Win32串口编程

Win32串口编程  
   
  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。