用VC++6.0實現(xiàn)PC機與單片機之間串行通信的方法
湖南大學(xué)（長沙410082） 于小億 王 輝 張志學(xué)
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工業(yè)控制領(lǐng)域（如DCS系統(tǒng)），經(jīng)常涉及到串行通信問題。為了實現(xiàn)微機和單片機之間的數(shù)據(jù)交換，人們用各種不同方法實現(xiàn)串行通信，如DOS下采用匯編語言或C語言，但在Windows 環(huán)境下卻存在一些困難和不足。在Windows操作系統(tǒng)已經(jīng)占據(jù)統(tǒng)治地位的情況下（何況有些系統(tǒng)根本不支持DOS如Windows2000）開發(fā)Windows 環(huán)境下串行通信技術(shù)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(fā)環(huán)境，以其強大的功能，友好的界面，32位面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計及Active X的靈活性而受廣大軟件開發(fā)者的青睞，被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域。應(yīng)用VC++開發(fā)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(shù)；二是利用VC的標(biāo)準(zhǔn)通信函數(shù)_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(fù)雜，專業(yè)化程度較高，使用較困難；第二種需要了解硬件電路結(jié)構(gòu)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(shù)，就能方便的使用。筆者利用CSerial類很方便地實現(xiàn)了在固定式EBM氣溶膠滅火系統(tǒng)分區(qū)啟動器（單片機系統(tǒng)）與上位機的通信。以下將結(jié)合實例，給出實現(xiàn)串行通信的幾種方法。
1 Windows API通信函數(shù)方法
與通信有關(guān)的Windows API函數(shù)共有26個，但主要有關(guān)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(guān)閉串口句柄。初始化時應(yīng)注意CreateFile()函數(shù)中串口共享方式應(yīng)設(shè)為0，串口為不可共享設(shè)備，其它與一般文件讀寫類似。以下給出API實現(xiàn)的源代碼。
1.1 發(fā)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(fā)送數(shù)據(jù)
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(shè)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(shè)置收發(fā)緩沖區(qū) 尺寸為4K */
PurgeComm(hCom, PURGE_TXABORT| PURGE_RXABORT |
PURGE_TXCLEAR| PURGE_RXCLEAR ) ; //清收發(fā)緩沖區(qū)
//以下初始化結(jié)構(gòu)變量CommTimeOuts, 設(shè)置超時參數(shù) CommTimeOuts.ReadIntervalTimeout = 0×FFFFFFFF ;
CommTimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier = 0 ;
CommTimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant = 4000 ;
CommTimeOuts.WriteTotalTimeoutMultiplier = 0;
CommTimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant = 4000 ;
SetCommTimeouts(hCom, &CommTimeOuts ); //設(shè)置超時參數(shù)
ComDcb.DCBlength = sizeof( DCB ) ;
GetCommState( hCom, &ComDcb ) ; //獲取當(dāng)前參數(shù)
ComDcb.BaudRate =9600; //波特率
ComDcb.ByteSize = 8; //數(shù)據(jù)位
ComDcb.Parity = 0; /*校驗 0~4=no, odd, even, mark, space */
SetCommState(hCom, &ComDcb ) ;
} //設(shè)置新的通信參數(shù)
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(jié)數(shù)
2 利用端口函數(shù)直接操作
這種方式主要是采用兩個端口函數(shù)_inp(), _outp()實現(xiàn)對串口的讀寫，其中讀端口函數(shù)的原型為：
int _inp(unsigned shot port)
該函數(shù)從端口讀取一個字節(jié)，端口號為0~65535。
寫端口的函數(shù)原型為：
int _outp(unsigned shot port, int databyte)
該函數(shù)向指定端口寫入一個字節(jié)。
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(fā)寄存器進行讀寫，可以實現(xiàn)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(fù)雜，在此不加贅述。
3 MSComm控件
MSComm控件是微軟開發(fā)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(yīng)用中要小心對其屬性進行配置。下面詳細說明該類應(yīng)用方法。
3.1 MSComm控件的屬性
CommPort：設(shè)置串口號，類型 short :1-comm1 2-comm2.
Settings：設(shè)置串口通信參數(shù)，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(jié)有效位數(shù)，S停止位。
PortOpen：設(shè)置或返回串口狀態(tài)，類型 BOOL：TURE打開，F(xiàn)ALSE關(guān)閉。
InputMode:設(shè)置從接收緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)的格式，類型 long： 0-Text 1-Bin。
Input:從接收緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)，類型 VARIANT。
InBufferCount:接收緩沖區(qū)中的字節(jié)數(shù)，類型：short。
InBufferSize:接收緩沖區(qū)的大小，類型：short。
Output:向發(fā)送緩沖區(qū)寫入數(shù)據(jù)，類型：VARIANT。
OutBufferCount:發(fā)送緩沖區(qū)中的字節(jié)數(shù)，類型：short。
OutBufferSize:發(fā)送緩沖區(qū)的大小，類型：short。
InputLen:設(shè)置或返回Input讀出的字節(jié)數(shù)，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(shù)設(shè)置*/
m_comm.SetInputMode(0); /*設(shè)置TEXT緩沖區(qū)輸入方式*/
m_comm.SetRthresHold(1); /*每接收一個字符則激發(fā)OnComm()事件*/
接收數(shù)據(jù)
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(fā)送字符 m_comm.SetOutput(Colevariant ("Hello"); /*發(fā)送 “Hello” */
3.3 注意
SetOutput方法可以傳輸文本數(shù)據(jù)或二進制數(shù)據(jù)。用SetOutput方法傳輸文本數(shù)據(jù)，必須定義一個包含一個字符串的 Variant。發(fā)送二進制數(shù)據(jù)，必須傳遞一個包含字節(jié)數(shù)組的Variant 到 Output 屬性。正常情況下，如果發(fā)送一個 ANSI 字符串到應(yīng)用程序，可以以文本數(shù)據(jù)的形式發(fā)送。如果發(fā)送包含嵌入控制字符、Null 字符等的數(shù)據(jù)，要以二進制形式發(fā)送。此處望引起讀者注意，筆者曾經(jīng)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(xiàn)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(shù)簡介
1. CSerial：：Cserial是類構(gòu)造函數(shù)，不帶參數(shù)，負責(zé)初始化所有類成員變量。
2. CSerial:: Open這個成員函數(shù)打開通信端口。帶兩個參數(shù),第一個是埠號，有效值是1到4，第二個參數(shù)是波特率，返回一個布爾量。
3. CSerial:: Close函數(shù)關(guān)閉通信端口。類析構(gòu)函數(shù)調(diào)用這個函數(shù)，所以可不用顯式調(diào)用這個函數(shù)。
4. CSerial:: SendData函數(shù)把數(shù)據(jù)從一個緩沖區(qū)寫到串行端口。它所帶的第一個參數(shù)是緩沖區(qū)指針，其中包含要被發(fā)送的資料；這個函數(shù)返回已寫到端口的實際字節(jié)數(shù)。
5. CSerial:: ReadDataWaiting函數(shù)返回等待在通信端口緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)，不帶參數(shù)。
6. CSerial:: ReadData函數(shù)從端口接收緩沖區(qū)讀入數(shù)據(jù)。第一個參數(shù)是void＊緩沖區(qū)指針，資料將被放入該緩沖區(qū)；第二個參數(shù)是個整數(shù)值，給出緩沖區(qū)的大小。
4.3 應(yīng)用VC類的一個實例
1. 固定式EBM氣溶膠滅火系統(tǒng)簡介
固定式EBM氣溶膠滅火裝置分區(qū)啟動器是專為EBM滅火裝置設(shè)計的自動控制設(shè)備。可與兩線制感溫、感煙探測器配套使用，當(dāng)監(jiān)測部位發(fā)生火情時，探測器發(fā)出電信號給分區(qū)啟動器，經(jīng)邏輯判斷后發(fā)出聲、光報警，延時后自動啟動EBM滅火裝置。為了便于火災(zāi)事故的事后分析，需對重要的火警事件和關(guān)鍵性操作進行記錄，記錄應(yīng)能從PC機讀出來；PC機能控制、協(xié)調(diào)整個系統(tǒng)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(tǒng)為主從式網(wǎng)絡(luò)，PC機為上位機。具體的通信協(xié)議為：（1）下位機定時向上傳送記錄的事件；（2）應(yīng)答發(fā)送，即PC機要得到最新事件記錄，而傳送時間未到時，PC機發(fā)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(fā)送其它命令如校時、啟動、停止、手/自動等。
2. 通信程序設(shè)計
部分上位機程序
（1）發(fā)送命令字程序，代碼如下
void CCommDlg::OnSend()
{
CSerial Serial;
//構(gòu)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(fā)送命令碼
char rdMessage [20];
if (Serial.ReadDataWaiting()) //if-2
{
Serial.ReadData(rdMessage,88);
//rdMessage 定義接收字節(jié)存儲區(qū)，為全局變量//
if ((rdMessage[0]!=0x7f)&&(count<3))
{
count++;
goto resend
}
if(count>=3)
MessageBox(“發(fā)送命令字失敗”);
}
else //if-2
MessageBox("接收數(shù)據(jù)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(fā)送數(shù)據(jù)送緩沖區(qū)*/
buffer[0]=0×ff; //數(shù)據(jù)特征碼
buffer[1]=count+1; //數(shù)據(jù)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(fā)送中斷服務(wù)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(fā)送數(shù)據(jù)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(fā)送//
EA=1；
Return;
}
5 應(yīng)用總結(jié)
根據(jù)不同需要，選擇合適的方法。我們選用的用VC++類實現(xiàn)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(jīng)過半年多應(yīng)用于EBM滅火系統(tǒng)的情況來看，該方法實現(xiàn)的系統(tǒng)運行穩(wěn)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(fā)使用手冊．北京：機械工業(yè)出版社，1999
2 何立民．單片機的Ｃ語言應(yīng)用程序設(shè)計．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1997
3 馬風(fēng)格．VC控件與串行通訊．1999現(xiàn)代計算機，2000（4）