Posted on 2006-07-18 13:03
江边之鸟 阅读(957)
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一、基本知识
Win32下串口通信与16位串口通信有很大的区别。在Win32下，可以使用两种编程方式实现串口通信，其一是调用的Windows的API函数，其二是使用ActiveX控件。使用API 调用，可以清楚地掌握串口通信的机制，熟悉各种配置和自由灵活采用不同的流控进行串口通信。下面介绍串口操作的基本知识。
打开串口：使用CreateFile()函数，可以打开串口。有两种方法可以打开串口，一种是同步方式（NonOverlapped）,另外一种异步方式（Overlapped）。使用Overlapped打开时，适当的方法是：
HANDLE hComm;
hComm = CreateFile( gszPort,
GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,
0,
0,
OPEN_EXISTING,
FILE_FLAG_OVERLAPPED,
0);
if (hComm == INVALID_HANDLE_value)
// error opening port; abort
配置串口：
1.DCB配置
DCB（Device Control Block）结构定义了串口通信设备的控制设置。许多重要设置都是在DCB结构中设置的，有三种方式可以初始化DCB。
(1)通过GetCommState()函数得DCB的初始值，其使用方式为：
DCB dcb = {0};
if (!GetCommState(hComm, ＆dcb))
// Error getting current DCB settings
else
// DCB is ready for use.
(2)用BuildCommDCB()函数初始化DCB结构，该函数填充 DCB的波特率、奇偶校验类型、数据位、停止位。对于流控成员函数设置了缺省值。其用法是：
DCB dcb;
FillMemory(＆dcb, sizeof(dcb), 0);
dcb.DCBlength = sizeof(dcb);
if (!BuildCommDCB(“9600,n,8,1", ＆dcb)) {
// Couldn't build the DCB. Usually a problem
// with the communications specification string.
return FALSE;
}
else
// DCB is ready for use.
(3)用SetCommState()函数手动设置DCB初值。用法如下：
DCB dcb;
FillMemory(＆dcb, sizeof(dcb), 0);
if (!GetCommState(hComm, ＆dcb)) // get current DCB
// Error in GetCommState
return FALSE;
// Update DCB rate.
dcb.BaudRate = CBR_9600 ;
// Set new state.
if (!SetCommState(hComm, ＆dcb))
// Error in SetCommState.
Possibly a problem with the communications
// port handle or a problem with the DCB structure itself.
手动设置DCB值时，DCB的结构的各成员的含义，可以参看MSDN帮助。
2.流控设置
硬件流控：串口通信中的硬件流控有两种，DTE/DSR方式和RTS/CTS方式，这与DCB结构的初始化有关系，DCB结构中的OutxCtsFlow、 fOutxDsrFlow、fDsrSensitivity、fRtsControl、fDtrControl几个成员的初始值很关键，不同的值代表不同流控，也可以自己设置流控，但建议采用标准流行的流控方式。采用硬件流控时，DTE、DSR、RTS、CTS的逻辑位直接影响到数据的读写及收发数据的缓冲区控制。
软件流控：串口通信中采用特殊字符XON和XOFF作为控制串口数据的收发。与此相关的DCB成员是：fOut、fInX、XoffChar、XonChar、 XoffLim和XonLim。具体含义参见MSDN帮助。
串口读写操作：串口读写有两种方式：同步方式（NonOverlapped）和异步方式（Overlapped）。同步方式是指必须完成了读写操作，函数才返回，这可能造成程序死掉，因为如果在读写时发生了错误，永远不返回就会出错，可能线程将永远等待在那儿。而异步方式则灵活得多，一旦读写不成功，就将读写挂起，函数直接返回，可以通过GetLastError函数得知读写未成功的原因，所以常常采用异步方式操作。
读操作：ReadFile()函数用于完成读操作。异步方式的读操作为：
DWORD dwRead;
BOOL fWaitingOnRead = FALSE;
OVERLAPPED osReader = {0};
// Create the overlapped event. Must be closed before exiting
// to avoid a handle leak.
osReader.hEvent = CreateEvent
(NULL, TRUE, FALSE, NULL);
if (osReader.hEvent == NULL)
// Error creating overlapped event; abort.
if (!fWaitingOnRead) {
// Issue read operation.
if (!ReadFile(hComm, lpBuf, READ_BUF_SIZE,
＆dwRead, ＆osReader)) {
if (GetLastError() != ERROR_IO_PENDING)
// read not delayed?
// Error in communications; report it.
else
fWaitingOnRead = TRUE;
}
else {
// read completed immediately
HandleASuccessfulRead(lpBuf, dwRead);
}
}
如果读操作被挂起，可以调用WaitForSingleObject()函数或WaitForMuntilpleObjects()函数等待读操作完成或者超时发生，再调用 GetOverlappedResult()得到想要的信息。
写操作：与读操作相似，故不详述，调用的API函数是： WriteFile函数。
串口状态：
（1）通信事件：用SetCommMask()函数设置想要得到的通信事件的掩码，再调用WaitCommEvent()函数检测通信事件的发生。可设置的通信事件标志（即SetCommMask()函数所设置的掩码）可以有EV_BREAK、EV_CTS、EV_DSR、 EV_ERR、EV_RING、EV_RLSD、EV_RXCHAR、EV_RXFLAG、EV_TXEMPTY。
注意：1对于EV_RING标志的设置，WIN95是不会返回EV_RING事件的，因为WIN95不检测该事件。2设置EV_RXCHAR，可以检测到字符到达，但是在绑定此事件和ReadFile()函数一起读取串口接收数据时，可能会出现错误，造成少读字节数，具体原因查看MSDN帮助。可以采用循环读的办法，另外一个比较好的解决办法是调用ClearCommError()函数，确定在一次读操作中在缓冲区中等待被读的字节数。
（2）错误处理和通信状态：在串口通信中，可能会产生很多的错误，使用ClearCommError()函数可以检测错误并且清除错误条件。
（3）Modem状态：用SetcommMask()可以包含很多事件标志，但是这些事件标志只指示在串口线路上的电压变化情况。而调用 GetCommModemStatus()函数可以获得线路上真正的电压状态。
扩展函数：如果应用程序想用自己的流控，可以使用 EscapeCommFunction()函数设置DTR和RTS线路的电平。
通信超时：在通信中，超时是个很重要的考虑因素，因为如果在数据接收过程中由于某种原因突然中断或停止，如果不采取超时控制机制，将会使得I/O线程被挂起或无限阻塞。串口通信中的超时设置分为两步，首先设置 COMMTIMEOUTS结构的五个变量，然后调用SetcommTimeouts()设置超时值。对于使用异步方式读写的操作，如果操作挂起后，异步成功完成了读写，WaitForSingleObject()或 WaitForMultipleObjects()函数将返回WAIT_OBJECT_0，GetOverlappedResult()返回TRUE。其实还可以用GetCommTimeouts()得到系统初始值。
关闭串口：程序结束或需要释放串口资源时，应该正确关闭串口，关闭串口比较简单，使用API调用CloseHandle()关闭串口的句柄就可以了。
调用方法为：CloseHandle(hComm);
但是值得注意的是在关闭串口之前必须保证读写串口线程已经退出，否则会引起误操作，一般采用的办法是使用事件驱动机制，启动一事件，通知串口读写线程强制退出，在线程退出之前，通知主线程可以关闭串口。
二、实现
1.程序设计思路
对于不同的应用程序，虽然界面不同，但是如果采用串口与主机之间的通信，对串口的处理方式大致相似，无非就是通过串口收发数据，对于通过串口接收到的数据，交给上层软件处理显示，对于上层要发给串口的数据，进行转发。但在实际编程中，由于采用的通信方式和流控不同，串口设置也不同，这就涉及到 DCB的初始化问题和读写串口等细节问题。串口通信应用程序设计的总体思路（即操作过程）是：首先，确定要打开的串口名、波特率、奇偶校验方式、数据位、停止位，传递给CreateFile()函数打开特定串口；其次，为了保护系统对串口的初始设置，调用 GetCommTimeouts()得到串口的原始超时设置；然后，初始化DCB对象，调用SetCommState() 设置DCB，调用SetCommTimeouts()设置串口超时控制；再次，调用SetupComm()设置串口接收发送数据的缓冲区大小，串口的设置就基本完成，之后就可以启动读写线程了。
一般来说，串口的读写由串口读写线程完成，这样可以避免读写阻塞时主程序死锁。对于全双工的串口读写，应该分别开启读线程和写线程；对于半双工和单工的，建议只需开启一个线程即可。在线程中，按照预定好的通信握手方式，正确检测串口状态，读取发送串口数据。
2.实现细节
在半双工的情况下，首先完成必要的串口配置，成功打开串口、DCB设置、超时设置；然后开启线程，如： CwinThread hSerialThread = (CWinThread＊) AfxBeginThread(SerialOperation，hWnd，THREAD_PRIORITY_NORMAL); 其中开启之线程为SerialOperation，优先级为普通。
全双工情况下的串口编程，与单工差不多，区别仅仅在于启动双线程，分别为读线程和写线程，读线程根据不同的事件或消息，通过不断查询串口所收到的有效数据，完成读操作；写线程通过接收主线程的发送数据事件和要发送的数据，向串口发送。