用VC++6.0實現PC機與單片機之間串行通信的方法
湖南大學（長沙410082） 于小億 王 輝 張志學
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工業控制領域（如DCS系統），經常涉及到串行通信問題。為了實現微機和單片機之間的數據交換，人們用各種不同方法實現串行通信，如DOS下采用匯編語言或C語言，但在Windows 環境下卻存在一些困難和不足。在Windows操作系統已經占據統治地位的情況下（何況有些系統根本不支持DOS如Windows2000）開發Windows 環境下串行通信技術就顯得日益重要。
VC++6.0是微軟公司于1998年推出的一種開發環境，以其強大的功能，友好的界面，32位面向對象的程序設計及Active X的靈活性而受廣大軟件開發者的青睞，被廣泛應用于各個領域。應用VC++開發串行通信目前通常有如下幾種方法：一是利用Windows API通信函數；二是利用VC的標準通信函數_inp、_inpw、_inpd、_outp、_outpw、_outpd等直接對串口進行操作；三是使用Microsoft Visual C++的通信控件（MSComm）；四是利用第三方編寫的通信類。以上幾種方法中第一種使用面較廣，但由于比較復雜，專業化程度較高，使用較困難；第二種需要了解硬件電路結構原理；第三種方法看來較簡單，只需要對串口進行簡單配置，但是由于使用令人費解的VARIANT 類，使用也不是很容易；第四種方法是利用一種用于串行通信的CSerial類（這種類是由第三方提供），只要理解這種類的幾個成員函數，就能方便的使用。筆者利用CSerial類很方便地實現了在固定式EBM氣溶膠滅火系統分區啟動器（單片機系統）與上位機的通信。以下將結合實例，給出實現串行通信的幾種方法。
1 Windows API通信函數方法
與通信有關的Windows API函數共有26個，但主要有關的有：
CreateFile() 用 “comn”（n為串口號）作為文件名就可以打開串口。
ReadFile() 讀串口。
WriteFile() 寫串口。
CloseHandle() 關閉串口句柄。初始化時應注意CreateFile()函數中串口共享方式應設為0，串口為不可共享設備，其它與一般文件讀寫類似。以下給出API實現的源代碼。
1.1 發送的例程
//聲明全局變量
HANDLE m_hIDComDev；
OVERLAPPED m_OverlappedRead, m_Over lappedWrite;
//初始化串口
void CSerialAPIView::OnInitialUpdate()
{
CView::OnInitialUpdate();
Char szComParams[50];
DCB dcb;
Memset(&m_OverlappedRead, 0, sizeof (OVERLAPPED));
Memset(&m_OverlappedWrite, 0, sizeof (OVERLAPPED));
m_hIDComDev = NULL;
m_hIDComDev = CreateFile(“COM2”, GENERIC_READ│GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL│FILE_FLAG_OVERLAPPED, NULL);
if (m_hIDComDev == NULL)
{
AfxMessageBox(“Can not open serial port!”);
goto endd;
}
memset(&m_OverlappedRead, 0, sizeof (OVERLAPPED));
memset(&m_OverlappedWrite, 0, sizeof (OVERLAPPED));
COMMTIMEOUTS CommTimeOuts;
CommTimeOuts. ReadIntervalTimeout=0×FFFFFFFF;
CommTimeOuts. ReadTotalTimeoutMultiplier = 0;
CommTimeOuts. ReadTotalTimeoutConstant = 0;
CommTimeOuts. WriteTotalTimeoutMultiplier = 0;
CommTimeOuts. WriteTotalTimeoutConstant = 5000;
SetCommTimeouts(m_hIDComDev, &CommTimeOuts);
Wsprintf(szComparams, “COM2:9600, n, 8, 1”);
m_OverlappedRead. hEvent = CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL);
m_OverlappedWrite. hEvent = CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL);
dcb. DCBlength = sizeof(DCB);
GetCommState(m_hIDComDev, &dcb);
dcb. BaudRate = 9600;
dcb. ByteSize= 8;
unsigned char ucSet;
ucSet = (unsigned char) ((FC_RTSCTS&FC_DTRDSR) != 0);
ucSet = (unsigned char) ((FC_RTSCTS&FC_RTSCTS) ! = 0);
ucSet = (unsigned char) ((FC_RTSCTS&FC_XONXOFF) ! = 0);
if (!SetCommState(m_hIDComDev, &dcb)‖
!SetupComm(m_hIDComDev,10000,10000)‖
m_OverlappedRead. hEvent ==NULL‖
m_OverlappedWrite. hEvent ==NULL)
{
DWORD dwError = GetLastError();
if (m_OverlappedRead. hEvent != NULL) CloseHandle(m_OverlappedRead. hEvent);
if (m_OverlappedWrite. hEvent != NULL) CloseHandle(m_OverlappedWrite. hEvent);
CloseHandle(m_hIDComDev);
}
endd:
;
}
//發送數據
void CSerialAPIView::OnSend()
{
char szMessage[20] = “thank you very much”;
DWORD dwBytesWritten;
for (int i=0; i＜sizeof(szMessage); i++)
{
WriteFile(m_hIDComDev, (LPSTR)&szMessage[i], 1, &dwBytesWritten, &m_OverlappedWrite);
if (WaitForSingleObject(m_OverlapperWrite, hEvent, 1000))dwBytesWritten = 0;
else{
GentOverlappedResult(m_hIDComDev, &m_OverlappedWrite, &dwBytesWritten, FALSE);
m_OverlappedWrite. Offset += dwBytesWritten;
}
dwBytesWritten++;
}
}
1.2 接收例程
DCB ComDcb; //設備控制塊
HANDLE hCom; //global handle
hCom = CreateFile ("COM1",GENERIC_READ| GENERIC_WRITE,0,
NULL,OPEN_EXISTING,FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,NULL);
if (hCom==INVALID_HANDLE_VALUE)
{
AfxMessageBox("無法打開串行口");
}
else
{
COMMTIMEOUTS CommTimeOuts ;
SetCommMask(hCom, EV_RXCHAR ) ;
SetupComm(hCom, 4096, 4096 ) ; /*設置收發緩沖區 尺寸為4K */
PurgeComm(hCom, PURGE_TXABORT| PURGE_RXABORT |
PURGE_TXCLEAR| PURGE_RXCLEAR ) ; //清收發緩沖區
//以下初始化結構變量CommTimeOuts, 設置超時參數 CommTimeOuts.ReadIntervalTimeout = 0×FFFFFFFF ;
CommTimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier = 0 ;
CommTimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant = 4000 ;
CommTimeOuts.WriteTotalTimeoutMultiplier = 0;
CommTimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant = 4000 ;
SetCommTimeouts(hCom, &CommTimeOuts ); //設置超時參數
ComDcb.DCBlength = sizeof( DCB ) ;
GetCommState( hCom, &ComDcb ) ; //獲取當前參數
ComDcb.BaudRate =9600; //波特率
ComDcb.ByteSize = 8; //數據位
ComDcb.Parity = 0; /*校驗 0~4=no, odd, even, mark, space */
SetCommState(hCom, &ComDcb ) ;
} //設置新的通信參數
接收可用定時器或線程等
DWORD dRead,dReadNum;
unsigned char buff [200];
dRead=ReadFile(hCom, buff, 100, &dReadNum, NULL); //接收100個字符，
//dReadNum為實際接收字節數
2 利用端口函數直接操作
這種方式主要是采用兩個端口函數_inp(), _outp()實現對串口的讀寫，其中讀端口函數的原型為：
int _inp(unsigned shot port)
該函數從端口讀取一個字節，端口號為0~65535。
寫端口的函數原型為：
int _outp(unsigned shot port, int databyte)
該函數向指定端口寫入一個字節。
不同的計算機串口地址可能不一樣，通過向串口的控制及收發寄存器進行讀寫，可以實現靈活的串口通信功能，由于涉及具體的硬件電路討論比較復雜，在此不加贅述。
3 MSComm控件
MSComm控件是微軟開發的專用通信控件，封裝了串口的所有功能，使用很方便，但在實際應用中要小心對其屬性進行配置。下面詳細說明該類應用方法。
3.1 MSComm控件的屬性
CommPort：設置串口號，類型 short :1-comm1 2-comm2.
Settings：設置串口通信參數，類型 CString :B波特率，P奇偶性（N無校驗，E偶校驗，O奇校驗），D字節有效位數，S停止位。
PortOpen：設置或返回串口狀態，類型 BOOL：TURE打開，FALSE關閉。
InputMode:設置從接收緩沖區讀取數據的格式，類型 long： 0-Text 1-Bin。
Input:從接收緩沖區讀取數據，類型 VARIANT。
InBufferCount:接收緩沖區中的字節數，類型：short。
InBufferSize:接收緩沖區的大小，類型：short。
Output:向發送緩沖區寫入數據，類型：VARIANT。
OutBufferCount:發送緩沖區中的字節數，類型：short。
OutBufferSize:發送緩沖區的大小，類型：short。
InputLen:設置或返回Input讀出的字節數，類型：short。
CommEvent:串口事件，類型：short。
3.2 程序示例
串口初始化
if (!m_comm.GetPortOpen())
m_comm.SetPortOpen(TURE); /*打開串口*/
m_comm.SetSettings("4800,n,8,1"); /*串口參數設置*/
m_comm.SetInputMode(0); /*設置TEXT緩沖區輸入方式*/
m_comm.SetRthresHold(1); /*每接收一個字符則激發OnComm()事件*/
接收數據
m_comm.SetInputLen(1); /*每次讀取一個字符
VARINAT V1=m_comm.GetInput();
/*讀入字符*/
m_V1=V1.bstrval;
發送字符 m_comm.SetOutput(Colevariant ("Hello"); /*發送 “Hello” */
3.3 注意
SetOutput方法可以傳輸文本數據或二進制數據。用SetOutput方法傳輸文本數據，必須定義一個包含一個字符串的 Variant。發送二進制數據，必須傳遞一個包含字節數組的Variant 到 Output 屬性。正常情況下，如果發送一個 ANSI 字符串到應用程序，可以以文本數據的形式發送。如果發送包含嵌入控制字符、Null 字符等的數據，要以二進制形式發送。此處望引起讀者注意，筆者曾經在此犯錯。
4 VC++類CSerial
4.1 串行通信類CSerial簡介
Cserial 是由MuMega Technologies公司提供的一個免費的VC++類，可方便地實現串行通信。以下為該類定義的說明部分。
class CSerial
{
public:
CSerial();
~CSerial();
BOOL Open( int nPort = 2, int nBaud = 9600 );
BOOL Close( void );
int ReadData( void *, int );
int SendData( const char *, int );
int ReadDataWaiting( void );
BOOL IsOpened( void ){ return( m_bOpened ); }
protected:
BOOL WriteCommByte( unsigned char );
HANDLE m_hIDComDev;
OVERLAPPED m_OverlappedRead, m_OverlappedWrite;
BOOL m_bOpened;
}
4.2 串行通信類Cserial 成員函數簡介
1. CSerial：：Cserial是類構造函數，不帶參數，負責初始化所有類成員變量。
2. CSerial:: Open這個成員函數打開通信端口。帶兩個參數,第一個是埠號，有效值是1到4，第二個參數是波特率，返回一個布爾量。
3. CSerial:: Close函數關閉通信端口。類析構函數調用這個函數，所以可不用顯式調用這個函數。
4. CSerial:: SendData函數把數據從一個緩沖區寫到串行端口。它所帶的第一個參數是緩沖區指針，其中包含要被發送的資料；這個函數返回已寫到端口的實際字節數。
5. CSerial:: ReadDataWaiting函數返回等待在通信端口緩沖區中的數據，不帶參數。
6. CSerial:: ReadData函數從端口接收緩沖區讀入數據。第一個參數是void＊緩沖區指針，資料將被放入該緩沖區；第二個參數是個整數值，給出緩沖區的大小。
4.3 應用VC類的一個實例
1. 固定式EBM氣溶膠滅火系統簡介
固定式EBM氣溶膠滅火裝置分區啟動器是專為EBM滅火裝置設計的自動控制設備。可與兩線制感溫、感煙探測器配套使用，當監測部位發生火情時，探測器發出電信號給分區啟動器，經邏輯判斷后發出聲、光報警，延時后自動啟動EBM滅火裝置。為了便于火災事故的事后分析，需對重要的火警事件和關鍵性操作進行記錄，記錄應能從PC機讀出來；PC機能控制、協調整個系統的工作，這些都涉及通信。本例中啟動器采用RS-485通信接口，系統為主從式網絡，PC機為上位機。具體的通信協議為：（1）下位機定時向上傳送記錄的事件；（2）應答發送，即PC機要得到最新事件記錄，而傳送時間未到時，PC機發送命令，下位機接收命令后，把最新記錄傳給上位機；（3）上位機發送其它命令如校時、啟動、停止、手/自動等。
2. 通信程序設計
部分上位機程序
（1）發送命令字程序，代碼如下
void CCommDlg::OnSend()
{
CSerial Serial;
//構造串口類，初始化串行口
if (Serial.Open(2,9600)) //if-1
//打開串行口2，波特率為9600bps
{
static char szMessage[]="0";
//命令碼(可定義各種命令碼)
int nBytesSent;
int count=0;
resend:
nBytesSent=Serial.SendData(szMessage,strlen(szMessage));
//發送命令碼
char rdMessage [20];
if (Serial.ReadDataWaiting()) //if-2
{
Serial.ReadData(rdMessage,88);
//rdMessage 定義接收字節存儲區，為全局變量//
if ((rdMessage[0]!=0x7f)&&(count<3))
{
count++;
goto resend
}
if(count>=3)
MessageBox(“發送命令字失敗”);
}
else //if-2
MessageBox("接收數據錯誤");
}
else //if-1
MessageBox("串行口打開失敗");
}
下位機通信程序：
#include<reg51.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#define count 9
#define com_code 0x00
#define com_code1 0xff
unsigned char buffer[count];
int po,year,month,date,hour;
int minute,second,recordID ;
int sum;
main()
{
…
/*初始化串口和定時器*/
TMOD=0×20;
TH1=0×fd;
TR1=0×01;
ET1=0×00;
ES=1;
EA=1;
/*待發送數據送緩沖區*/
buffer[0]=0×ff; //數據特征碼
buffer[1]=count+1; //數據長度
buffer[2]=year； //年
buffer[3]=month; //月
buffer[4]=date; //日
buffer[5]=hour; //時
buffer[6]=minute; //分
buffer[7]=second; //秒
buffer[8]=recordID; //事件號
for(po=0;po<count;po++)
sum+=buffer[po];
buffer[9]=sum; //校驗和
…
}
/*發送中斷服務程序*/
void send(void) interrupt 4 using 1
{
int i;
RI=0;
EA=0;
do
{
for(i=0;i<=count;i++)
{
SBUF=buffer[i]; //發送數據和校驗和//
while(TI==0);
TI=0;
}
while(RI==0);
RI=0;
}while(SBUF!=0); //主機接收不正確，重新發送//
EA=1；
Return;
}
5 應用總結
根據不同需要，選擇合適的方法。我們選用的用VC++類實現的上位機和下位機的串行通信方法具有使用簡單、編寫程序方便的特點。經過半年多應用于EBM滅火系統的情況來看，該方法實現的系統運行穩定可靠，是一種值得推廣的簡單易行的通信方法。
參 考 文 獻
1 Kate Gregory Visual C++6開發使用手冊．北京：機械工業出版社，1999
2 何立民．單片機的Ｃ語言應用程序設計．北京：北京航空航天大學出版社，1997
3 馬風格．VC控件與串行通訊．1999現代計算機，2000（4）