Win32串口編程－基本知識

一、基本知識 　　 Win32下串口通訊與16位串口通訊有很大的區別。在Win32下，可以使用兩種編程方式實現串口通訊，其一是調用的Windows的API函數，其二是使用ActiveX控制項。使用API 呼叫，可以清楚地掌握串口通訊的機制，熟悉各種配置和自由靈活採用不同的流控進行串口通訊。下面介紹串口操作的基本知識。 　　開啟串口：使用CreateFile()函數，可以開啟串口。有兩種方法可以開啟串口，一種是同步方式（NonOverlapped）,另外一種非同步方式（Overlapped）。使用Overlapped開啟時，適當的方法是： HANDLE hComm; hComm = CreateFile( gszPort, GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, 0, OPEN_EXISTING, FILE_FLAG_OVERLAPPED, 0); if (hComm == INVALID_HANDLE_VALUE) // error opening port; abort 　　配置串口： 　　1.DCB配置 　　 DCB（Device Control Block）結構定義了串口通訊裝置的控制設定。許多重要設定都是在DCB結構中設定的，有三種方式可以初始化DCB。 　　(1)通過GetCommState()函數得DCB的初始值，其使用方式為： DCB dcb = {0}; if (!GetCommState(hComm, ＆dcb)) // Error getting current DCB settings else // DCB is ready for use. 　　(2)用BuildCommDCB()函數初始化DCB結構，該函數填充 DCB的傳輸速率、同位類型、資料位元、停止位。對於流控成員函數設定了預設值。其用法是： DCB dcb; FillMemory(＆dcb, sizeof(dcb), 0); dcb.DCBlength = sizeof(dcb); if (!BuildCommDCB(“9600,n,8,1", ＆dcb)) { // Couldn't build the DCB. Usually a problem // with the communications specification string. return FALSE; } else // DCB is ready for use. 　　(3)用SetCommState()函數手動設定DCB初值。用法如下： DCB dcb; FillMemory(＆dcb, sizeof(dcb), 0); if (!GetCommState(hComm, ＆dcb)) // get current DCB // Error in GetCommState return FALSE; // Update DCB rate. dcb.BaudRate = CBR_9600 ; // Set new state. if (!SetCommState(hComm, ＆dcb)) // Error in SetCommState. Possibly a problem with the communications // port handle or a problem with the DCB structure itself. 　　手動設定DCB值時，DCB的結構的各成員的含義，可以參看MSDN協助。 　　 2.流控設定 　　硬體流控：串口通訊中的硬體流控有兩種，DTE/DSR方式和RTS/CTS方式，這與DCB結構的初始化有關係，DCB結構中的OutxCtsFlow、 fOutxDsrFlow、fDsrSensitivity、fRtsControl、fDtrControl幾個成員的初始值很關鍵，不同的值代表不同流控，也可以自己設定流控，但建議採用標準流行的流控方式。採用硬體流控時，DTE、DSR、RTS、CTS的邏輯位直接影響到資料的讀寫及收發資料的緩衝區控制。 　　 軟體流控：串口通訊中採用特殊字元XON和XOFF作為控制串口資料的收發。與此相關的DCB成員是：fOut、fInX、XoffChar、XonChar、 XoffLim和XonLim。具體含義參見MSDN協助。 　　 串口讀寫操作：串口讀寫有兩種方式：同步方式（NonOverlapped）和非同步方式（Overlapped）。同步方式是指必須完成了讀寫操作，函數才返回，這可能造成程式死掉，因為如果在讀寫時發生了錯誤，永遠不返回就會出錯，可能線程將永遠等待在那兒。而非同步方式則靈活得多，一旦讀寫不成功，就將讀寫掛起，函數直接返回，可以通過GetLastError函數得知讀寫未成功的原因，所以常常採用非同步方式操作。 　　 讀操作：ReadFile()函數用於完成讀操作。非同步方式的讀操作為： DWORD dwRead; BOOL fWaitingOnRead = FALSE; OVERLAPPED osReader = {0}; // Create the overlapped event. Must be closed before exiting // to avoid a handle leak. osReader.hEvent = CreateEvent (NULL, TRUE, FALSE, NULL); if (osReader.hEvent == NULL) // Error creating overlapped event; abort. if (!fWaitingOnRead) { // Issue read operation. if (!ReadFile(hComm, lpBuf, READ_BUF_SIZE, ＆dwRead, ＆osReader)) { if (GetLastError() != ERROR_IO_PENDING) // read not delayed? // Error in communications; report it. else fWaitingOnRead = TRUE; } else { // read completed immediately HandleASuccessfulRead(lpBuf, dwRead); } } 　　 如果讀操作被掛起，可以調用WaitForSingleObject()函數或WaitForMuntilpleObjects()函數等待讀操作完成或者逾時發生，再調用 GetOverlappedResult()得到想要的資訊。 　　 寫操作：與讀操作相似，故不詳述，調用的API函數是： WriteFile函數。 　　 串口狀態： 　　（1）通訊事件：用SetCommMask()函數設定想要得到的通訊事件的掩碼，再調用WaitCommEvent()函數檢測通訊事件的發生。可設定的通訊事件標誌（即SetCommMask()函數所設定的掩碼）可以有EV_BREAK、EV_CTS、EV_DSR、 EV_ERR、EV_RING、EV_RLSD、EV_RXCHAR、EV_RXFLAG、EV_TXEMPTY。 　　 注意：1對於EV_RING標誌的設定，WIN95是不會返回EV_RING事件的，因為WIN95不檢測該事件。2設定EV_RXCHAR，可以檢測到字元到達，但是在綁定此事件和ReadFile()函數一起讀取串口接收資料時，可能會出現錯誤，造成少讀位元組數，具體原因查看MSDN協助。可以採用迴圈讀的辦法，另外一個比較好的解決辦法是調用ClearCommError()函數，確定在一次讀操作中在緩衝區中等待被讀的位元組數。 　　（2）錯誤處理和通訊狀態：在串口通訊中，可能會產生很多的錯誤，使用ClearCommError()函數可以檢測錯誤並且清除錯誤條件。 　　 （3）Modem狀態：用SetcommMask()可以包含很多事件標誌，但是這些事件標誌只指示在串口線路上的電壓變化情況。而調用 GetCommModemStatus()函數可以獲得線路上真正的電壓狀態。 　　 擴充函數：如果應用程式想用自己的流控，可以使用 EscapeCommFunction()函數設定DTR和RTS線路的電平。 　　 通訊逾時：在通訊中，逾時是個很重要的考慮因素，因為如果在資料接收過程中由於某種原因突然中斷或停止，如果不採取逾時控制機制，將會使得I/O線程被掛起或無限阻塞。串口通訊中的逾時設定分為兩步，首先設定 COMMTIMEOUTS結構的五個變數，然後調用SetcommTimeouts()設定逾時值。對於使用非同步方式讀寫的操作，如果操作掛起後，非同步成功完成了讀寫，WaitForSingleObject()或 WaitForMultipleObjects()函數將返回WAIT_OBJECT_0，GetOverlappedResult()返回TRUE。其實還可以用GetCommTimeouts()得到系統初始值。 　　 關閉串口：程式結束或需要釋放串口資源時，應該正確關閉串口，關閉串口比較簡單，使用API調用CloseHandle()關閉串口的控制代碼就可以了。 　　調用方法為：CloseHandle(hComm); 　　 但是值得注意的是在關閉串口之前必須保證讀寫串口線程已經退出，否則會引起誤操作，一般採用的辦法是使用事件驅動機制，啟動一事件，通知串口讀寫線程強制退出，線上程退出之前，通知主線程可以關閉串口。二、實現　　1.程式設計思路 　　 對於不同的應用程式，雖然介面不同，但是如果採用串口與主機之間的通訊，對串口的處理方式大致相似，無非就是通過串口收發資料，對於通過串口接收到的資料，交給上層軟體處理顯示，對於上層要發給串口的資料，進行轉寄。但在實際編程中，由於採用的通訊方式和流控不同，串口設定也不同，這就涉及到 DCB的初始化問題和讀寫串口等細節問題。串口通訊應用程式設計的總體思路（即操作過程）是：首先，確定要開啟的串口名、傳輸速率、同位方式、資料位元、停止位，傳遞給CreateFile()函數開啟特定串口；其次，為了保護系統對串口的初始設定，調用 GetCommTimeouts()得到串口的原始逾時設定；然後，初始化DCB對象，調用SetCommState() 設定DCB，調用SetCommTimeouts()設定串口逾時控制；再次，調用SetupComm()設定串口接收發送資料的緩衝區大小，串口的設定就基本完成，之後就可以啟動讀寫線程了。 　　一般來說，串口的讀寫由串口讀寫線程完成，這樣可以避免讀寫阻塞時主程式死結。對於全雙工系統的串口讀寫，應該分別開啟讀線程和寫線程；對於半雙工和單工的，建議只需開啟一個線程即可。線上程中，按照預定好的通訊握手方式，正確檢測串口狀態，讀取發送串口資料。 　　2.實現細節 　　在半雙工的情況下，首先完成必要的串口配置，成功開啟串口、DCB設定、逾時設定；然後開啟線程，如： CwinThread hSerialThread = (CWinThread＊) AfxBeginThread(SerialOperation，hWnd，THREAD_PRIORITY_NORMAL); 其中開啟之線程為SerialOperation，優先順序為普通。 　　 全雙工系統情況下的串口編程，與單工差不多，區別僅僅在於啟動雙線程，分別為讀線程和寫線程，讀線程根據不同的事件或訊息，通過不斷查詢串口所收到的有效資料，完成讀操作；寫線程通過接收主線程的發送資料事件和要發送的資料，向串口發送。