基於API函數的串口通訊編程

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>基於API函數的串口通訊編程

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"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>用到的串口通訊編程方法有：使用通訊控制項、在進階語言中嵌入彙編以及使用ＡＰＩ函數。在這幾種方法中，使用ＡＰＩ函數編寫的串口通訊程式最為高效、靈活。串口通訊編程將用到三種ＡＰＩ函數——串口通訊相關ＡＰＩ函數、多線程ＡＰＩ函數和實現訊息機制的ＡＰＩ函數，下面將分別介紹這幾種ＡＰＩ函數。

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>１ 與串口通訊有關的ＡＰＩ函數

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　Ｗｉｎｄｏｗｓ系統通訊一般都以ＷＯＳＡ（Ｗｉｎｄｏｗｓ
Ｏｐｅｎ Ｓｅｒｖｉｃｅｓ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，即Ｗｉｎｄｏｗｓ開放式服務體系）模型為基礎，在此模型中位於上層的應用程式通過調用各種通訊ＡＰＩ與位於下層的裝置驅動程式進行資料交換。下面將按一般串口通訊程式的流程順序介紹這些ＡＰＩ函數。

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　１．１ 開啟串口

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　Ｗｉｎ３２作業系統把串口看作一個檔案，因此開啟串口我們將要用到ＣｒｅａｔｅＦｉｌｅ函數。該函數第一個參數指明要開啟的檔案名稱，對串口操作來說，就是ＣＯＭ１、ＣＯＭ２等。第二個參數為讀寫入模式設定，因為要對串口進行讀寫，所以該參數應設為ＧＥＮＥＲＩＣ＿ＲＥＡＤ｜ＧＥＮＥＲＩＣ＿ＷＲＩＴＥ。第三個參數值必須為０，表示不將串口與其他應用程式共用。第四個參數指向一個Ｓｅｃｕｒｉｔｙ
Ａｔｔｒｉｂｕｔｅ結構，通常設為ＮＵＬＬ。第五個參數指定如何開啟檔案，在開啟裝置（串口是一種裝置）時，此參數必須指定為ＯＰＥＮ＿ＥＸＩＳＴＩＮＧ。第六個參數指定檔案屬性及相關標　　志，但是對於串列口，唯一有意義的設定是ＦＩＬＥ＿ＦＬＡＧ＿ＯＶＥＲＬＡＰＰＥＤ或０；最後一個參數必須為ＮＵＬＬ。若該函數開啟串口成功，則返回建立的控制代碼，該控制代碼供隨後對串列口的設定、讀寫等操作用；否則返回ＩＮＶＡＬＩＤ＿ＨＡＮＤＬＥ＿ＶＡＬＵＥ。

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　１．２ 設定串口

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　串口開啟後，即可進行一系列初始化設定。最基本的初始化設定將通過ＧｅｔＣｏｍｍＳｔａｔｅ和ＳｅｔＣｏｍｍＳｔａｔｅ函數來實現。先調用ＧｅｔＣｏｍｍＳｔａｔｅ函數擷取當前串口配置填充裝置控制塊（ＤＣＢ），然後將ＤＣＢ結構中幾個重要參數如傳輸速率、資料位元、停止位、校正位改成符合實際設計要求的值，最後用ＳｅｔＣｏｍｍＳｔａｔｅ將剛剛所做的改動重新設定串口。串口Ｉ／Ｏ緩衝區的大小用ＳｅｔｕｐＣｏｍｍ函數設定。通訊速率越高，緩衝區應設定得越大，但不能超出裝置驅動程式所能
處理的範圍。另一個很重要的設定是串口逾時設定。通訊中因未知原因將出現不可預測的事件，譬如：接收資料過程中突然被中斷，或者發送資料突然停止等。如果不認真對待，這些情況可能會引起Ｉ／Ｏ線程掛起或者線程被無限阻塞。Ｗｉｎｄｏｗｓ對於這類問題提供了安全措施，它可通過逾時設定來決定通訊是否異常並作相應處理，因此逾時設定在串列通訊中顯得尤為重要。逾時設定過程分為兩步，首先設定Ｃｏｍｍｔｉｍｅｏｕｔｓ結構中的五個成員，然後調用ＳｅｔＣｏｍｍＴｉｍｅｏｕｔｓ函數設定逾時值。Ｃｏｍｍｔｉｍｅｏｕｔｓ結構的五個成員分別是：讀串口間隔逾時、讀串口總逾時乘數、讀串口總逾時常數（ｍｓ）、寫串口總逾時乘數、寫串口總逾時常數（ｍｓ）。

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　１．３ 讀寫串口

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　設定工作完成後，即可用ＲｅａｄＦｉｌｅ和ＷｒｉｔｅＦｉｌｅ對串口進行讀寫操作。在調用讀寫操作函數之前，應先用ＣｌｅａｒＣｏｍｍＥｒｒｏｒ函數清除錯誤標誌和擷取當前串口狀態。讀寫操作分為同步和重疊Ｉ／Ｏ（非同步）。同步執行時，函數直到操作完成後才返回；重疊Ｉ／Ｏ操作時，即使操作尚未完成，調用的函數也會立即返回，費時的Ｉ／Ｏ操作在後台進行。可見，同步操作線程被阻塞，效率低，只能用在對通訊要求比較低的場合，我們一般用到的都是效率較高的重疊Ｉ／Ｏ操作。前面提到的ＣｒｅａｔｅＦｉｌｅ函數第六個參數設定為ＦＩＬＥ＿ＦＬＡＧ＿ＯＶＥＲＬＡＰＰＥＤ即可指定Ｒｅａｄ
Ｆｉｌｅ和ＷｒｉｔｅＦｉｌｅ函數為重疊Ｉ／Ｏ執行。使用重疊Ｉ／Ｏ還需為讀寫函數指定一個Ｏｖｅｒｌａｐｐｅｄ結構，該結構有五個資料成員，對串口通訊來說，其中的Ｏｆｆｓｅｔ和ｈＥｖｅｎｔ成員是很重要的。Ｏｆｆｓｅｔ指示檔案指標位移量，在重疊Ｉ／Ｏ操作時系統不能自動維護檔案指標，所以要靠Ｏｆｆｓｅｔ在程式中手動調整檔案指標。而ｈＥｖｅｎｔ標誌讀寫操作是否完成。若操作完成，

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"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　則將ｈＥｖｅｎｔ置為訊號態；否則即置為非訊號態。最後要說明的是，在重疊Ｉ／Ｏ操作時，讀寫函數傳回值是ＦＡＬＳＥ並不能說明操作失敗，應該調用ＧｅｔＬａｓｔＥｒｒｏｒ函數分析返回結果。如果
此時ＧｅｔＬａｓｔＥｒｒｏｒ函數傳回值是ＥＲＲＯＲ＿ＩＯ＿ＰＥＮＤＩＮＧ，則說明操作未完成（並不是操作失敗）。我們將用等待函數來等待操作的完成。典型的兩個等待函數有ＷａｉｔＦｏｒＳｉｎｇｌｅＯｂｊｅｃｔ和ＧｅｔＯｖｅｒｌａｐｐｅｄＲｅｓｕｌｔ。函數的相同之處為都是等待讀寫操作指定的Ｏｖｅｒｌａｐｐｅｄ結構ｈＥｖｅｎｔ成員置為訊號態（即代表操作完成）；不同之處是ＷａｉｔＦｏｒＳｉｎｇｌｅＯｂｊｅｃｔ是可設定逾時，但無法得到重疊Ｉ／Ｏ操作的結果，ＧｅｔＯｖｅｒｌａｐｐｅｄＲｅｓｕｌｔ用來得到重疊Ｉ／Ｏ操作的結果，但無法設定逾時。因此，我們經常兩者結合起來使用，在用ＷａｉｔＦｏｒＳｉｎｇｌｅＯｂｊｅｃｔ等待操作結束後，用ＧｅｔＯｖｅｒｌａｐ－ｐｅｄＲｅｓｕｌｔ得到操作結果。

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　１．４ 關閉串口

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　串列口是非共用資源，某應用程式開啟串列口後，即獨佔該資源，使其它應用程式無法再訪問，直到該應用程式釋放串口。所以對串口操作完成後，一定要關閉串口。關閉串口使用ＣｌｏｓｅＨａｎｄｌｅ函數，該函數唯一參數即為用ＣｒｅａｔｅＦｉｌｅ開啟串口時所建立的控制代碼。

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　２ 多線程ＡＰＩ函數

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　Ｗｉｎｄｏｗｓ是多線程（ｍｕｌｔｉ－ｔｈｒｅａｄｅｄ）、搶先多任務的（ｐｒｅｅｍｐｔｉｂｌｅ
）。Ｗｉｎｄｏｗｓ中，一個可執行程式的運行時刻執行個體稱為進程（ｐｒｏｃｅｓｓ）。一個進程可以有多個線程（ｔｈｒｅａｄ），Ｗｉｎｄｏｗｓ是按照線程分配ＣＰＵ時間片的，而分配的機制就是搶先多任務方式。

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　對於讀寫串口這種耗時的工作，使用多線程技術，建立輔助線程來管理串口是一個常用的方案。這樣在進行串口讀寫的同時，能對讀入的資料進行處理。如果使用單線程，就需要等待串口讀寫操作完成，整個進程都被阻塞。而使用多線程就可以避免這種情況。

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　多線程也會帶來一些新的問題，其中的一個問題就是線程的同步，如果同步問題解決不好，程式的穩定性會受到很大的影響。通常用到的幾種線程同步的方法有互斥體對象（Ｍｕｔｅｘ）、利用訊號（Ｓｅｍａｐｈｏｒｅ）、利用事件對象（Ｅｖｅｎｔ）和設定臨界區（Ｃｒｉｔｉｃａｌ
Ｓｅｃｔｉｏｎ）。筆者在實際應用中使用的是事件對象結合Ｗｉｎｄｏｗｓ訊息機制使線程同步，收到了很好的效果。

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　建立線程函數為ＣｒｅａｔｅＴｈｒｅａｄ，用ＳｕｓｐｅｎｄＴｈｒｅａｄ和ＲｅｓｕｍｅＴｈｒｅａｄ函數來掛起和喚醒線程。建立事件函數為ＣｒｅａｔｅＥｖｅｎｔ，用ＳｅｔＥｖｅｎｔ和ＲｅｓｅｔＥｖｅｎｔ函數來將事件置為訊號態和非訊號態，以此來同步線程。串口通訊的輔助線程管理經常還要用到ＳｅｔＣｏｍｍＭａｓｋ和ＷａｉｔＣｏｍｍＥｖｅｎｔ函數。ＳｅｔＣｏｍｍＭａｓｋ用來指定一系

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"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　列事件監視串口，比如監視串口是否有資料收到；ＷａｉｔＣｏｍｍＥｖｅｎｔ則用來等待指定的事件發生。筆者在實際應用中，就是在輔助線程中用ＳｅｔＣｏｍｍＭａｓｋ指定串口監視接收資料事件，然後用ＷａｉｔＣｏｍｍＥｖｅｎｔ等到串口真的接收到資料時，用ＰｏｓｔＭｅｓｓａｇｅ發出訊息通知主線程，由主線程處理接收到的資料。

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　３　實現訊息機制的ＡＰＩ函數

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　Ｗｉｎｄｏｗｓ是一個訊息驅動作業系統，簡單的說訊息就是指通過輸入裝置向程式發出的指令以要求"Times New Roman"'>

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"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　其執行某個操作。具體的操作由訊息處理函數實現。使用者可以自訂訊息線上程之間傳遞。把ＷＭ＿ＵＳＥＲ（它的值等於０×０４００）當作基數，然後順序地去加序號，譬如：

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　ＷＭ＿ＣＯＭＭＮＯＴＩＦＹ ｅｑｕ ＷＭ＿ＵＳＥＲ＋１００ｈ（小於ＷＭ＿ＵＳＥＲ的值是Ｗｉｎｄｏｗｓ系統的保留值，大於該值留給使用者來使用）。

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　前一節已經提到在串口通訊編程中對訊息機制的利用，這裡將繼續說明怎樣實現訊息機制。由於筆者使用的編程工具是Ｂｏｒｌａｎｄ公司的Ｃ＋＋
Ｂｕｉｌｄｅｒ（ＢＣＢ），因此對於訊息機制的實現有其特殊之處。在ＢＣＢ中實現訊息的方法有三種：使用訊息映射Ｍｅ"Times New Roman";mso-bidi-font-family:宋體'>ｓｓａｇｅ宋體;mso-ascii-font-family:"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>
Ｍａｐ重載ＴＯｂｊｅｃｔ的Ｄｉｓｐａｔｃｈ虛成員函數；重載ＴＣｏｎｔｒｏｌ的ＷｎｄＰｒｏｃ方法；重載Ａｐ"Times New Roman"'>ｐｌｉ

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>

 

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　ｃａｔｉｏｎ的ＯｎＭｅｓｓａｇｅ方法。其中以第三種方法最快，因為一般情況下，ＢＣＢ會為每個程式自動產生一個ＴＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ類的執行個體，訊息到達ＢＣＢ程式時，最先得到它們的就是ＴＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ對象。經由ＴＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ之後，才傳遞給Ｆｏｒｍ的。前兩種方法都是重載ＴＦｏｒｍ的方法，顯然比直接重載Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ的ＯｎＭｅｓｓａｇｅ方法要晚一些收到訊息。我們要做的只是定義好自己的訊息處理函數：

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　ｖｏｉｄ ＿＿ｆａｓｔｃａｌｌ ＴＦｏｒｍ１ＭｙＯｎＭｅｓｓａｇｅｔ"Times New Roman"'>ａｇＭＳＧ ＆Ｍｓｇ

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>ｂｏｏｌ ＆Ｈａｎｄｌｅｄ宋體;mso-ascii-font-family:"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　宋體;mso-ascii-font-family:"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　ＴＭｅｓｓａｇｅ Ｍｅｓｓａｇｅ宋體;mso-ascii-font-family:"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　ｓｗｉｔｃｈ（Ｍｓｇ．ｍｅｓｓａｇｅ）

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　宋體;mso-ascii-font-family:"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　ｃａｓｅ ＷＭ＿ＣＯＭＭＮＯＴＩＦＹ宋體;mso-ascii-font-family:"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　Ｍｅｓｓａｇｅ．Ｍｓｇ＝Ｍｓｇ．ｍｅｓｓａｇｅ；

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　Ｍｅｓｓａｇｅ．ＷＰａｒａｍ＝Ｍｓｇ．ｗＰａｒａｍ；

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　Ｍｅｓｓａｇｅ．ＬＰａｒａｍ＝Ｍｓｇ．ｌＰａｒａｍ；

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　／／此處添加處理該訊息的代碼

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　Ｈａｎｄｌｅｄ＝ｔｒｕｅ；

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　ｂｒｅａｋ；

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　　　 宋體;mso-ascii-font-family:"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　宋體;mso-ascii-font-family:"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　然後在視窗建立時用自訂的訊息處理函數重載Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ的ＯｎＭｅｓｓａｇｅ方法：

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　ｖｏｉｄ ＿＿ｆａｓｔｃａｌｌ ＴＦｏｒｍ１ＦｏｒｍＣｒｅａｔｅ（ＴＯｂｊｅｃｔ"Times New Roman"'> 宋體">Ｓｅｎｄｅｒ）mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　宋體;mso-ascii-font-family:"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－＞ＯｎＭｅｓｓａｇｅ
＝ ＭｙＯｎＭｅｓｓａｇｅ；

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　宋體;mso-ascii-font-family:"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　這樣就可以在程式中收到自訂的訊息並作出相應處理。

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>值得注意的是，使用Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ－＞ＯｎＭｅｓｓａｇｅ並不能捕獲非隊列訊息，它無法捕獲使用ＳｅｎｄＭｅｓｓａｇｅ直接發送給視窗的訊息，這是因為其不通過訊息佇列。但可以使用另一個發送訊息的ＡＰＩ函數——ＰｏｓｔＭｅｓｓａｇｅ，該函數發出的訊息是隊列訊息。

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"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　４　結束語

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　利用多線程、訊息機制和重疊Ｉ／Ｏ的ＡＰＩ函數進行串口編程的方法，可實現串口通訊的即時高效，為開發Ｗｉｎｄｏｗｓ系統下串口驅動程式提供了有益參考。＆

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　參考文獻

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　1　範逸之.江文賢.陳立元.C++
Builder與RS-232串列通訊控制［M］.清華大學出版社，2002

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>　　2　黃軍等.Delphi串口通訊編程［M］.人民郵電出版社，2001

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>3　　 張志明.李蓉豔.王磊.WIN32環境下串列通訊編程技術研究［J］.《電腦應用研究》
2002；9

"Times New Roman";mso-hansi-font-family:"Times New Roman"'>