串口通信编程

　　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。本文只介绍API串口通信部分。

　　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。

       无论那种操作方式，一般都通过四个步骤来完成：

       （1） 打开串口
       （2） 配置串口
       （3） 读写串口
       （4） 关闭串口

　　

　　本文只介绍同步方式。

 

　　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，都是用API函数CreateFile来打开或创建的。该函数的原型为：　　

HANDLE CreateFile( LPCTSTR lpFileName, DWORD dwDesiredAccess, DWORD dwShareMode, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes, DWORD dwCreationDistribution, DWORD dwFlagsAndAttributes, HANDLE hTemplateFile); 

　　

　　 pFileName：将要打开的串口逻辑名，如“COM1”； 
       dwDesiredAccess：指定串口访问的类型，可以是读取、写入或二者并列； 
       dwShareMode：指定共享属性，由于串口不能共享，该参数必须置为0； 
       lpSecurityAttributes：引用安全性属性结构，缺省值为NULL； 
       dwCreationDistribution：创建标志，对串口操作该参数必须置为OPEN_EXISTING； 
       dwFlagsAndAttributes：属性描述，用于指定该串口是否进行异步操作，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； 
       hTemplateFile：对串口而言该参数必须置为NULL。

       同步I/O方式打开串口的示例代码：　　

　　

HANDLE hCom; //全局变量，串口句柄   
hCom=CreateFile("COM1",//COM1口  
 GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, //允许读和写  
 0, //独占方式  
 NULL,  
 OPEN_EXISTING, //打开而不是创建  
 0, //同步方式  
 NULL);   
if(hCom==(HANDLE)-1)   
{  
   AfxMessageBox("打开COM失败!");  
   return FALSE;   
}  
return TRUE;   

 

　　2、配置串口

　  在打开通讯设备句柄后，常常需要对串口进行一些初始化配置工作。这需要通过一个DCB结构来进行。DCB结构包含了诸如波特率、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。

       一般用CreateFile打开串口后，可以调用GetCommState函数来获取串口的初始配置。要修改串口的配置，应该先修改DCB结构，然后再调用SetCommState函数设置串口。
　　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：

　　typedef struct _DCB{

 　　DWORD BaudRate;//波特率，指定通信设备的传输速率。这个成员可以是实际波特率值或者下面的常量值之一：

　　//CBR_110，CBR_300，CBR_600，CBR_1200，CBR_2400，CBR_4800，CBR_9600，CBR_19200， CBR_38400， CBR_56000， CBR_57600， 　　//CBR_115200， CBR_128000， CBR_256000， CBR_14400

　　DWORD fParity; // 指定奇偶校验使能。若此成员为1，允许奇偶校验检查

　　BYTE ByteSize; // 通信字节位数，4—8

　　BYTE Parity; //指定奇偶校验方法。此成员可以有下列值： EVENPARITY 偶校验 NOPARITY 无校验 MARKPARITY 标记校验 ODDPARITY 奇校验

　　BYTE StopBits; //指定停止位的位数。此成员可以有下列值： ONESTOPBIT 1位停止位 TWOSTOPBITS 2位停止位 ON 5STOPBITS   1.5位停止位

　　……… 

　　};

　　GetCommState函数可以获得COM口的设备控制块，从而获得相关参数： 

　　BOOL GetCommState( HANDLE hFile, LPDCB lpDCB); 

　　SetCommState函数设置COM口的设备控制块： 

      BOOL SetCommState( HANDLE hFile, LPDCB lpDCB ); 

 

　　除了在BCD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。

　　BOOL SetupComm( HANDLE hFile, // 通信设备的句柄 

            DWORD dwInQueue, // 输入缓冲区的大小（字节数） 

            DWORD dwOutQueue // 输出缓冲区的大小（字节数）

　　 ); 

　　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。调用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。
　　COMMTIMEOUTS结构的定义为： 

typedef struct _COMMTIMEOUTS { 

         DWORD ReadIntervalTimeout; //读间隔超时

         DWORD ReadTotalTimeoutMultiplier; //读时间系数

         DWORD ReadTotalTimeoutConstant; //读时间常量

         DWORD WriteTotalTimeoutMultiplier; // 写时间系数

         DWORD WriteTotalTimeoutConstant; //写时间常量

} 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。

　　3、读写串口

　　　　使用ReadFile和WriteFile读写串口，下面是两个函数的声明：

　　

BOOL ReadFile( HANDLE hFile, //串口的句柄 
// 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
LPVOID lpBuffer, 
// 要读入的数据的字节数 
DWORD nNumberOfBytesToRead,
 // 指向一个DWORD数值，该数值返回读操作实际读入的字节数
LPDWORD lpNumberOfBytesRead, 
// 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。
LPOVERLAPPED lpOverlapped );

BOOL WriteFile( HANDLE hFile, //串口的句柄 
// 写入的数据存储的地址， 即以该指针的值为首地址的
LPCVOID lpBuffer,
//要写入的数据的字节数
DWORD nNumberOfBytesToWrite,
// 指向指向一个DWORD数值，该数值返回实际写入的字节数
LPDWORD lpNumberOfBytesWritten,  
// 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。
LPOVERLAPPED lpOverlapped ); 

　　在用ReadFile和WriteFile读写串口时，既可以同步执行，也可以重叠执行。在同步执行时，函数直到操作完成后才返回。这意味着同步执行时线程会被阻塞，从而导致效率下降。在重叠执行时，即使操作还未完成，这两个函数也会立即返回，费时的I/O操作在后台进行。
　　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。
　　ReadFile函数只要在串口输入缓冲区中读入指定数量的字符，就算完成操作。而WriteFile函数不但要把指定数量的字符拷入到输出缓冲区，而且要等这些字符从串行口送出去后才算完成操作。
　　如果操作成功，这两个函数都返回TRUE。需要注意的是，当ReadFile和WriteFile返回FALSE时，不一定就是操作失败，线程应该调用GetLastError函数分析返回的结果。例如，在重叠操作时如果操作还未完成函数就返回，那么函数就返回FALSE，而且GetLastError函数返回ERROR_IO_PENDING。这说明重叠操作还未完成。

　　

　　在读写串口之前，还要用PurgeComm()函数清空缓冲区，该函数原型： 

    BOOL PurgeComm( HANDLE hFile, //串口句柄 

                DWORD dwFlags // 需要完成的操作 ); 
　　参数dwFlags指定要完成的操作，可以是下列值的组合： 
    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 

　　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： 
　　BOOL ClearCommError( HANDLE hFile, // 串口句柄 

　　LPDWORD lpErrors, // 指向接收错误码的变量 

　　LPCOMSTAT lpStat // 指向通讯状态缓冲区 ); 
　　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。 

　　

　　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：

　　BOOL CloseHandle(
    　　HANDLE hObject; //handle to object to close
　　);