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深入浅出VC++串口编程之基于Win32 API2007-08-16 14:12:00

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1、API描述  在WIN32 API中,串口使用文件方式进行访问,其操作的API基本上与文件操作的API一致。  打开串口  Win32 中用于打开串口的API 函数为CreateFile,其原型为: HANDLE CreateFile ( LPCTSTR lpFileName, //将要打开的串口逻辑名,如COM1 或COM2 DWORD dwAccess, //指定串口访问的类型,可以是读取、写入或两者并列 DWORD dwShareMode, //指定共享属性,由于串口不能共享,该参数必须置为0 LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsa, //引用安全性属性结构,缺省值为NULL DWORD dwCreate, //创建标志,对串口操作该参数必须置为OPEN EXISTING DWORD dwAttrsAndFlags, //属性描述,用于指定该串口是否可进行异步操作, //FILE_FLAG_OVERLAPPED:可使用异步的I/O HANDLE hTemplateFile //指向模板文件的句柄,对串口而言该参数必须置为NULL);  例如,以下程序用于以同步读写方式打开串口COM1: HANDLE hCom;DWORD dwError;hCon = CreateFile("COM1", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL);if (hCom == (HANDLE)0xFFFFFFFF){ dwError = GetLastError(); MessageBox(dwError);}  对于dwAttrsAndFlags参数及FILE_FLAG_OVERLAPPED标志的由来,可解释如下:Windows文件操作分为同步I/O和重叠I/O(Overlapped I/ O)两种方式,在同步I/O方式中,API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);而在重叠I/O方式中,API会立即返回,操作在后台进行,避免线程的阻塞。重叠I/O非常灵活,它也可以实现阻塞(例如我们可以设置一定要读取到一个数据才能进行到下一步操作)。如果进行I/O操作的API 在没有完成操作的情况下返回,我们可以通过调用GetOverLappedResult()函数阻塞到I/O操作完成后返回。  配置串口  配置串口是通过改变设备控制块DCB(Device Control Block) 的成员变量值来实现的,接收缓冲区和发送缓冲区的大小可通过SetupComm函数来设置。  DCB结构体定义为: typedef struct _DCB { // dcb  DWORD DCBlength; // sizeof(DCB)  DWORD BaudRate; // current baud rate  DWORD fBinary: 1; // binary mode, no EOF check  DWORD fParity: 1; // enable parity checking  DWORD fOutxCtsFlow:1; // CTS output flow control  DWORD fOutxDsrFlow:1; // DSR output flow control  DWORD fDtrControl:2; // DTR flow control type  DWORD fDsrSensitivity:1; // DSR sensitivity  DWORD fTXContinueOnXoff:1; // XOFF continues Tx  DWORD fOutX: 1; // XON/XOFF out flow control  DWORD fInX: 1; // XON/XOFF in flow control  DWORD fErrorChar: 1; // enable error replacement  DWORD fNull: 1; // enable null stripping  DWORD fRtsControl:2; // RTS flow control  DWORD fAbortOnError:1; // abort reads/writes on error  DWORD fDummy2:17; // reserved  WORD wReserved; // not currently used  WORD XonLim; // transmit XON threshold  WORD XoffLim; // transmit XOFF threshold  BYTE ByteSize; // number of bits/byte, 4-8  BYTE Parity; // 0-4=no,odd,even,mark,space  BYTE StopBits; // 0,1,2 = 1, 1.5, 2  char XonChar; // Tx and Rx XON character  char XoffChar; // Tx and Rx XOFF character  char ErrorChar; // error replacement character  char EofChar; // end of input character  char EvtChar; // received event character  WORD wReserved1; // reserved; do not use } DCB; 而SetupComm函数的原型则为:BOOL SetupComm( HANDLE hFile, // handle to communications device DWORD dwInQueue, // size of input buffer DWORD dwOutQueue // size of output buffer);  以下程序将串口设置为:波特率为9600,数据位数为7位,停止位为2 位,偶校验,接收缓冲区和发送缓冲区大小均为1024个字节,最后用PurgeComm函数终止所有的后台读写操作并清空接收缓冲区和发送缓冲区: DCB dcb;dcb.BaudRate = 9600; //波特率为9600dcb.ByteSize = 7; //数据位数为7位dcb.Parity = EVENPARITY; //偶校验dcb.StopBits = 2; //两个停止位dcb.fBinary = TRUE;dcb.fParity = TRUE;if (!SetCommState(hCom, &dcb)){ MessageBox("串口设置出错!");} SetupComm(hCom, 1024, 1024);PurgeComm(hCom, PURCE_TXABORT | PURGE_RXABORT | PURGE_TXCLEAR | PURGE_RXCLEAR);  超时设置  超时设置是通过改变COMMTIMEOUTS结构体的成员变量值来实现的,COMMTIMEOUTS的原型为: typedef struct _COMMTIMEOUTS{ DWORD ReadIntervalTimeout; //定义两个字符到达的最大时间间隔,单位:毫秒 //当读取完一个字符后,超过了ReadIntervalTimeout,仍未读取到下一个字符,就会 //发生超时 DWORD ReadTotalTimeoutMultiplier;  DWORD ReadTotalTimeoutConstant; //其中各时间所满足的关系如下: //ReadTotalTimeout = ReadTotalTimeOutMultiplier* BytesToRead + ReadTotalTimeoutConstant DWORD WriteTotalTimeoutMultiplier; DWORD WriteTotalTimeoutConstant;} COMMTIMEOUTS, *LPCOMMTIMEOUTS;  设置超时的函数为SetCommTimeouts,其原型中接收COMMTIMEOUTS的指针为参数: BOOL SetCommTimeouts( HANDLE hFile, // handle to communications device LPCOMMTIMEOUTS lpCommTimeouts // pointer to comm time-out structure);  以下程序将串口读操作的超时设定为10 毫秒: COMMTIMEOUTS to;memset(&to, 0, sizeof(to));to.ReadIntervalTimeout = 10;SetCommTimeouts(hCom, &to);  与SetCommTimeouts对应的GetCommTimeouts()函数的原型为: BOOL GetCommTimeouts( HANDLE hFile, // handle of communications device LPCOMMTIMEOUTS lpCommTimeouts // pointer to comm time-out structure);  事件设置  在读写串口之前,需要用SetCommMask ()函数设置事件掩模来监视指定通信端口上的事件,其原型为: BOOL SetCommMask( HANDLE hFile, //标识通信端口的句柄 DWORD dwEvtMask //能够使能的通信事件);  有了Set当然还会有Get,与SetCommMask对应的GetCommMask()函数的原型为: BOOL GetCommMask( HANDLE hFile, //标识通信端口的句柄 LPDWORD lpEvtMask // address of variable to get event mask);  串口上可以发生的事件可以是如下事件列表中的一个或任意组合:EV_BREAK、EV_CTS、EV_DSR、EV_ERR、EV_RING、EV_RLSD、EV_RXCHAR、EV_RXFLAG、EV_TXEMPTY。  我们可以用WaitCommEvent()函数来等待串口上我们利用SetCommMask ()函数设置的事件: BOOL WaitCommEvent( HANDLE hFile, //标识通信端口的句柄 LPDWORD lpEvtMask, // address of variable for event that occurred LPOVERLAPPED lpOverlapped, // address of overlapped structure);  WaitCommEvent()函数一直阻塞,直到串口上发生我们用所SetCommMask ()函数设置的通信事件为止。一般而言,当WaitCommEvent()返回时,程序员可以由分析*lpEvtMask而获得发生事件的类别,再进行相应的处理。  读串口  对串口进行读取所用的函数和对文件进行读取所用的函数相同,读函数原型如下: BOOL ReadFile( HANDLE hFile, // handle of file to read LPVOID lpBuffer, // pointer to buffer that receives data DWORD nNumberOfBytesToRead, // number of bytes to read LPDWORD lpNumberOfBytesRead, // pointer to number of bytes read LPOVERLAPPED lpOverlapped // pointer to structure for overlapped I/O);  写串口  对串口进行写入所用的函数和对文件进行写入所用的函数相同,写函数原型如下: BOOL WriteFile( HANDLE hFile, // handle to file to write to LPCVOID lpBuffer, // pointer to data to write to file DWORD nNumberOfBytesToWrite, // number of bytes to write LPDWORD lpNumberOfBytesWritten, // pointer to number of bytes written LPOVERLAPPED lpOverlapped // pointer to structure for overlapped I/O);  关闭串口  利用API 函数实现串口通信时关闭串口非常简单,只需使用CreateFile 函数返回的句柄作为参数调用CloseHandle 即可: BOOL CloseHandle( HANDLE hObject // handle to object to close); 共2页。 1 2 :       2.例程  在笔者的《深入浅出Win32多线程程序设计之综合实例》中我们已经给出一个利用WIN API进行串口通信的例子,这里再给出一个类似的例子,以进一步加深理解。   对话框上控件对应的资源文件(.RC)中的内容如下: BEGIN EDITTEXT IDC_RECV_EDIT,28,119,256,46,ES_AUTOHSCROLL GROUPBOX "发送数据",IDC_STATIC,19,15,282,70 GROUPBOX "接收数据",IDC_STATIC,19,100,282,80 EDITTEXT IDC_SEND_EDIT,29,33,214,39,ES_AUTOHSCROLL PUSHBUTTON "清除",IDC_CLEAR_BUTTON,248,33,50,14 PUSHBUTTON "发送",IDC_SEND_BUTTON,248,55,50,14END  而整个对话框的消息映射(描述了消息及其对应的行为)如下: BEGIN_MESSAGE_MAP(CSerialPortAPIDlg, CDialog)//{{AFX_MSG_MAP(CSerialPortAPIDlg) ON_WM_SYSCOMMAND() ON_WM_PAINT() ON_WM_QUERYDRAGICON() ON_BN_CLICKED(IDC_CLEAR_BUTTON, OnClearButton) ON_BN_CLICKED(IDC_SEND_BUTTON, OnSendButton) ON_MESSAGE(COM_RECVDATA, OnRecvData)//}}AFX_MSG_MAPEND_MESSAGE_MAP()  我们为IDC_SEND_EDIT和IDC_RECV_EDIT编辑框控件分别添加了一个CString变量m_recv和m_send,下面的代码描述了这一行为: class CSerialPortAPIDlg : public CDialog{ // Construction public:  CSerialPortAPIDlg(CWnd* pParent = NULL); // standard constructor  // Dialog Data  //{{AFX_DATA(CSerialPortAPIDlg)   enum { IDD = IDD_SERIALPORTAPI_DIALOG };   CString m_recv; //IDC_RECV_EDIT控件对应的变量   CString m_send; //IDC_SEND_EDIT控件对应的变量  //}}AFX_DATA  // ClassWizard generated virtual function overrides  //{{AFX_VIRTUAL(CSerialPortAPIDlg) protected:  virtual void DoDataExchange(CDataExchange* pDX); // DDX/DDV support //}}AFX_VIRTUAL // Implementation protected:  BOOL OpenSerialPort1();  HICON m_hIcon;  // Generated message map functions  //{{AFX_MSG(CSerialPortAPIDlg)   virtual BOOL OnInitDialog();   afx_msg void OnSysCommand(UINT nID, LPARAM lParam);   afx_msg void OnPaint();   afx_msg HCURSOR OnQueryDragIcon();   afx_msg void OnClearButton();   afx_msg void OnSendButton();   afx_msg void OnRecvData(WPARAM wParam, LPARAM lParam);  //}}AFX_MSG  DECLARE_MESSAGE_MAP()};CSerialPortAPIDlg::CSerialPortAPIDlg(CWnd* pParent /*=NULL*/): CDialog(CSerialPortAPIDlg::IDD, pParent){ //{{AFX_DATA_INIT(CSerialPortAPIDlg)  //在构造函数中初始化变量  m_recv = _T(""); //在构造函数中初始化变量  m_send = _T(""); //}}AFX_DATA_INIT // Note that LoadIcon does not require a subsequent DestroyIcon in Win32 m_hIcon = AfxGetApp()->LoadIcon(IDR_MAINFRAME);}//建立编辑框控件和变量之间的映射void CSerialPortAPIDlg::DoDataExchange(CDataExchange* pDX){ CDialog::DoDataExchange(pDX); //{{AFX_DATA_MAP(CSerialPortAPIDlg)  DDX_Text(pDX, IDC_RECV_EDIT, m_recv);  DDX_Text(pDX, IDC_SEND_EDIT, m_send); //}}AFX_DATA_MAP}  在对话框的OnInitDialog()函数中,我们启动窗口监听线程并将主窗口句柄传递给线程控制函数: BOOL CSerialPortAPIDlg::OnInitDialog(){ CDialog::OnInitDialog(); // Add "About..." menu item to system menu. // IDM_ABOUTBOX must be in the system command range. ASSERT((IDM_ABOUTBOX & 0xFFF0) == IDM_ABOUTBOX); ASSERT(IDM_ABOUTBOX < 0xF000); CMenu* pSysMenu = GetSystemMenu(FALSE); if (pSysMenu != NULL) {  CString strAboutMenu;  strAboutMenu.LoadString(IDS_ABOUTBOX);  if (!strAboutMenu.IsEmpty())  {   pSysMenu->AppendMenu(MF_SEPARATOR);   pSysMenu->AppendMenu(MF_STRING, IDM_ABOUTBOX, strAboutMenu);  } } // Set the icon for this dialog. The framework does this automatically // when the application's main window is not a dialog SetIcon(m_hIcon, TRUE); // Set big icon SetIcon(m_hIcon, FALSE); // Set small icon // TODO: Add extra initialization here //启动串口监视线程 DWORD threadID; hCommThread = ::CreateThread((LPSECURITY_ATTRIBUTES)NULL, 0,     (LPTHREAD_START_ROUTINE)SerialPort1ThreadProcess,  AfxGetMainWnd()->m_hWnd, 0, &threadID); if (hCommThread == NULL) {  ::AfxMessageBox("创建串口1处理线程失败");  ::PostQuitMessage(0); } return TRUE; // return TRUE unless you set the focus to a control}//"清除"按钮函数void CSerialPortAPIDlg::OnClearButton() { // TODO: Add your control notification handler code here m_send = ""; UpdateData(false);}//发送数据函数("发送"按钮函数)void CSerialPortAPIDlg::OnSendButton() { // TODO: Add your control notification handler code here UpdateData(true); DWORD wCount = 0; WriteFile(hCom, m_send, m_send.GetLength(), &wCount, NULL);//发送数据}//接收数据后(通过监听线程发来的用户自定义消息)显示void CSerialPortAPIDlg::OnRecvData(WPARAM wParam, LPARAM lParam){ CString recvStr((char *)wParam); m_recv += recvStr; UpdateData(false);}  在工程中添加SerialPortControl.h和SerialPortControl.cpp两个文件,前者声明串口控制的接口函数及外部全局变量,后者实现串口接口函数及串口监听线程控制函数。  SerialPortControl.h文件 #ifndef _SERIAL_PORT_CONTROL_H#define _SERIAL_PORT_CONTROL_H#define COM_RECVDATA WM_USER+1000//自定义消息extern HANDLE hCom; //全局变量,串口句柄extern HANDLE hCommThread; //全局变量,串口线程//串口监视线程控制函数extern DWORD WINAPI SerialPort1ThreadProcess(HWND hWnd);//打开并设置PC串口1(COM1)extern BOOL OpenSerialPort1();#endifSerialPortControl.cpp文件#include "StdAfx.h"#include "SerialPortControl.h"HANDLE hCom; //全局变量,串口句柄HANDLE hCommThread; //全局变量,串口线程BOOL OpenSerialPort1(){ //打开并设置COM1 hCom=CreateFile("COM1", GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, 0,NULL , OPEN_EXISTING, 0, NULL); if (hCom==(HANDLE)-1) {  AfxMessageBox("打开COM1失败");  return false; } else {  DCB wdcb;  GetCommState (hCom, &wdcb);  wdcb.BaudRate=9600;//波特率:9600,其他:不变  SetCommState (hCom, &wdcb);  PurgeComm(hCom, PURGE_TXCLEAR); } return true;}//以一个线程不同监控串口行接收的数据DWORD WINAPI SerialPort1ThreadProcess( HWND hWnd//主窗口句柄){ char str[101]; DWORD wCount; //读取的字节数 while(1) {  ReadFile(hCom,str, 100, &wCount, NULL);  if(wCount > 0) //收到数据  {   str[wCount] = '\0';   ::PostMessage(hWnd, COM_RECVDATA, (unsigned int) str, wCount);    //发送消息给对话框主窗口,以进行接收内容的显示  } } return TRUE;}  为了验证程序的正确性,我们使用串口调试助手与本程序协同工作,互相进行收发。下面的抓图显示本程序工作正确,发送和接收字符准确无误。   单击此处下载本工程源代码。

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