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分类:

2010-01-12 22:28:15

1.引言:

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WindowsAPI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。本文我们只介绍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

2.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);

参数说明:

lpFileName: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

             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

  :  FILE_ATTRIBUTE_NORMAL|FILE_FLAG_OVERLAPPED, //重叠方式

             NULL);

      if(hCom==(HANDLE)-1)

      {

             AfxMessageBox("打开COM失败!");

             return FALSE;

      }

      return TRUE;

3.配置串口

3.1 DCB结构:

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{

   //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:

DWORD BaudRate;

CBR_110CBR_300CBR_600CBR_1200CBR_2400CBR_4800CBR_9600CBR_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,48

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

ONE5STOPBITS   1.5位停止位

   ………

  } DCB;

 

winbase.h文件中定义了以上用到的常量。如下:

#define NOPARITY            0

#define ODDPARITY           1

#define EVENPARITY          2

#define ONESTOPBIT          0

#define ONE5STOPBITS        1

#define TWOSTOPBITS         2

#define CBR_110             110

#define CBR_300             300

#define CBR_600             600

#define CBR_1200            1200

#define CBR_2400            2400

#define CBR_4800            4800

#define CBR_9600            9600

#define CBR_14400           14400

#define CBR_19200           19200

#define CBR_38400           38400

#define CBR_56000           56000

#define CBR_57600           57600

#define CBR_115200          115200

#define CBR_128000          128000

#define CBR_256000          256000

3.2 获取与设置状态:

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, //标识通讯端口的句柄

   LPDCB lpDCB //指向一个设备控制块(DCB结构)的指针

  );

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。WindowsI/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)

   );

3.3 超时问题:

在用ReadFileWriteFile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,ReadFileWriteFile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×10ReadTotalTimeoutConstant

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ReadIntervalTimeout0,那么就不使用读间隔超时。如果ReadTotalTimeoutMultiplier 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。

在用重叠方式读写串口时,虽然ReadFileWriteFile在完成操作以前就可能返回,但超时仍然是起作用的。在这种情况下,超时规定的是操作的完成时间,而不是ReadFileWriteFile的返回时间。

 

3.4 配置串口的示例代码:    

SetupComm(hCom,1024,1024); //输入缓冲区和输出缓冲区的大小都是1024

      COMMTIMEOUTS TimeOuts;

      //设定读超时

      TimeOuts.ReadIntervalTimeout=1000;

      TimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier=500;

      TimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant=5000;

      //设定写超时

      TimeOuts.WriteTotalTimeoutMultiplier=500;

      TimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant=2000;

      SetCommTimeouts(hCom,&TimeOuts); //设置超时

      DCB dcb;

      GetCommState(hCom,&dcb);

      dcb.BaudRate=9600; //波特率为9600

      dcb.ByteSize=8; //每个字节有8

      dcb.Parity=NOPARITY; //无奇偶校验位

      dcb.StopBits=TWOSTOPBITS; //两个停止位

      SetCommState(hCom,&dcb);

      PurgeComm(hCom,PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR);

 

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

4.读写串口

4.1 ReadFileWriteFile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,    

    DWORD nNumberOfBytesToRead,      // 要读入的数据的字节数

   

    // 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nNumberOfBytesToWrite

    // 个字节的数据将要写入串口的发送数据缓冲区。

    LPCVOID lpBuffer, 

    DWORD nNumberOfBytesToWrite,     //要写入的数据的字节数

    // 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ReadFileWriteFile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。

ReadFileWriteFile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ReadFileWriteFile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。ReadFileWriteFile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ReadFileWriteFile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
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