串口通訊編程

　　在Win32下，可使用兩種編程方式實現串口通訊，其一是使用ActiveX控件，這種方法程序簡單，但欠靈活。其二是調用Windows的API函數，這種方法能夠清楚地掌握串口通訊的機制，而且自由靈活。本文只介紹API串口通訊部分。

　　串口的操做能夠有兩種操做方式：同步操做方式和重疊操做方式（又稱爲異步操做方式）。同步操做時，API函數會阻塞直到操做完成之後才能返回（在多線程方式中，雖然不會阻塞主線程，可是仍然會阻塞監聽線程）；而重疊操做方式，API函數會當即返回，操做在後臺進行，避免線程的阻塞。

       不管那種操做方式，通常都經過四個步驟來完成：

       （1） 打開串口
       （2） 配置串口
       （3） 讀寫串口
       （4） 關閉串口

　　

　　本文只介紹同步方式。

 

　　一、打開串口

　　Win32系統把文件的概念進行了擴展。不管是文件、通訊設備、命名管道、郵件槽、磁盤、仍是控制檯，都是用API函數CreateFile來打開或建立的。該函數的原型爲：　　

HANDLE CreateFile( LPCTSTR lpFileName, DWORD dwDesiredAccess, DWORD dwShareMode, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes, DWORD dwCreationDistribution, DWORD dwFlagsAndAttributes, HANDLE hTemplateFile); 

　　

　　 pFileName：將要打開的串口邏輯名，如「COM1」； 
       dwDesiredAccess：指定串口訪問的類型，能夠是讀取、寫入或兩者並列； 
       dwShareMode：指定共享屬性，因爲串口不能共享，該參數必須置爲0； 
       lpSecurityAttributes：引用安全性屬性結構，缺省值爲NULL； 
       dwCreationDistribution：建立標誌，對串口操做該參數必須置爲OPEN_EXISTING； 
       dwFlagsAndAttributes：屬性描述，用於指定該串口是否進行異步操做，該值爲FILE_FLAG_OVERLAPPED，表示使用異步的I/O；該值爲0，表示同步I/O操做； 
       hTemplateFile：對串口而言該參數必須置爲NULL。

       同步I/O方式打開串口的示例代碼：　　

　　

HANDLE hCom; //全局變量，串口句柄   
hCom=CreateFile("COM1",//COM1口  
 GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, //容許讀和寫  
 0, //獨佔方式  
 NULL,  
 OPEN_EXISTING, //打開而不是建立  
 0, //同步方式  
 NULL);   
if(hCom==(HANDLE)-1)   
{  
   AfxMessageBox("打開COM失敗!");  
   return FALSE;   
}  
return TRUE;   

 

　　二、配置串口

　  在打開通信設備句柄後，經常須要對串口進行一些初始化配置工做。這須要經過一個DCB結構來進行。DCB結構包含了諸如波特率、數據位數、奇偶校驗和中止位數等信息。在查詢或配置串口的屬性時，都要用DCB結構來做爲緩衝區。

       通常用CreateFile打開串口後，能夠調用GetCommState函數來獲取串口的初始配置。要修改串口的配置，應該先修改DCB結構，而後再調用SetCommState函數設置串口。
　　DCB結構包含了串口的各項參數設置，下面僅介紹幾個該結構經常使用的變量：

　　typedef struct _DCB{

 　　DWORD BaudRate;//波特率，指定通訊設備的傳輸速率。這個成員能夠是實際波特率值或者下面的常量值之一：

　　//CBR_110，CBR_300，CBR_600，CBR_1200，CBR_2400，CBR_4800，CBR_9600，CBR_19200， CBR_38400， CBR_56000， CBR_57600， 　　//CBR_115200， CBR_128000， CBR_256000， CBR_14400

　　DWORD fParity; // 指定奇偶校驗使能。若此成員爲1，容許奇偶校驗檢查

　　BYTE ByteSize; // 通訊字節位數，4—8

　　BYTE Parity; //指定奇偶校驗方法。此成員能夠有下列值： EVENPARITY 偶校驗 NOPARITY 無校驗 MARKPARITY 標記校驗 ODDPARITY 奇校驗

　　BYTE StopBits; //指定中止位的位數。此成員能夠有下列值： ONESTOPBIT 1位中止位 TWOSTOPBITS 2位中止位 ON 5STOPBITS   1.5位中止位

　　……… 

　　};

　　GetCommState函數能夠得到COM口的設備控制塊，從而得到相關參數： 

　　BOOL GetCommState( HANDLE hFile, LPDCB lpDCB); 

　　SetCommState函數設置COM口的設備控制塊： 

      BOOL SetCommState( HANDLE hFile, LPDCB lpDCB ); 

 

　　除了在BCD中的設置外，程序通常還須要設置I/O緩衝區的大小和超時。Windows用I/O緩衝區來暫存串口輸入和輸出的數據。若是通訊的速率較高，則應該設置較大的緩衝區。調用SetupComm函數能夠設置串行口的輸入和輸出緩衝區的大小。

　　BOOL SetupComm( HANDLE hFile, // 通訊設備的句柄 

            DWORD dwInQueue, // 輸入緩衝區的大小（字節數） 

            DWORD dwOutQueue // 輸出緩衝區的大小（字節數）

　　 ); 

　　在用ReadFile和WriteFile讀寫串行口時，須要考慮超時問題。超時的做用是在指定的時間內沒有讀入或發送指定數量的字符，ReadFile或WriteFile的操做仍然會結束。
要查詢當前的超時設置應調用GetCommTimeouts函數，該函數會填充一個COMMTIMEOUTS結構。調用SetCommTimeouts能夠用某一個COMMTIMEOUTS結構的內容來設置超時。
　　讀寫串口的超時有兩種：間隔超時和總超時。間隔超時是指在接收時兩個字符之間的最大時延。總超時是指讀寫操做總共花費的最大時間。寫操做只支持總超時，而讀操做兩種超時均支持。用COMMTIMEOUTS結構能夠規定讀寫操做的超時。
　　COMMTIMEOUTS結構的定義爲： 

typedef struct _COMMTIMEOUTS { 

         DWORD ReadIntervalTimeout; //讀間隔超時

         DWORD ReadTotalTimeoutMultiplier; //讀時間係數

         DWORD ReadTotalTimeoutConstant; //讀時間常量

         DWORD WriteTotalTimeoutMultiplier; // 寫時間係數

         DWORD WriteTotalTimeoutConstant; //寫時間常量

} COMMTIMEOUTS,*LPCOMMTIMEOUTS; 
COMMTIMEOUTS結構的成員都以毫秒爲單位。

　　總超時的計算公式是：總超時＝時間係數×要求讀/寫的字符數＋時間常量
　　例如，要讀入10個字符，那麼讀操做的總超時的計算公式爲：
　　讀總超時＝ReadTotalTimeoutMultiplier×10＋ReadTotalTimeoutConstant
　　能夠看出：間隔超時和總超時的設置是不相關的，這能夠方便通訊程序靈活地設置各類超時。

　　若是全部寫超時參數均爲0，那麼就不使用寫超時。若是ReadIntervalTimeout爲0，那麼就不使用讀間隔超時。若是ReadTotalTimeoutMultiplier 和 ReadTotalTimeoutConstant 都爲0，則不使用讀總超時。若是讀間隔超時被設置成MAXDWORD而且讀時間係數和讀時間常量都爲0，那麼在讀一次輸入緩衝區的內容後讀操做就當即返回，而不論是否讀入了要求的字符。

　　三、讀寫串口

　　　　使用ReadFile和WriteFile讀寫串口，下面是兩個函數的聲明：

　　

BOOL ReadFile( HANDLE hFile, //串口的句柄 
// 讀入的數據存儲的地址， 
//即讀入的數據將存儲在以該指針的值爲首地址的一片內存區
LPVOID lpBuffer, 
// 要讀入的數據的字節數 
DWORD nNumberOfBytesToRead,
 // 指向一個DWORD數值，該數值返回讀操做實際讀入的字節數
LPDWORD lpNumberOfBytesRead, 
// 重疊操做時，該參數指向一個OVERLAPPED結構，同步操做時，該參數爲NULL。
LPOVERLAPPED lpOverlapped );

BOOL WriteFile( HANDLE hFile, //串口的句柄 
// 寫入的數據存儲的地址， 即以該指針的值爲首地址的
LPCVOID lpBuffer,
//要寫入的數據的字節數
DWORD nNumberOfBytesToWrite,
// 指向指向一個DWORD數值，該數值返回實際寫入的字節數
LPDWORD lpNumberOfBytesWritten,  
// 重疊操做時，該參數指向一個OVERLAPPED結構，
// 同步操做時，該參數爲NULL。
LPOVERLAPPED lpOverlapped ); 

　　在用ReadFile和WriteFile讀寫串口時，既能夠同步執行，也能夠重疊執行。在同步執行時，函數直到操做完成後才返回。這意味着同步執行時線程會被阻塞，從而致使效率降低。在重疊執行時，即便操做還未完成，這兩個函數也會當即返回，費時的I/O操做在後臺進行。
　　ReadFile和WriteFile函數是同步仍是異步由CreateFile函數決定，若是在調用CreateFile建立句柄時指定了FILE_FLAG_OVERLAPPED標誌，那麼調用ReadFile和WriteFile對該句柄進行的操做就應該是重疊的；若是未指定重疊標誌，則讀寫操做應該是同步的。ReadFile和WriteFile函數的同步或者異步應該和CreateFile函數相一致。
　　ReadFile函數只要在串口輸入緩衝區中讀入指定數量的字符，就算完成操做。而WriteFile函數不但要把指定數量的字符拷入到輸出緩衝區，並且要等這些字符從串行口送出去後纔算完成操做。
　　若是操做成功，這兩個函數都返回TRUE。須要注意的是，當ReadFile和WriteFile返回FALSE時，不必定就是操做失敗，線程應該調用GetLastError函數分析返回的結果。例如，在重疊操做時若是操做還未完成函數就返回，那麼函數就返回FALSE，並且GetLastError函數返回ERROR_IO_PENDING。這說明重疊操做還未完成。

　　

　　在讀寫串口以前，還要用PurgeComm()函數清空緩衝區，該函數原型： 

    BOOL PurgeComm( HANDLE hFile, //串口句柄 

                DWORD dwFlags // 須要完成的操做 ); 
　　參數dwFlags指定要完成的操做，能夠是下列值的組合： 
    PURGE_TXABORT 中斷全部寫操做並當即返回，即便寫操做尚未完成。 

    PURGE_RXABORT 中斷全部讀操做並當即返回，即便讀操做尚未完成。 

    PURGE_TXCLEAR 清除輸出緩衝區   

    PURGE_RXCLEAR 清除輸入緩衝區 

　　在使用ReadFile 函數進行讀操做前，應先使用ClearCommError函數清除錯誤。

　　ClearCommError函數的原型以下： 
　　BOOL ClearCommError( HANDLE hFile, // 串口句柄 

　　LPDWORD lpErrors, // 指向接收錯誤碼的變量 

　　LPCOMSTAT lpStat // 指向通信狀態緩衝區 ); 
　　該函數得到通訊錯誤並報告串口的當前狀態，同時，該函數清除串口的錯誤標誌以便繼續輸入、輸出操做。
　　參數lpStat指向一個COMSTAT結構，該結構返回串口狀態信息。 

　　

　　四、關閉串口

       利用API函數關閉串口很是簡單，只需使用CreateFile函數返回的句柄做爲參數調用CloseHandle便可：　　BOOL CloseHandle(    　　HANDLE hObject; //handle to object to close　　);