Windows下C++ 串口编程实例

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Will-Lin

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分类专栏：串口通信 C++ windows 文章标签：串口通信 C++ windows

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原文链接：http://blog.sina.com.cn/s/blog_afb1793101016mq2.html

1. 本例子使用了比较规范的软件设计方法，类的设计具有比较好的可扩展性和移植性、代码的注释采用doxgen支持的javaDoc风格。
2. 为了能方便初学者更快地了解和入门，几乎每一行代码都加上了详细的注释，对于注释中如果依然有不清楚的概念，相信你通过百度和google一定能找到答案。
3. 本例子设计的串口操作类可以直接移植到其他的工程中去，大家也可以根据自己的需要添加其他的接口。
4. 本例子只实现了串口数据的基本收发功能，其实为了保证串口数据传输的正确性，往往需要设计一些串口通信协议，协议的设计有待你自己完成，如果以后有时间，我也会尝试提供一种比较基本的串口通信协议设计案例给大家学习。
5. 关于本程序的验证方法，可以使用虚拟串口软件VSPM和串口调试助手进行程序的测试与验证.

下面即为例子工程的三个文件，SerialPort.h、SerialPort.cpp、maincpp

工程文件，需要使用vs2008打开。下载

http://ticktick.blog.51cto.com/ext/down_att.php?aid=23099&code=6280

SerialPort.h

//  
/// COPYRIGHT NOTICE  
/// Copyright (c) 2009, 华中科技大学tickTick Group  （版权声明）  
/// All rights reserved.  
///   
/// @file    SerialPort.h    
/// @brief   串口通信类头文件  
///  
/// 本文件完成串口通信类的声明  
///  
/// @version 1.0     
/// @author  卢俊   
/// @E-mail：lujun.hust@gmail.com  
/// @date    2010/03/19  
///  
///  修订说明：  
//  

#ifndef SERIALPORT_H_  
#define SERIALPORT_H_  

#include <Windows.h>  

/** 串口通信类
*
*  本类实现了对串口的基本操作
*  例如监听发到指定串口的数据、发送指定数据到串口
*/
class CSerialPort
{
public:
	CSerialPort(void);
	~CSerialPort(void);

public:

	/** 初始化串口函数
	*
	*  @param:  UINT portNo 串口编号,默认值为1,即COM1,注意,尽量不要大于9
	*  @param:  UINT baud   波特率,默认为9600
	*  @param:  char parity 是否进行奇偶校验,'Y'表示需要奇偶校验,'N'表示不需要奇偶校验
	*  @param:  UINT databits 数据位的个数,默认值为8个数据位
	*  @param:  UINT stopsbits 停止位使用格式,默认值为1
	*  @param:  DWORD dwCommEvents 默认为EV_RXCHAR,即只要收发任意一个字符,则产生一个事件
	*  @return: bool  初始化是否成功
	*  @note:   在使用其他本类提供的函数前,请先调用本函数进行串口的初始化
	*　　　　　   /n本函数提供了一些常用的串口参数设置,若需要自行设置详细的DCB参数,可使用重载函数
	*           /n本串口类析构时会自动关闭串口,无需额外执行关闭串口
	*  @see:
	*/
	bool InitPort(UINT  portNo = 1, UINT  baud = CBR_9600, char  parity = 'N', UINT  databits = 8, UINT  stopsbits = 1, DWORD dwCommEvents = EV_RXCHAR);

	/** 串口初始化函数
	*
	*  本函数提供直接根据DCB参数设置串口参数
	*  @param:  UINT portNo
	*  @param:  const LPDCB & plDCB
	*  @return: bool  初始化是否成功
	*  @note:   本函数提供用户自定义地串口初始化参数
	*  @see:
	*/
	bool InitPort(UINT  portNo, const LPDCB& plDCB);

	/** 开启监听线程
	*
	*  本监听线程完成对串口数据的监听,并将接收到的数据打印到屏幕输出
	*  @return: bool  操作是否成功
	*  @note:   当线程已经处于开启状态时,返回flase
	*  @see:
	*/
	bool OpenListenThread();

	/** 关闭监听线程
	*
	*
	*  @return: bool  操作是否成功
	*  @note:   调用本函数后,监听串口的线程将会被关闭
	*  @see:
	*/
	bool CloseListenTread();

	/** 向串口写数据
	*
	*  将缓冲区中的数据写入到串口
	*  @param:  unsigned char * pData 指向需要写入串口的数据缓冲区
	*  @param:  unsigned int length 需要写入的数据长度
	*  @return: bool  操作是否成功
	*  @note:   length不要大于pData所指向缓冲区的大小
	*  @see:
	*/
	bool WriteData(unsigned char* pData, unsigned int length);

	/** 获取串口缓冲区中的字节数
	*
	*
	*  @return: UINT  操作是否成功
	*  @note:   当串口缓冲区中无数据时,返回0
	*  @see:
	*/
	UINT GetBytesInCOM();

	/** 读取串口接收缓冲区中一个字节的数据
	*
	*
	*  @param:  char & cRecved 存放读取数据的字符变量
	*  @return: bool  读取是否成功
	*  @note:
	*  @see:
	*/
	bool ReadChar(char &cRecved);

private:

	/** 打开串口
	*
	*
	*  @param:  UINT portNo 串口设备号
	*  @return: bool  打开是否成功
	*  @note:
	*  @see:
	*/
	bool openPort(UINT  portNo);

	/** 关闭串口
	*
	*
	*  @return: void  操作是否成功
	*  @note:
	*  @see:
	*/
	void ClosePort();

	/** 串口监听线程
	*
	*  监听来自串口的数据和信息
	*  @param:  void * pParam 线程参数
	*  @return: UINT WINAPI 线程返回值
	*  @note:
	*  @see:
	*/
	static UINT WINAPI ListenThread(void* pParam);

private:

	/** 串口句柄 */
	HANDLE  m_hComm;

	/** 线程退出标志变量 */
	static bool s_bExit;

	/** 线程句柄 */
	volatile HANDLE    m_hListenThread;

	/** 同步互斥,临界区保护 */
	CRITICAL_SECTION   m_csCommunicationSync;       //!< 互斥操作串口  

};

#endif //SERIALPORT_H_

SerialPort.cpp

//  
/// COPYRIGHT NOTICE  
/// Copyright (c) 2009, 华中科技大学tickTick Group  （版权声明）  
/// All rights reserved.  
///   
/// @file    SerialPort.cpp    
/// @brief   串口通信类的实现文件  
///  
/// 本文件为串口通信类的实现代码  
///  
/// @version 1.0     
/// @author  卢俊    
/// @E-mail：lujun.hust@gmail.com  
/// @date    2010/03/19  
///   
///  
///  修订说明：  
//  

#include "StdAfx.h"  
#include "SerialPort.h"  
#include <process.h>  
#include <iostream>  

/** 线程退出标志 */
bool CSerialPort::s_bExit = false;
/** 当串口无数据时,sleep至下次查询间隔的时间,单位:秒 */
const UINT SLEEP_TIME_INTERVAL = 5;

CSerialPort::CSerialPort(void)
	: m_hListenThread(INVALID_HANDLE_VALUE)
{
	m_hComm = INVALID_HANDLE_VALUE;
	m_hListenThread = INVALID_HANDLE_VALUE;

	InitializeCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

}

CSerialPort::~CSerialPort(void)
{
	CloseListenTread();
	ClosePort();
	DeleteCriticalSection(&m_csCommunicationSync);
}

bool CSerialPort::InitPort(UINT portNo /*= 1*/, UINT baud /*= CBR_9600*/, char parity /*= 'N'*/,
	UINT databits /*= 8*/, UINT stopsbits /*= 1*/, DWORD dwCommEvents /*= EV_RXCHAR*/)
{

	/** 临时变量,将制定参数转化为字符串形式,以构造DCB结构 */
	char szDCBparam[50];
	sprintf_s(szDCBparam, "baud=%d parity=%c data=%d stop=%d", baud, parity, databits, stopsbits);

	/** 打开指定串口,该函数内部已经有临界区保护,上面请不要加保护 */
	if (!openPort(portNo))
	{
		return false;
	}

	/** 进入临界段 */
	EnterCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

	/** 是否有错误发生 */
	BOOL bIsSuccess = TRUE;

	/** 在此可以设置输入输出的缓冲区大小,如果不设置,则系统会设置默认值.
	*  自己设置缓冲区大小时,要注意设置稍大一些,避免缓冲区溢出
	*/
	/*if (bIsSuccess )
	{
	bIsSuccess = SetupComm(m_hComm,10,10);
	}*/

	/** 设置串口的超时时间,均设为0,表示不使用超时限制 */
	COMMTIMEOUTS  CommTimeouts;
	CommTimeouts.ReadIntervalTimeout = 0;
	CommTimeouts.ReadTotalTimeoutMultiplier = 0;
	CommTimeouts.ReadTotalTimeoutConstant = 0;
	CommTimeouts.WriteTotalTimeoutMultiplier = 0;
	CommTimeouts.WriteTotalTimeoutConstant = 0;
	if (bIsSuccess)
	{
		bIsSuccess = SetCommTimeouts(m_hComm, &CommTimeouts);
	}

	DCB  dcb;
	if (bIsSuccess)
	{
		// 将ANSI字符串转换为UNICODE字符串  
		DWORD dwNum = MultiByteToWideChar(CP_ACP, 0, szDCBparam, -1, NULL, 0);
		wchar_t *pwText = new wchar_t[dwNum];
		if (!MultiByteToWideChar(CP_ACP, 0, szDCBparam, -1, pwText, dwNum))
		{
			bIsSuccess = TRUE;
		}

		/** 获取当前串口配置参数,并且构造串口DCB参数 */
		bIsSuccess = GetCommState(m_hComm, &dcb) && BuildCommDCB(pwText, &dcb);
		/** 开启RTS flow控制 */
		dcb.fRtsControl = RTS_CONTROL_ENABLE;

		/** 释放内存空间 */
		delete[] pwText;
	}

	if (bIsSuccess)
	{
		/** 使用DCB参数配置串口状态 */
		bIsSuccess = SetCommState(m_hComm, &dcb);
	}

	/**  清空串口缓冲区 */
	PurgeComm(m_hComm, PURGE_RXCLEAR | PURGE_TXCLEAR | PURGE_RXABORT | PURGE_TXABORT);

	/** 离开临界段 */
	LeaveCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

	return bIsSuccess == TRUE;
}

bool CSerialPort::InitPort(UINT portNo, const LPDCB& plDCB)
{
	/** 打开指定串口,该函数内部已经有临界区保护,上面请不要加保护 */
	if (!openPort(portNo))
	{
		return false;
	}

	/** 进入临界段 */
	EnterCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

	/** 配置串口参数 */
	if (!SetCommState(m_hComm, plDCB))
	{
		return false;
	}

	/**  清空串口缓冲区 */
	PurgeComm(m_hComm, PURGE_RXCLEAR | PURGE_TXCLEAR | PURGE_RXABORT | PURGE_TXABORT);

	/** 离开临界段 */
	LeaveCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

	return true;
}

void CSerialPort::ClosePort()
{
	/** 如果有串口被打开，关闭它 */
	if (m_hComm != INVALID_HANDLE_VALUE)
	{
		CloseHandle(m_hComm);
		m_hComm = INVALID_HANDLE_VALUE;
	}
}

bool CSerialPort::openPort(UINT portNo)
{
	/** 进入临界段 */
	EnterCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

	/** 把串口的编号转换为设备名 */
	char szPort[50];
	sprintf_s(szPort, "COM%d", portNo);

	/** 打开指定的串口 */
	m_hComm = CreateFileA(szPort,  /** 设备名,COM1,COM2等 */
		GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, /** 访问模式,可同时读写 */
		0,                            /** 共享模式,0表示不共享 */
		NULL,                         /** 安全性设置,一般使用NULL */
		OPEN_EXISTING,                /** 该参数表示设备必须存在,否则创建失败 */
		0,
		0);

	/** 如果打开失败，释放资源并返回 */
	if (m_hComm == INVALID_HANDLE_VALUE)
	{
		LeaveCriticalSection(&m_csCommunicationSync);
		return false;
	}

	/** 退出临界区 */
	LeaveCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

	return true;
}

bool CSerialPort::OpenListenThread()
{
	/** 检测线程是否已经开启了 */
	if (m_hListenThread != INVALID_HANDLE_VALUE)
	{
		/** 线程已经开启 */
		return false;
	}

	s_bExit = false;
	/** 线程ID */
	UINT threadId;
	/** 开启串口数据监听线程 */
	m_hListenThread = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ListenThread, this, 0, &threadId);
	if (!m_hListenThread)
	{
		return false;
	}
	/** 设置线程的优先级,高于普通线程 */
	if (!SetThreadPriority(m_hListenThread, THREAD_PRIORITY_ABOVE_NORMAL))
	{
		return false;
	}

	return true;
}

bool CSerialPort::CloseListenTread()
{
	if (m_hListenThread != INVALID_HANDLE_VALUE)
	{
		/** 通知线程退出 */
		s_bExit = true;

		/** 等待线程退出 */
		Sleep(10);

		/** 置线程句柄无效 */
		CloseHandle(m_hListenThread);
		m_hListenThread = INVALID_HANDLE_VALUE;
	}
	return true;
}

UINT CSerialPort::GetBytesInCOM()
{
	DWORD dwError = 0;  /** 错误码 */
	COMSTAT  comstat;   /** COMSTAT结构体,记录通信设备的状态信息 */
	memset(&comstat, 0, sizeof(COMSTAT));

	UINT BytesInQue = 0;
	/** 在调用ReadFile和WriteFile之前,通过本函数清除以前遗留的错误标志 */
	if (ClearCommError(m_hComm, &dwError, &comstat))
	{
		BytesInQue = comstat.cbInQue; /** 获取在输入缓冲区中的字节数 */
	}

	return BytesInQue;
}

UINT WINAPI CSerialPort::ListenThread(void* pParam)
{
	/** 得到本类的指针 */
	CSerialPort *pSerialPort = reinterpret_cast<CSerialPort*>(pParam);

	// 线程循环,轮询方式读取串口数据  
	while (!pSerialPort->s_bExit)
	{
		UINT BytesInQue = pSerialPort->GetBytesInCOM();
		/** 如果串口输入缓冲区中无数据,则休息一会再查询 */
		if (BytesInQue == 0)
		{
			Sleep(SLEEP_TIME_INTERVAL);
			continue;
		}

		/** 读取输入缓冲区中的数据并输出显示 */
		char cRecved = 0x00;
		do
		{
			cRecved = 0x00;
			if (pSerialPort->ReadChar(cRecved) == true)
			{
				std::cout << cRecved;
				continue;
			}
		} while (--BytesInQue);
	}

	return 0;
}

bool CSerialPort::ReadChar(char &cRecved)
{
	BOOL  bResult = TRUE;
	DWORD BytesRead = 0;
	if (m_hComm == INVALID_HANDLE_VALUE)
	{
		return false;
	}

	/** 临界区保护 */
	EnterCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

	/** 从缓冲区读取一个字节的数据 */
	bResult = ReadFile(m_hComm, &cRecved, 1, &BytesRead, NULL);
	if ((!bResult))
	{
		/** 获取错误码,可以根据该错误码查出错误原因 */
		DWORD dwError = GetLastError();

		/** 清空串口缓冲区 */
		PurgeComm(m_hComm, PURGE_RXCLEAR | PURGE_RXABORT);
		LeaveCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

		return false;
	}

	/** 离开临界区 */
	LeaveCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

	return (BytesRead == 1);

}

bool CSerialPort::WriteData(unsigned char* pData, unsigned int length)
{
	BOOL   bResult = TRUE;
	DWORD  BytesToSend = 0;
	if (m_hComm == INVALID_HANDLE_VALUE)
	{
		return false;
	}

	/** 临界区保护 */
	EnterCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

	/** 向缓冲区写入指定量的数据 */
	bResult = WriteFile(m_hComm, pData, length, &BytesToSend, NULL);
	if (!bResult)
	{
		DWORD dwError = GetLastError();
		/** 清空串口缓冲区 */
		PurgeComm(m_hComm, PURGE_RXCLEAR | PURGE_RXABORT);
		LeaveCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

		return false;
	}

	/** 离开临界区 */
	LeaveCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

	return true;
}

main.cpp

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])  
{  
 
    CSerialPort mySerialPort;  
 
    if (!mySerialPort.InitPort(2))  
    {  
        std::cout << "initPort fail !" << std::endl;  
    }  
    else 
    {  
        std::cout << "initPort success !" << std::endl;  
    }  
 
    if (!mySerialPort.OpenListenThread())  
    {  
        std::cout << "OpenListenThread fail !" << std::endl;  
    }  
    else 
    {  
        std::cout << "OpenListenThread success !" << std::endl;  
    }  
 
    int temp;  
    std::cin >> temp;  
 
    return 0;  
}