下：
---- (1) 打开串口，获取串口资源句柄
---- 通信程序从CreateFile处指定串口设备及相关的操作属性。再返回一个句柄，该句柄将被用
于后续的通信操作，并贯穿整个通信过程。CreateFile()函数中有几个值得注意的参数设置：串口
共享方式应设为0，串口为不可共享设备；创建方式必须为OPEN_EXISTING,即打开已有的串口。对
于dwFlagAndAttribute参数，对串口有意义的值是FILE_FLAG_OVERLAPPED，该标志表明串口采用异
步通信模式，可进行重叠操作；若值为NULL，则为同步通信方式，在同步方式下，应用程序将始终
控制程序流，直到程序结束，若遭遇通信故障等因素，将导致应用程序的永久等待，所以一般多采
用异步通信。
---- （2）串口设置
---- 串口打开后，其属性被设置为默认值，根据具体需要，通过调用GetCommState(hComm,&dcb)
读取当前串口设备控制块DCB（Device Control Block）设置，修改后通过SetCommState(hComm,&dcb)
将其写入。再需注意异步读写的超时控制设置， 通过COMMTIMEOUTS结构设置超时，调用
SetCommTimeouts(hComm,&timeouts)将结果写入。以下是温度监控程序中串口初始化成员函数：
BOOL CSimpleComm::Open( )
{
DCB dcb;
m_hIDComDev=CreateFile( "COM2",
GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,
0,NULL,OPEN_EXISTING,FILE_ATTRIBUTE_
NORMAL|FILE_FLAG_OVE RLAPPED, NULL );
// 打开串口，异步操作
if( m_hIDComDev == NULL ) return( FALSE );
dcb.DCBlength = sizeof( DCB );
GetCommState( m_hIDComDev, &dcb ); // 获得端口默认设置
dcb.BaudRate=CBR_4800;
dcb.ByteSize=8;
dcb.Parity= NOPARITY;
dcb.StopBits=(BYTE) ONESTOPBIT;
...... }
---- （3）串口读写操作
---- 主要运用ReadFile（）与WriteFile（）API函数，若为异步通信方式，两函数中最后一个参数
为指向OVERLAPPED结构的非空指针，在读写函数返回值为FALSE的情况下，调用GetLastError（）函
数，返回值为ERROR_IO_PENDING，表明I/O操作悬挂，即操作转入后台继续执行。此时，可以用
WaitForSingleObject()来等待结束信号并设置最长等待时间，举例如下：
BOOL bReadStatus;
bReadStatus = ReadFile( m_hIDComDev, buffer,
dwBytesRead, &dwBytesRead, &m_OverlappedRead );
if(!bReadStatus)
{
if(GetLastError()==ERROR_IO_PENDING)
{
WaitForSingleObject(m_OverlappedRead.hEvent,1000);
return ((int)dwBytesRead);
}
return(0);
}
return ((int)dwBytesRead);
---- 定义全局变量m_Serial作为新建通信类CSimpleComm的对象，通过调用类的成员函数即可实
现所需串行通信功能。与方法一相比，方法二赋予串行通信程序设计较大的灵活性，端口的读写
可选择较简单的查询式，或通过设置与外设数据发送时间间隔TimeCycle相同的定时器：
SetTimer(1,TimeCycle,NULL)，进行定时读取或发送。
CSampleView:: OnTimer(UINT nIDEvent)
{
char InputData[30];
m_Serial.ReadData(InputData,30);
// 数据处理
}
---- 若对端口数据的响应时间要求较严格，可采用事件驱动I/O读写，Windows定义了9种串口通
信事件，较常用的有：
---- EV_RXCHAR: 接收到一个字节，并放入输入缓冲区。
---- EV_TXEMPTY: 输出缓冲区中的最后一个字符发送出去。
---- EV_RXFLAG: 接收到事件字符(DCB结构中EvtChar成员)，放入输入缓冲区。
---- 在用SetCommMask()指定了有用的事件后，应用程序可调用WaitCommEvent()来等待事件的发生
。SetCommMask(hComm,0)可使WaitCommEvent()中止。
---- 方法三 多线程下实现串行通信
---- 方法一，二适用于单线程通信。在很多工业控制系统中，常通过扩展串口连接多个外设，各外
设发送数据的重复频率不同，要求后台实时无差错捕捉，采集，处理，记录各端口数据，这就需要
在自定义的串行通信类中创建端口监视线程，以便在指定的事件发生时向相关的窗口发送通知消息。
---- 线程的基本概念可详见VC++参考书目，Windows内部的抢先调度程序在活动的线程之间分配CPU
时间，Win 32 区分两种不同类型的线程，一种是用户界面线程UI（User Interface Thread）,它包
含消息循环或消息泵，用于处理接收到的消息；另一种是工作线程（Work Thread），它没有消息循
环，用于执行后台任务。用于监视串口事件的线程即为工作线程。
---- 多线程通信类的编写在端口的配置，连接部分与单线程通信类相同，在端口配置完毕后，最重
要的是根据实际情况，建立多线程之间的同步对象，如信号灯，临界区，事件等，相关细节可参考
VC++ 中的同步类。
---- 一切就绪后即可启动工作线程：
CWinThrea *CommThread = AfxBegin
Thread(CommWatchThread, // 线程函数名
(LPVOID) m_pTTYInfo, // 传递的参数
THREAD_PRIORITY_ABOVE_NORMAL, // 设置线程优先级
(UINT) 0, // 最大堆栈大小
(DWORD) CREATE_SUSPENDED , // 创建标志
(LPSECURITY_ATTRIBUTES) NULL); // 安全性标志
---- 同时，在串口事件监视线程中：
if(WaitCommEvent(pTTYInfo->idComDev,&dwEvtMask,NULL))
{
if((dwEvtMask & pTTYInfo->dwEvtMask )== pTTYInfo->dwEvtMask)
{
WaitForSingleObject(pTTYInfo->hPostEvent,0xFFFFFFFF);
ResetEvent(pTTYInfo->hPostEvent); // 置同步事件对象为非信号态
::PostMessage(CSampleView,ID_COM1_DATA,0,0); // 发送通知消息
}
}
---- 用PostMessage()向指定窗口的消息队列发送通知消息，相应地，需要在该窗口建立消息与成
员函数间的映射，用ON_MESSAGE将消息与成员函数名关联。
BEGIN_MESSAGE_MAP(CSampleView, CView)
//{{AFX_MSG_MAP(CSampleView)
ON_MESSAGE(ID_COM1_DATA, OnProcessCom1Data)
ON_MESSAGE(ID_COM2_DATA, OnProcessCom2Data)
.....
//}}AFX_MSG_MAP
END_MESSAGE_MAP()
---- 然后在各成员函数中完成对各串口数据的接收处理，但必须保证在下一次监测到有数据到来之
前，能够完成所有的中间处理工作。否则将造成数据的捕捉错误。
---- 多线程的实现可以使得各端口独立，准确地实现串行通信，使串口通信具有更广泛的灵活性与
严格性，且充分利用了CPU时间。但在具体的实时监控系统中如何协调多个线程，线程之间以何种方
式实现同步也是在多线程串行通信程序实现的难点。
---- 以VC++ 6.0 为工具，实现串行通信的三种方法各有利弊，
---- 根据不同需要，选择合适的方法，将达到事半功倍的效果。在温度监控系统中，笔者采用了方
法二，在Window 98 ,Windows 95 上运行稳定，取得了良好的效果。