VC++串口通訊編程詳解

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　　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，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。下面是介紹的是關於API串口通訊內容。

　　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。

 　　但是無論那種操作方式，一般都會通過以下四個步驟來完成：

　　（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，都是使用API函數CreateFile來開啟或建立的。該函數的原型為：

 1 HANDLE CreateFile(  2  3 　　　　　　　　LPCTSTR lpFileName, //需要開啟的串口邏輯名，如"COM3"　　　　　　　 4　　 5 　　　　　　　　DWORD dwDesiredAccess,//指定串口的訪問類型，讀、寫或者是兩者共存，讀：GENERIC_READ、寫：GENERIC_WRITE 6  7 　　　　　　　　DWORD dwShareMode, //指定共用屬性，但是串口不能共用，該參數必須為0 8  9 　　　　　　　　LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes, //引用安全性屬性結構，預設值為NULL10 11 　　　　　　　　DWORD dwCreationDistribution, //建立標誌，對串口操作時該參數必須為OPEN_EXISTING12 13 　　　　　　　　DWORD dwFlagsAndAttributes, //屬性描述，指定該串口是同步還是非同步，該值為FILE_FLAG_OVERLAPPED，表示使用非同步I/O；該值為0，表示同步I/O操作；14 15 　　　　　　　　HANDLE hTemplateFile//對串口來說，該參數為NULL16 17 　　);    

　　2、配置串口

       在開啟通訊裝置的控制代碼後，需要對串口進行一些初始化的配置。這就需要通過一個DCB結構來進行。DCB結構包含了如傳輸速率、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。

       一般在用CreateFile開啟串口後，調用GetCommState函數來擷取串口的初始配置。在要修改串口的配置時，應該先修改DCB結構，然後再調用SetCommState函數來設定串口。
　　DCB結構包含了串口的各項參數設定，下面僅介紹幾個該結構常用的變數：

1 typedef struct _DCB{2             DWORD BaudRate,//傳輸速率：9600、115200等等3             DWORD fParity,//指定同位，為1時，允許同位4             BYTE ByteSize,//通訊位元組位，4-8位5             BYTE Parity,//指定同位的方法，EVENPARITY 偶校正、 NOPARITY 無校正、MARKPARITY 標記校正、ODDPARITY 奇數同位6             BYTE StopBits，//指定停止位的位元：ONESTOPBIT、ON 5STOPBITS、TWOSTOPBITS7 }；

DCB結構

　　GetCommState函數可以擷取COM口的裝置控制塊，從而擷取相關參數，原型如下

1 BOOL GetCommState( 2     HANDLE hFile, //標識通訊連接埠的控制代碼 3     LPDCB lpDCB //指向一個裝置控制塊（DCB結構）的指標4  ); 

　　SetCommState函數設定COM口的裝置控制塊，原型為：

1 BOOL SetCommState( 2     HANDLE hFile, //標識通訊連接埠的控制代碼3     LPDCB lpDCB//指向一個裝置控制塊4  );  

　　我們除了在DCB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中用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。 原型如下：

1 BOOL SetupComm( 2     HANDLE hFile, // 通訊裝置的控制代碼 3     DWORD dwInQueue, // 輸入緩衝區的大小（位元組數）4     DWORD dwOutQueue // 輸出緩衝區的大小（位元組數）5  );  

　　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，原型如下：

1 typedef struct _COMMTIMEOUTS { 2     DWORD ReadIntervalTimeout; //讀間隔逾時 3     DWORD ReadTotalTimeoutMultiplier; //讀時間係數 4     DWORD ReadTotalTimeoutConstant; //讀時間常量 5     DWORD WriteTotalTimeoutMultiplier; // 寫時間係數 6     DWORD WriteTotalTimeoutConstant; //寫時間常量 7 } COMMTIMEOUTS,*LPCOMMTIMEOUTS;  

　　COMMTIMEOUTS結構的成員都以毫秒為單位。總逾時的計算公式是：

總逾時＝時間係數×要求讀/寫的字元數＋時間常量例如，要讀入10個字元，那麼讀操作的總逾時的計算公式為：

讀總逾時＝ReadTotalTimeoutMultiplier×10＋ReadTotalTimeoutConstant

可以看出：間隔逾時和總逾時的設定是不相關的，這可以方便通訊程式靈活地設定各種逾時。

　　如果所有寫逾時參數均為0，那麼就不使用寫逾時。如果ReadIntervalTimeout為0，那麼就不使用讀間隔逾時。如果ReadTotalTimeoutMultiplier 和 ReadTotalTimeoutConstant 都為0，則不使用讀總逾時。如果讀間隔逾時被設定成MAXDWORD並且讀時間係數和讀時間常量都為0，那麼在讀一次輸入緩衝區的內容後讀操作就立即返回，而不管是否讀入了要求的字元。
　　在用重疊方式讀寫串口時，雖然ReadFile和WriteFile在完成操作以前就可能返回，但逾時仍然是起作用的。在這種情況下，逾時規定的是操作的完成時間，而不是ReadFile和WriteFile的返回時間。

　　配置串口的範例程式碼：

 1 SetupComm(hCom,1024,1024); //輸入緩衝區和輸出緩衝區的大小都是1024 2 COMMTIMEOUTS TimeOuts; //設定讀逾時 3 TimeOuts.ReadIntervalTimeout=1000; 4 TimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier=500; 5 TimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant=5000; //設定寫逾時 6 TimeOuts.WriteTotalTimeoutMultiplier=500;  7 TimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant=2000;  8 SetCommTimeouts(hCom,&TimeOuts); //設定逾時 DCB dcb;  9 GetCommState(hCom,&dcb); 10 dcb.BaudRate=9600; //傳輸速率為9600 11 dcb.ByteSize=8; //每個位元組有8位 12 dcb.Parity=NOPARITY; //無同位位元 13 dcb.StopBits=TWOSTOPBITS; //兩個停止位14 SetCommState(hCom,&dcb);15 PurgeComm(hCom,PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR); //清空緩衝區

　　在進行讀寫串口之前，還要用PurgeComm()函數清空緩衝區，該函數原型： 

1 BOOL PurgeComm( 2     HANDLE hFile, //串口控制代碼 3     DWORD dwFlags // 需要完成的操作，PURGE_TXABORT 中斷所有寫操作並立即返回，即使寫操作還沒有完成； PURGE_RXABORT 中斷所有讀操作並立即返回，即使讀操作還沒有完成；PURGE_TXCLEAR 清除輸出緩衝區 ；PURGE_RXCLEAR 清除輸入緩衝區 4 );  

 　　3、讀寫串口

       我們使用ReadFile和WriteFile讀寫串口，下面是兩個函數的聲明：

1 BOOL ReadFile( 2     HANDLE hFile, //串口的控制代碼  3     LPVOID lpBuffer// 讀入的資料存放區的地址，即讀入的資料將儲存在以該指標的值為首地址的一片記憶體區, 4     DWORD nNumberOfBytesToRead, // 要讀入的資料的位元組數 5     LPDWORD lpNumberOfBytesRead,// 指向一個DWORD數值，該數值返回讀操作實際讀入的位元組數 6     LPOVERLAPPED lpOverlapped  // 重疊操作時，該參數指向一個OVERLAPPED結構，同步操作時，該參數為NULL。 7 );

　　寫函數的聲明原型：

1 BOOL WriteFile( 2     HANDLE hFile, //串口的控制代碼3     LPCVOID lpBuffer,   // 寫入的資料存放區的地址4     DWORD nNumberOfBytesToWrite, //要寫入的資料的位元組數5     LPDWORD lpNumberOfBytesWritten, // 指向指向一個DWORD數值，該數值返回實際寫入的位元組數 6     LPOVERLAPPED lpOverlapped // 重疊操作時，該參數指向一個OVERLAPPED結構，同步操作時，該參數為NULL。 7 );  

　　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。

　　在使用ReadFile 函數進行讀操作前，應先使用ClearCommError函數清除錯誤。ClearCommError函數的原型如下：

1 BOOL ClearCommError( 2     HANDLE hFile, // 串口控制代碼 3     LPDWORD lpErrors, // 指向接收錯誤碼的變數 4     LPCOMSTAT lpStat // 指向通訊狀態緩衝區 5 );  

該函數獲得通訊錯誤並報告串口的目前狀態，同時，該函數清除串口的錯誤標誌以便繼續輸入、輸出操作。參數lpStat指向一個COMSTAT結構，該結構返回串口狀態資訊。

例舉一下同步方式讀寫串口的代碼：

 1 //同步讀串口  2 char str[100];  3 DWORD wCount;//讀取的位元組數  4 BOOL bReadStat; bReadStat=ReadFile(hCom,str,100,&wCount,NULL);  5 if(!bReadStat)  6 {  7     AfxMessageBox("讀串口失敗!");  8     return FALSE;  9 } 10 return TRUE; 11 12 //同步寫串口 13 char lpOutBuffer[100]; 14 DWORD dwBytesWrite=100; 15 COMSTAT ComStat; 16 DWORD dwErrorFlags; 17 BOOL bWriteStat; ClearCommError(hCom,&dwErrorFlags,&ComStat);18 bWriteStat=WriteFile(hCom,lpOutBuffer,dwBytesWrite,& dwBytesWrite,NULL); 19 if(!bWriteStat) 20 { 21     AfxMessageBox("寫串口失敗!"); 22 } 23 PurgeComm(hCom, PURGE_TXABORT| PURGE_RXABORT|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR);  

　　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：

1 BOOL CloseHandle(2     HANDLE hObject; //handle to object to close3 );

 

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