《電子技術(shù)應(yīng)用》
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Win32串口編程
摘要: 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。
關(guān)鍵詞: 接口IC Win32 串口 通信
Abstract:
Key words :

  Win32串口編程

  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。

  打開串口:使用CreateFile()函數(shù),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(dāng)?shù)姆椒ㄊ牵?/p>

  HANDLE hComm;

  hComm = CreateFile( gszPort,GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,0,0,OPEN_EXISTING,F(xiàn)ILE_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.

 ?。?)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)類型、數(shù)據(jù)位、停止位。對于流控成員函數(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.

 ?。?)用SetCommState()函數(shù)手動設(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.

  手動設(shè)置DCB值時,DCB的結(jié)構(gòu)的各成員的含義,可以參看MSDN幫助。

 

  Win32串口編程

  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。

  打開串口:使用CreateFile()函數(shù),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(dāng)?shù)姆椒ㄊ牵?/p>

  HANDLE hComm;

  hComm = CreateFile( gszPort,GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,0,0,OPEN_EXISTING,F(xiàn)ILE_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.

 ?。?)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)類型、數(shù)據(jù)位、停止位。對于流控成員函數(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.

 ?。?)用SetCommState()函數(shù)手動設(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.

  手動設(shè)置DCB值時,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,DTE、DSR、RTS、CTS的邏輯位直接影響到數(shù)據(jù)的讀寫及收發(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(shù)才返回,這可能造成程序死掉,因?yàn)槿绻谧x寫時發(fā)生了錯誤,永遠(yuǎn)不返回就會出錯,可能線程將永遠(yuǎn)等待在那兒。而異步方式則靈活得多,一旦讀寫不成功,就將讀寫掛起,函數(shù)直接返回,可以通過GetLastError函數(shù)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(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

 ?。∟ULL, 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發(fā)生,再調(diào)用 GetOverlappedResult()得到想要的信息。

  寫操作: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):

 ?。?)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)檢測通信事件的發(fā)生??稍O(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對于EV_RING標(biāo)志的設(shè)置,WIN95是不會返回EV_RING事件的,因?yàn)閃IN95不檢測該事件。2設(shè)置EV_RXCHAR,可以檢測到字符到達(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,可能會出現(xiàn)錯誤,造成少讀字節(jié)數(shù),具體原因查看MSDN幫助??梢圆捎醚h(huán)讀的辦法,另外一個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)。

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

  (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:在通信中,超時是個很重要的考慮因素,因?yàn)槿绻跀?shù)據(jù)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(jī)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(shè)置分為兩步,首先設(shè)置 COMMTIMEOUTS結(jié)構(gòu)的五個變量,然后調(diào)用SetcommTimeouts()設(shè)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(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,應(yīng)該正確關(guān)閉串口,關(guān)閉串口比較簡單,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串口線程已經(jīng)退出,否則會引起誤操作,一般采用的辦法是使用事件驅(qū)動機(jī)制,啟動一事件,通知串口讀寫線程強(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,對串口的處理方式大致相似,無非就是通過串口收發(fā)數(shù)據(jù),對于通過串口接收到的數(shù)據(jù),交給上層軟件處理顯示,對于上層要發(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的初始化問題和讀寫串口等細(xì)節(jié)問題。串口通信應(yīng)用程序設(shè)計(jì)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(yàn)方式、數(shù)據(jù)位、停止位,傳遞給CreateFile()函數(shù)打開特定串口;其次,為了保護(hù)系統(tǒng)對串口的初始設(shè)置,調(diào)用 GetCommTimeouts()得到串口的原始超時設(shè)置;然后,初始化DCB對象,調(diào)用SetCommState() 設(shè)置DCB,調(diào)用SetCommTimeouts()設(shè)置串口超時控制;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(yīng)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(yù)定好的通信握手方式,正確檢測串口狀態(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,成功打開串口、DCB設(shè)置、超時設(shè)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(yōu)先級為普通。

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

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