開(kāi)源之路

一、基本知識(shí)

　　 Win32下串口通信與16位串口通信有很大的區(qū)別。在Win32下，可以使用兩種編程方式實(shí)現(xiàn)串口通信，其一是調(diào)用的Windows的API函數(shù)，其二是使用ActiveX控件。使用API 調(diào)用，可以清楚地掌握串口通信的機(jī)制，熟悉各種配置和自由靈活采用不同的流控進(jìn)行串口通信。下面介紹串口操作的基本知識(shí)。

　　打開(kāi)串口：使用CreateFile()函數(shù)，可以打開(kāi)串口。有兩種方法可以打開(kāi)串口，一種是同步方式（NonOverlapped）,另外一種異步方式（Overlapped）。使用Overlapped打開(kāi)時(shí)，適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ牵?

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(jié)構(gòu)定義了串口通信設(shè)備的控制設(shè)置。許多重要設(shè)置都是在DCB結(jié)構(gòu)中設(shè)置的，有三種方式可以初始化DCB。

　　(1)通過(guò)GetCommState()函數(shù)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(shù)初始化DCB結(jié)構(gòu)，該函數(shù)填充 DCB的波特率、奇偶校驗(yàn)類(lèi)型、數(shù)據(jù)位、停止位。對(duì)于流控成員函數(shù)設(shè)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(shù)手動(dòng)設(shè)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(dòng)設(shè)置DCB值時(shí)，DCB的結(jié)構(gòu)的各成員的含義，可以參看MSDN幫助。

　　 2.流控設(shè)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(jié)構(gòu)的初始化有關(guān)系，DCB結(jié)構(gòu)中的OutxCtsFlow、 fOutxDsrFlow、fDsrSensitivity、fRtsControl、fDtrControl幾個(gè)成員的初始值很關(guān)鍵，不同的值代表不同流控，也可以自己設(shè)置流控，但建議采用標(biāo)準(zhǔn)流行的流控方式。采用硬件流控時(shí)，DTE、DSR、RTS、CTS的邏輯位直接影響到數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)及收發(fā)數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)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(shù)據(jù)的收發(fā)。與此相關(guān)的DCB成員是：fOut、fInX、XoffChar、XonChar、 XoffLim和XonLim。具體含義參見(jiàn)MSDN幫助。

　　 串口讀寫(xiě)操作：串口讀寫(xiě)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(xiě)操作，函數(shù)才返回，這可能造成程序死掉，因?yàn)槿绻谧x寫(xiě)時(shí)發(fā)生了錯(cuò)誤，永遠(yuǎn)不返回就會(huì)出錯(cuò)，可能線程將永遠(yuǎn)等待在那兒。而異步方式則靈活得多，一旦讀寫(xiě)不成功，就將讀寫(xiě)掛起，函數(shù)直接返回，可以通過(guò)GetLastError函數(shù)得知讀寫(xiě)未成功的原因，所以常常采用異步方式操作。

　　 讀操作：ReadFile()函數(shù)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(diào)用WaitForSingleObject()函數(shù)或WaitForMuntilpleObjects()函數(shù)等待讀操作完成或者超時(shí)發(fā)生，再調(diào)用 GetOverlappedResult()得到想要的信息。

　　 寫(xiě)操作：與讀操作相似，故不詳述，調(diào)用的API函數(shù)是： WriteFile函數(shù)。

　　 串口狀態(tài)：

　　（1）通信事件：用SetCommMask()函數(shù)設(shè)置想要得到的通信事件的掩碼，再調(diào)用WaitCommEvent()函數(shù)檢測(cè)通信事件的發(fā)生。可設(shè)置的通信事件標(biāo)志（即SetCommMask()函數(shù)所設(shè)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(duì)于EV_RING標(biāo)志的設(shè)置，WIN95是不會(huì)返回EV_RING事件的，因?yàn)閃IN95不檢測(cè)該事件。2設(shè)置EV_RXCHAR，可以檢測(cè)到字符到達(dá)，但是在綁定此事件和ReadFile()函數(shù)一起讀取串口接收數(shù)據(jù)時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，造成少讀字節(jié)數(shù)，具體原因查看MSDN幫助。可以采用循環(huán)讀的辦法，另外一個(gè)比較好的解決辦法是調(diào)用ClearCommError()函數(shù)，確定在一次讀操作中在緩沖區(qū)中等待被讀的字節(jié)數(shù)。

　　（2）錯(cuò)誤處理和通信狀態(tài)：在串口通信中，可能會(huì)產(chǎn)生很多的錯(cuò)誤，使用ClearCommError()函數(shù)可以檢測(cè)錯(cuò)誤并且清除錯(cuò)誤條件。

　　 （3）Modem狀態(tài)：用SetcommMask()可以包含很多事件標(biāo)志，但是這些事件標(biāo)志只指示在串口線路上的電壓變化情況。而調(diào)用 GetCommModemStatus()函數(shù)可以獲得線路上真正的電壓狀態(tài)。

　　 擴(kuò)展函數(shù)：如果應(yīng)用程序想用自己的流控，可以使用 EscapeCommFunction()函數(shù)設(shè)置DTR和RTS線路的電平。

　　 通信超時(shí)：在通信中，超時(shí)是個(gè)很重要的考慮因素，因?yàn)槿绻跀?shù)據(jù)接收過(guò)程中由于某種原因突然中斷或停止，如果不采取超時(shí)控制機(jī)制，將會(huì)使得I/O線程被掛起或無(wú)限阻塞。串口通信中的超時(shí)設(shè)置分為兩步，首先設(shè)置 COMMTIMEOUTS結(jié)構(gòu)的五個(gè)變量，然后調(diào)用SetcommTimeouts()設(shè)置超時(shí)值。對(duì)于使用異步方式讀寫(xiě)的操作，如果操作掛起后，異步成功完成了讀寫(xiě)，WaitForSingleObject()或 WaitForMultipleObjects()函數(shù)將返回WAIT_OBJECT_0，GetOverlappedResult()返回TRUE。其實(shí)還可以用GetCommTimeouts()得到系統(tǒng)初始值。

　　 關(guān)閉串口：程序結(jié)束或需要釋放串口資源時(shí)，應(yīng)該正確關(guān)閉串口，關(guān)閉串口比較簡(jiǎn)單，使用API調(diào)用CloseHandle()關(guān)閉串口的句柄就可以了。

　　調(diào)用方法為：CloseHandle(hComm);

　　 但是值得注意的是在關(guān)閉串口之前必須保證讀寫(xiě)串口線程已經(jīng)退出，否則會(huì)引起誤操作，一般采用的辦法是使用事件驅(qū)動(dòng)機(jī)制，啟動(dòng)一事件，通知串口讀寫(xiě)線程強(qiáng)制退出，在線程退出之前，通知主線程可以關(guān)閉串口。

二、實(shí)現(xiàn)

　　1.程序設(shè)計(jì)思路

　　 對(duì)于不同的應(yīng)用程序，雖然界面不同，但是如果采用串口與主機(jī)之間的通信，對(duì)串口的處理方式大致相似，無(wú)非就是通過(guò)串口收發(fā)數(shù)據(jù)，對(duì)于通過(guò)串口接收到的數(shù)據(jù)，交給上層軟件處理顯示，對(duì)于上層要發(fā)給串口的數(shù)據(jù)，進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。但在實(shí)際編程中，由于采用的通信方式和流控不同，串口設(shè)置也不同，這就涉及到 DCB的初始化問(wèn)題和讀寫(xiě)串口等細(xì)節(jié)問(wèn)題。串口通信應(yīng)用程序設(shè)計(jì)的總體思路（即操作過(guò)程）是：首先，確定要打開(kāi)的串口名、波特率、奇偶校驗(yàn)方式、數(shù)據(jù)位、停止位，傳遞給CreateFile()函數(shù)打開(kāi)特定串口；其次，為了保護(hù)系統(tǒng)對(duì)串口的初始設(shè)置，調(diào)用 GetCommTimeouts()得到串口的原始超時(shí)設(shè)置；然后，初始化DCB對(duì)象，調(diào)用SetCommState() 設(shè)置DCB，調(diào)用SetCommTimeouts()設(shè)置串口超時(shí)控制；再次，調(diào)用SetupComm()設(shè)置串口接收發(fā)送數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)大小，串口的設(shè)置就基本完成，之后就可以啟動(dòng)讀寫(xiě)線程了。

　　一般來(lái)說(shuō)，串口的讀寫(xiě)由串口讀寫(xiě)線程完成，這樣可以避免讀寫(xiě)阻塞時(shí)主程序死鎖。對(duì)于全雙工的串口讀寫(xiě)，應(yīng)該分別開(kāi)啟讀線程和寫(xiě)線程；對(duì)于半雙工和單工的，建議只需開(kāi)啟一個(gè)線程即可。在線程中，按照預(yù)定好的通信握手方式，正確檢測(cè)串口狀態(tài)，讀取發(fā)送串口數(shù)據(jù)。

　　2.實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)

　　在半雙工的情況下，首先完成必要的串口配置，成功打開(kāi)串口、DCB設(shè)置、超時(shí)設(shè)置；然后開(kāi)啟線程，如： CwinThread hSerialThread = (CWinThread＊) AfxBeginThread(SerialOperation，hWnd，THREAD_PRIORITY_NORMAL); 其中開(kāi)啟之線程為SerialOperation，優(yōu)先級(jí)為普通。

　　 全雙工情況下的串口編程，與單工差不多，區(qū)別僅僅在于啟動(dòng)雙線程，分別為讀線程和寫(xiě)線程，讀線程根據(jù)不同的事件或消息，通過(guò)不斷查詢串口所收到的有效數(shù)據(jù)，完成讀操作；寫(xiě)線程通過(guò)接收主線程的發(fā)送數(shù)據(jù)事件和要發(fā)送的數(shù)據(jù)，向串口發(fā)送。