C++使用Boost库编写串口通信代码

以下是使用Boost库进行C++串口通信的示例代码，包含详细的步骤和说明：

#include <iostream>
#include <boost/asio.hpp>
#include <boost/bind/bind.hpp>

using namespace boost::asio;
using namespace boost::system;

class SerialPort {
public:
    SerialPort(io_context& io, const std::string& port_name)
        : port_(io, port_name), timer_(io) {
        // 配置串口参数
        port_.set_option(serial_port_base::baud_rate(9600));
        port_.set_option(serial_port_base::character_size(8));
        port_.set_option(serial_port_base::stop_bits(serial_port_base::stop_bits::one));
        port_.set_option(serial_port_base::parity(serial_port_base::parity::none));
        port_.set_option(serial_port_base::flow_control(serial_port_base::flow_control::none));
    }

    void start() {
        // 启动异步读取
        async_read();
    }

    void write(const std::string& data) {
        async_write(data);
    }

private:
    void async_read() {
        port_.async_read_some(buffer(read_buf_),
            boost::bind(&SerialPort::handle_read, this,
                boost::placeholders::_1, boost::placeholders::_2));
    }

    void handle_read(const error_code& ec, size_t bytes_transferred) {
        if (!ec) {
            // 处理接收到的数据
            std::cout << "Received: ";
            std::cout.write(read_buf_.data(), bytes_transferred);
            std::cout << std::endl;

            // 继续异步读取
            async_read();
        } else {
            std::cerr << "Read error: " << ec.message() << std::endl;
            close();
        }
    }

    void async_write(const std::string& data) {
        boost::asio::async_write(port_, buffer(data),
            boost::bind(&SerialPort::handle_write, this,
                boost::placeholders::_1, boost::placeholders::_2));
    }

    void handle_write(const error_code& ec, size_t bytes_transferred) {
        if (!ec) {
            std::cout << "Sent " << bytes_transferred << " bytes" << std::endl;
        } else {
            std::cerr << "Write error: " << ec.message() << std::endl;
            close();
        }
    }

    void close() {
        if (port_.is_open()) {
            error_code ec;
            port_.close(ec);
            if (ec) {
                std::cerr << "Close error: " << ec.message() << std::endl;
            }
        }
    }

    serial_port port_;
    deadline_timer timer_;
    std::array<char, 128> read_buf_;
};

int main() {
    try {
        io_context io;
        
        // 根据系统修改串口设备名（Windows: "COM1"，Linux: "/dev/ttyS0"）
        SerialPort serial(io, "/dev/ttyS0");
        serial.start();

        // 启动IO服务（阻塞直到所有异步操作完成）
        io.run();
    } catch (const std::exception& e) {
        std::cerr << "Exception: " << e.what() << std::endl;
    }

    return 0;
}

使用说明

1. 安装依赖：

   • 需要安装Boost库（至少1.66版本）
   • Linux安装命令：sudo apt-get install libboost-all-dev
   • Windows可使用vcpkg或Boost官方安装程序

2. 编译命令：

   # Linux
   g++ -std=c++11 serial_example.cpp -o serial -lboost_system -lpthread
   
   # Windows（使用MinGW）
   g++ -std=c++11 serial_example.cpp -o serial.exe -IC:/boost/include -LC:/boost/lib -lboost_system-mgwXXX -lws2_32
   

3. 参数配置：

   • 修改串口设备名称（/dev/ttyS0或COM1）
   • 根据设备要求调整波特率等参数（默认9600, 8N1）

4. 功能扩展：

   • 添加数据解析逻辑到handle_read
   • 实现同步读写接口
   • 添加超时处理机制

关键点说明

1. 异步操作模型：

   • 使用async_read_some和async_write实现非阻塞通信
   • IO上下文(io_context)负责事件循环调度

2. 错误处理：

   • 通过error_code参数检查操作状态
   • 发生错误时自动关闭串口

3. 跨平台支持：

   • Windows和Linux使用相同的API接口
   • 只需修改设备名称即可移植

4. 线程安全：

   • 建议使用strand包装异步操作（多线程时需要）

同步通信示例（补充）

如果需要简单同步操作，可以使用以下方法：

// 同步读取（阻塞）
size_t read_bytes = read(port, buffer(read_buf), transfer_all());

// 同步写入（阻塞）
size_t written_bytes = write(port, buffer("AT\r\n"));

建议根据具体需求选择同步或异步模型。异步模型更适合需要同时处理多个I/O操作的场景，而同步模型更简单直接。