WINDOWS API串口编程

最新推荐文章于 2022-07-20 16:25:59 发布

Augusdi

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本文深入探讨了Windows 32操作系统中串口通信的基本原理，包括DCB结构、超时设置、OVERLAPPED异步I/O重叠结构及其应用，并详细阐述了如何在串口通信中使用异步IO技术提高效率。

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Win32操作系统中，在设置串口是有许多函数还会用到如设备控制DCB以及超市控制等结构，还有通信错误、通信状态以及通信事件等信息。

1、DCB（Device Control Block）结构

在打开通信设备句柄后，常常需要对串口进行一些初始化工作，这需要通过一个DCB结构来进行，DCB结构包含了诸如波特率、每个字符的数据位数、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。

调用GetCommState函数可以获得串口的设置，该函数把当前配置填充到一个DCB结构。一般在用CreateFile打开串口后，可以调用GetCommState函数来获取串行口的初始配置，若要修改串口的配置，应该先修改DCB结构，然后再调用SetCommState函数用指定的DCB结构来设置串行口。

typedef struct _DCB {

DWORDDCBlength;//DCB快大小

DWORDBaudRate;//当前波特率

DWORD fBinary:1;//二进制模式，不检测EOF

DWORDfParity:1;//允许奇偶校验

DWORDfOutxCtsFlow:1;//CTS输出流控制

DWORDfOutxDsrFlow:1;//DSR输出流控制

DWORDfDtrControl:2;//DTR流控制类型

DWORDfDsrSensitivity:1;//对DSR信号线是否敏感

DWORDfTXContinueOnXoff:1;//XOFF continues TX

DWORDfOutX:1;

DWORDfInX:1;

DWORDfErrorChar:1;

DWORDfNull:1;

DWORDfRtsControl:2;

DWORDfAbortOnError:1;

DWORDfDummy2:17;

WORDwReserved;

WORDXonLim;

WORDXoffLim;

BYTEByteSize;

BYTEParity;

BYTEStopBits;

charXonChar;

charXoffChar;

charErrorChar;

charEofChar;

charEvtChar;

WORDwReserved1;

} DCB, *LPDCB;

具体的配置看说明

2、超时设置COMMTIMEOUTS结构

typedef struct _COMMTIMEOUTS
{
    DWORD ReadIntervalTimeout; //读间隔超时
    DWORD ReadTotalTimeoutMultiplier; //读事件系数
    DWORD ReadTotalTimeoutConstant; //读时间常量
    DWORD WriteTotalTimeoutMultiplier; //读时间系数
    DWORD WriteTotalTimeoutConstant; //读时间常量
} COMMTIMEOUTS, *LPCOMMTIMEOUTS

在用ReadFile和WriteFile读写串行口时，需要考虑超时问题，如果在指定的时间内没有读出或写入指定数量的字节，那么ReadFile和WriteFile的操作就会结束，要查询当前的超市设置应调用GetCommTimeouts函数，该函数会填充COMMTIMEOUTS结构，调用SetCommTimeouts函数可以用某一个COMMTIMEOUTS结构的内容来设置超时。

1、ReadIntervalTimeout读时间间隔超时

以毫秒为单位设置通信线路上两个字符到达之间最大时间间隔，在ReadFile操作期间，从接收到第一个字符开始计时，如果任意两个字符达到之间的时间间隔超过这个最大值，则ReadFile操作完成，返回缓冲数据，如果改制被置位0，则不实用时间间隔超时。

2、ReadTotalTimeoutMultiplier读时间系数

以毫秒为单位设置一个用来计算读操作总超时时间的时间系数，改时间系数乘要求读出的字节数。

3、ReadTotalTimeoutConstant读时间常量

以毫秒为单位设置一个用来计算读操作总超时时间的时间常量。

4、WriteTotalTimeoutMultiplier写时间系数

以毫秒为单位设置一个用来计算写操作总超时时间的时间系数，该时间系数乘要求写入的字节数。

5、WriteTotalTimeConstatnt写时间常量

以毫秒为单位设置一个用来计算读操作总超时的时间常量。

总超时时间=读/写时间系数*要求度/写的字节数+读/写时间常量。

超时有间隔超时和总超时两种类型，间隔超时是指在接受时两个字符之间的最大时延，用于从串口读取数据，当接受一个字节时，通信驱动程序启动一个内部定时器开始计时，在下一个字节到达之前，如果定时时间超过了间隔时间，读操作就会被放弃，总超时是指读写操作总共话费的最大时间，写操作只支持总超时，而读操作对两种超时均支持。

二、OVERLAPPED异步I/O重叠结构

在用ReadFile和WriteFile读写串口数据时，既可以同步执行，也可以重叠执行，在同步执行时，韩式直到操作完成后才返回，这意味着在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，调用的函数也会立即返回，费时的IO操作在后台运行，这样线程可以干别的事情，在异步设置时，会用到OVERLAPPED结构。

typedef struct _OVERLAPPED
{
    ULONG_PTR Internal;
    ULONG_PTR InternalHigh;
    DWORD Offset;
    DWORD OffsetHigh;
    HANDLE hEvent;
} OVERLAPPED;

在串口通信编程过程中，与重叠IO操作关系最密切的是串口的读写操作，涉及的两个函数是ReadFile和WriteFile，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。

在使用重叠IO时，线程需要创建OVERLAPPED结构以供读写函数使用，OVERLAPPED节诶狗最重要的成员是hEvent，hEvent是一个事件对象句柄，线程应该用CreateEvent函数为和Event成员创建一个手工重置事件，hEvent成员将作为线程的同步对象使用，如果读写函数未完成擦偶走就返回，那么就把和Event成员设置成无信号，操作完成后（包括超时），和Event会变成有信号的。

如果GetLastError函数返回ERROR_IO_PENDING，则说明重叠操作还未完成，线程等待操作完成，有两种等待办法：一种办法就是用像WaitForSingleObject这样的等待函数来等待OVERLAPPED结构的和Event成员，可以规定等待的时间，在等待函数返回后，调用GetOverlappedResult，另一种办法是调用GetOverLappedResult函数等待，如果指定该函数bWait参数为TRUE，那么该函数将等待OVERLAPPED节诶狗的hEvent事件，GetOverlappedResult可以返回一个OVERLAPPED结构来报告包括实际传输字节在内的重叠操作的结果。

如果规定了读写操作的超时，那么当超过规定时间后，hEvent成员会变成有信号的，因此，在超时发生后，WaitForSingleObject和GetOverlappedResult都会结束等待，WaitForSingleObject的dwMilliseconds参数会规定一个等待超时，该函数实际等待的时间是两个超时的最小值，注意GetOverlappedResult不能设置等待的时限，因此，如果hEvent成员无信号，则该函数将一直等待下去。

以以上可以看出，异步IO操作有两种方法来获取结果

l 利用GetOverlappedResult函数

l 利用WaitForSingleObject等事件处理函数

l 以上两种结合起来使用