VC++串口通訊基礎知識

標籤：串口通訊

　　在Win32下，可以使用兩種編程方式實現串口通訊，其一是使用ActiveX控制項（ActiveX是Microsoft對於一系列策略性物件導向程式技術和工具的稱呼，其中主要的技術是元件物件模型（COM）），這種方法程式簡單，但欠靈活。其二是調用Windows的API函數，這種方法可以清楚地掌握串口通訊的機制，並且自由靈活。
　　本文我們只介紹API串口通訊部分。
　　串口的操作可以有兩種操作方式：同步操作方式和重疊操作方式（又稱為非同步作業方式）。同步操作時，API函數會阻塞直到操作完成以後才能返回（在多線程方式中，雖然不會阻塞主線程，但是仍然會阻塞監聽線程）；而重疊操作方式，API函數會立即返回，操作在後台進行，避免線程的阻塞。
無論那種操作方式，一般都通過四個步驟來完成：
（1） 開啟串口
（2） 配置串口
（3） 讀寫串口
（4） 關閉串口

1、開啟串口
Win32系統把檔案的概念進行了擴充。無論是檔案、通訊裝置、具名管道、郵件槽、磁碟、還是控制台，都是用API函數CreateFile來開啟或建立的。
2、配置串口
在開啟通訊裝置控制代碼後，常常需要對串口進行一些初始化配置工作。這需要通過一個DCB結構來進行。DCB結構包含了諸如傳輸速率、資料位元數、同位和停止位元等資訊。在查詢或配置串口的屬性時，都要用DCB結構來作為緩衝區。
一般用CreateFile開啟串口後，可以調用GetCommState函數來擷取串口的初始配置。要修改串口的配置，應該先修改DCB結構，然後再調用SetCommState函數設定串口。
除了在BCD中的設定外，程式一般還需要設定I/O緩衝區的大小和逾時。Windows用I/O緩衝區來暫存串口輸入和輸出的資料。如果通訊的速率較高，則應該設定較大的緩衝區。調用SetupComm函數可以設定串列口的輸入和輸出緩衝區的大小。
在用ReadFile和WriteFile讀寫串列口時，需要考慮逾時問題。逾時的作用是在指定的時間內沒有讀入或發送指定數量的字元，ReadFile或WriteFile的操作仍然會結束。
要查詢當前的逾時設定應調用GetCommTimeouts函數，該函數會填充一個COMMTIMEOUTS結構。調用SetCommTimeouts可以用某一個COMMTIMEOUTS結構的內容來設定逾時。
讀寫串口的逾時有兩種：間隔逾時和總逾時。間隔逾時是指在接收時兩個字元之間的最大時延。總逾時是指讀寫操作總共花費的最大時間。寫操作只支援總逾時，而讀操作兩種逾時均支援。用COMMTIMEOUTS結構可以規定讀寫操作的逾時。
在讀寫串口之前，還要用PurgeComm函數清空緩衝區。
3、讀寫串口
我們使用ReadFile和WriteFile讀寫串口.
在用ReadFile和WriteFile讀寫串口時，既可以同步執行，也可以重疊執行。在同步執行時，函數直到操作完成後才返回。這意味著同步執行時線程會被阻塞，從而導致效率下降。在重疊執行時，即使操作還未完成，這兩個函數也會立即返回，費時的I/O操作在後台進行。
ReadFile和WriteFile函數是同步還是非同步由CreateFile函數決定，如果在調用CreateFile建立控制代碼時指定了FILE_FLAG_OVERLAPPED標誌，那麼調用ReadFile和WriteFile對該控制代碼進行的操作就應該是重疊的；如果未指定重疊標誌，則讀寫操作應該是同步的。ReadFile和WriteFile函數的同步或者非同步應該和CreateFile函數相一致。
ReadFile函數只要在串口輸入緩衝區中讀入指定數量的字元，就算完成操作。而WriteFile函數不但要把指定數量的字元拷入到輸出緩衝區，而且要等這些字元從串列口送出去後才算完成操作。
如果操作成功，這兩個函數都返回TRUE。需要注意的是，當ReadFile和WriteFile返回FALSE時，不一定就是操作失敗，線程應該調用GetLastError函數分析返回的結果。例如，在重疊操作時如果操作還未完成函數就返回，那麼函數就返回FALSE，而且GetLastError函數返回ERROR_IO_PENDING。這說明重疊操作還未完成。
重疊I/O非常靈活，它也可以實現阻塞（例如我們可以設定一定要讀取到一個資料才能進行到下一步操作）。有兩種方法可以等待操作完成：一種方法是用象WaitForSingleObject這樣的等待函數來等待OVERLAPPED結構的hEvent成員；另一種方法是調用GetOverlappedResult函數等待，後面將示範說明。
4、關閉串口
利用API函數關閉串口非常簡單，只需使用CreateFile函數返回的控制代碼作為參數調用CloseHandle即可。

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