開源之路

一、基本知識

　　 Win32下串口通信與16位串口通信有很大的區別。在Win32下，可以使用兩種編程方式實現串口通信，其一是調用的Windows的API函數，其二是使用ActiveX控件。使用API 調用，可以清楚地掌握串口通信的機制，熟悉各種配置和自由靈活采用不同的流控進行串口通信。下面介紹串口操作的基本知識。

　　打開串口：使用CreateFile()函數，可以打開串口。有兩種方法可以打開串口，一種是同步方式（NonOverlapped）,另外一種異步方式（Overlapped）。使用Overlapped打開時，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）結構定義了串口通信設備的控制設置。許多重要設置都是在DCB結構中設置的，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的波特率、奇偶校驗類型、數據位、停止位。對于流控成員函數設置了缺省值。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()函數手動設置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.

　　手動設置DCB值時，DCB的結構的各成員的含義，可以參看MSDN幫助。

　　 2.流控設置

　　硬件流控：串口通信中的硬件流控有兩種，DTE/DSR方式和RTS/CTS方式，這與DCB結構的初始化有關系，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，也可以自己設置流控，但建議采用標準流行的流控方式。采用硬件流控時，DTE、DSR、RTS、CTS的邏輯位直接影響到數據的讀寫及收發數據的緩沖區控制。

　　 軟件流控：串口通信中采用特殊字符XON和XOFF作為控制串口數據的收發。與此相關的DCB成員是：fOut、fInX、XoffChar、XonChar、 XoffLim和XonLim。具體含義參見MSDN幫助。

　　 串口讀寫操作：串口讀寫有兩種方式：同步方式（NonOverlapped）和異步方式（Overlapped）。同步方式是指必須完成了讀寫操作，函數才返回，這可能造成程序死掉，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。而異步方式則靈活得多，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，所以常常采用異步方式操作。

　　 讀操作：ReadFile()函數用于完成讀操作。異步方式的讀操作為：

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超時發生，再調用 GetOverlappedResult()得到想要的信息。

　　 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）通信事件：用SetCommMask()函數設置想要得到的通信事件的掩碼，再調用WaitCommEvent()函數檢測通信事件的發生。可設置的通信事件標志（即SetCommMask()函數所設置的掩碼）可以有EV_BREAK、EV_CTS、EV_DSR、 EV_ERR、EV_RING、EV_RLSD、EV_RXCHAR、EV_RXFLAG、EV_TXEMPTY。

　　 注意：1對于EV_RING標志的設置，WIN95是不會返回EV_RING事件的，因為WIN95不檢測該事件。2設置EV_RXCHAR，可以檢測到字符到達，但是在綁定此事件和ReadFile()函數一起讀取串口接收數據時，可能會出現錯誤，造成少讀字節數，具體原因查看MSDN幫助。可以采用循環讀的辦法，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沖區中等待被讀的字節數。

　　（2）錯誤處理和通信狀態：在串口通信中，可能會產生很多的錯誤，使用ClearCommError()函數可以檢測錯誤并且清除錯誤條件。

　　 （3）Modem狀態：用SetcommMask()可以包含很多事件標志，但是這些事件標志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。

　　 擴展函數：如果應用程序想用自己的流控，可以使用 EscapeCommFunction()函數設置DTR和RTS線路的電平。

　　 通信超時：在通信中，超時是個很重要的考慮因素，因為如果在數據接收過程中由于某種原因突然中斷或停止，如果不采取超時控制機制，將會使得I/O線程被掛起或無限阻塞。串口通信中的超時設置分為兩步，首先設置 COMMTIMEOUTS結構的五個變量，然后調用SetcommTimeouts()設置超時值。對于使用異步方式讀寫的操作，如果操作掛起后，異步成功完成了讀寫，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：程序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()關閉串口的句柄就可以了。

　　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，一般采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，在線程退出之前，通知主線程可以關閉串口。

二、實現

　　1.程序設計思路

　　 對于不同的應用程序，雖然界面不同，但是如果采用串口與主機之間的通信，對串口的處理方式大致相似，無非就是通過串口收發數據，對于通過串口接收到的數據，交給上層軟件處理顯示，對于上層要發給串口的數據，進行轉發。但在實際編程中，由于采用的通信方式和流控不同，串口設置也不同，這就涉及到 DCB的初始化問題和讀寫串口等細節問題。串口通信應用程序設計的總體思路（即操作過程）是：首先，確定要打開的串口名、波特率、奇偶校驗方式、數據位、停止位，傳遞給CreateFile()函數打開特定串口；其次，為了保護系統對串口的初始設置，調用 GetCommTimeouts()得到串口的原始超時設置；然后，初始化DCB對象，調用SetCommState() 設置DCB，調用SetCommTimeouts()設置串口超時控制；再次，調用SetupComm()設置串口接收發送數據的緩沖區大小，串口的設置就基本完成，之后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序死鎖。對于全雙工的串口讀寫，應該分別開啟讀線程和寫線程；對于半雙工和單工的，建議只需開啟一個線程即可。在線程中，按照預定好的通信握手方式，正確檢測串口狀態，讀取發送串口數據。

　　2.實現細節

　　在半雙工的情況下，首先完成必要的串口配置，成功打開串口、DCB設置、超時設置；然后開啟線程，如： CwinThread hSerialThread = (CWinThread＊) AfxBeginThread(SerialOperation，hWnd，THREAD_PRIORITY_NORMAL); 其中開啟之線程為SerialOperation，優先級為普通。

　　 全雙工情況下的串口編程，與單工差不多，區別僅僅在于啟動雙線程，分別為讀線程和寫線程，讀線程根據不同的事件或消息，通過不斷查詢串口所收到的有效數據，完成讀操作；寫線程通過接收主線程的發送數據事件和要發送的數據，向串口發送。