Win32串口编程学习手册.doc

以下的东西是我在阅读 Communications Programming for Windows 95 时做的一点笔记, 所以在 topic 上大致上都和这书上的第三章一样. 一些 structure 和 API 的宣告都是 copy from VC 5.0 的 on-line help. 这些东西主要谈的是如何在 Win32 的平台下对 serial port 的通讯. 可能可以带来帮助的是那些了解 serial port 的通讯, 但是不清楚在 Win32 平台究竟有那些 API 可用的 programer （就像我? :p） 我只是做做整理罢了, 更清楚的内容可能要再翻翻 on-line help 或是书本. 如果你要尝试在 Win32 下做像是对 modem 做控制（例如拨号, 通讯）的程序, 但是对于 serial port 并不了解, 那你应该再去找一本有讲到这些东西的书看看.1.开启一个 Serial Port利用一般开启档案的 CreatFile（） 即可开启 serial port deviceHANDLE CreateFile（LPCTSTR lpFileName, / pointer to name of the fileDWORD dwDesiredAccess, / access （read-write） modeDWORD dwShareMode, / share modeLPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes, / pointer to security attributesDWORD dwCreationDistribution, / how to createDWORD dwFlagsAndAttributes, / file attributesHANDLE hTemplateFile / handle to file with attributes to copy）;用 CreateFile（） API.lpFileName 为 COM1 或是 COM2dwDersiredAccess 一般为 GENERIC_READ|GENERIC_WRITEdwShareMode 必须为 0, 即不能共享, 但同一个 process 中的不同 thread 在一开启之后就可以共享.lpSecurityAttributes 一般为 NULLdwCreateionDistributon 在这里必须为 OPEN_EXISTINGdwFlagsAndAttributes 定义了开启的属性, 若是设成 FILE_FLAG_OVERLAPPED 则可使用异步的 I/O.hTemplateFile 必须为 NULL传回档案 handle设定 Serial Port 传送及接收缓冲区的大小在开启完 serial port 之后, 可以藉由呼叫 SetupComm（） 来进行配置传送时的缓冲区及接收时的缓冲区. 如果没有呼叫 SetupComm（） 的话, Win95 会配置内定的缓冲区.BOOL SetupComm（HANDLE hFile, / handle of communications deviceDWORD dwInQueue, / size of input bufferDWORD dwOutQueue / size of output buffer）;2.关闭 Serial Port file利用一般的 CloseHandle（） 即可.BOOL CloseHandle（HANDLE hObject / handle to object to close）3.取得 Seial Port 的信息在 Win32 里头, 将一些通讯时会用到的信息用 COMMPROP 这个结构来表示. （当然不仅仅是 Serial Port） 可以用 GetCommProperties（） 来取得:BOOL GetCommProperties（HANDLE hFile, / handle of communications deviceLPCOMMPROP lpCommProp / address of communications properties structure）;COMMPROP 长的像这个样子:typedef struct _COMMPROP / cmmpWORD wPacketLength; / packet size, in bytesWORD wPacketVersion; / packet versionDWORD dwServiceMask; / services implementedDWORD dwReserved1; / reservedDWORD dwMaxTxQueue; / max Tx bufsize, in bytesDWORD dwMaxRxQueue; / max Rx bufsize, in bytesDWORD dwMaxBaud; / max baud rate, in bpsDWORD dwProvSubType; / specific provider typeDWORD dwProvCapabilities; / capabilities supportedDWORD dwSettableParams; / changable parametersDWORD dwSettableBaud; / allowable baud ratesWORD wSettableData; / allowable byte sizesWORD wSettableStopParity; / stop bits/parity allowedDWORD dwCurrentTxQueue; / Tx buffer size, in bytesDWORD dwCurrentRxQueue; / Rx buffer size, in bytesDWORD dwProvSpec1; / provider-specific dataDWORD dwProvSpec2; / provider-specific dataWCHAR wcProvChar1; / provider-specific data COMMPROP;在这里, lpCommProp 需要 programmer 自行配置空间. 有趣的问题是, 系统在这个结构之后会需要额外的空间. 但是配置者也就是 programmer 却不知道系统会需要多少. 很简单的做法是配置一大块绝对会够的空间. 另一个聪明的做法是执行两次 GetCommProperties（） , 第一次只配置 sizeof（COMMPROP） 这么大的空间, 因为还没有开始执行一些动作, 所以系统并不会尝试着在后面填东西, 所以不会出问题. 接着执行第一次的 GetCommProperties（）, 得到结果, 取出结构中的 wPacketLength, 这个 member 代表实际上需要的大小, 然后依据这个大小重新配置一个新的. 这样的话 , 就不会有浪费任何空间的问题了.至于上述 COMMPROP 结构的成员所代表的意思, on-line help 中应该写的都满清楚的 .4.设定及取得通讯状态 你可以利用 COMMPROP 来取得一些状态, 但是当你想改变目前的设定时你需要两个 API 来完成:BOOL GetCommState（HANDLE hFile, / handle of communications deviceLPDCB lpDCB / address of device-control block structure）;BOOL SetCommState（HANDLE hFile, / handle of communications deviceLPDCB lpDCB / address of device-control block structure）;你可以用 GetCommState（） 来取得目前 Serial Port 的状态, 也可以用 SetCommState（） 来设定 Serial Port 的状态.DCB 的结构就请自行翻阅 help 啰.另外, programmer 最常控制的几个设定就是 baud rate, parity method, data bits, 还有 stop bit. BuildCommDCB（） 提供了对于这几个常见设定的控制.BOOL BuildCommDCB（LPCTSTR lpDef, / pointer to device-control stringLPDCB lpDCB / pointer to device-control block）;lpDef 长的像这样: baud=2400 parity=N data=8 stop=15.通讯设定对话盒Win32 API 中提供了一个开启通讯设定对话盒的 API: CommConfigDialog（）, 当呼叫这个 API 时, 会蹦现一个可供设定 Baud Rate, Data Bits, Parity . 等信息的对话盒, programmer 可以利用它来让使用者设定一些信息, 并且取得结果.BOOL CommConfigDialog（LPTSTR lpszName, / pointer to device name stringHWND hWnd, / handle to windowLPCOMMCONFIG lpCC / pointer to comm. configuration structure）;其中 lpCC 被用来存放设定值的结果.typedef struct _COMM_CONFIG DWORD dwSize;WORD wVersion;WORD wReserved;DCB dcb;DWORD dwProviderSubType;DWORD dwProviderOffset;DWORD dwProviderSize;WCHAR wcProviderData1; COMMCONFIG, *LPCOMMCONFIG;在我们呼叫 CommConfigDialog（） 之前, dwSize 要设为 sizeof（COMMCONFIG）, wVersion 的值在这边似乎不重要（我不清楚, VC5 的 on-line help 说可以设为 1, 我手中的 book 的范例是设为 0x100）, 呼叫完 CommConfigDialog（） 之后, 成员 dcb 中的 BaudRate, ByteSize, StopBits, Parity 就是使用者的设定.6.Timeout 的机制因为传输时并不会维持一个绝对稳定的速率. 因为传输品质的关系, programer 会需要 timeout 的机制来协助他们做一些控制. 在 Win32 通讯 Timeout 的机制中, timeout 的性质共分为两类, 先来看看 COMMTIMEOUTS 这个结构:typedef struct _COMMTIMEOUTS / ctmoDWORD ReadIntervalTimeout;DWORD ReadTotalTimeoutMultiplier;DWORD ReadTotalTimeoutConstant;DWORD WriteTotalTimeoutMultiplier;DWORD WriteTotalTimeoutConstant; COMMTIMEOUTS,*LPCOMMTIMEOUTS;programmer 可以利用 GetCommTimeouts（） 和 SetCommTimeouts（） 来读取或是设定目前的 timeout 值.BOOL GetCommTimeouts（HANDLE hFile, / handle of communications deviceLPCOMMTIMEOUTS lpCommTimeouts / address of comm. time-outs structure）;BOOL SetCommTimeouts（HANDLE hFile, / handle of communications deviceLPCOMMTIMEOUTS lpCommTimeouts / address of communications time-out structure）;第一种 timeout 的机制称为 interval timeout, 从字面上的意义很容易可以理解这种 timeout 的机制是读取字符之间的间隔时间的 timeout, 只有读取字符时才能够使用interval timeout. 也就是在这个结构中的 ReadIntervalTimeout, 单位为 ms, 当读取完一个字符后, 超过了 ReadIntervalTimeout 的值, 却还没有读到下一个字符时, timeout 就发生了.第二种 timeout 的机制称为 total timeout, 顾名思义即是传输的总时间的 timeout . 在这种 timeout 的机制下, Win32 提供了一个具有弹性的方式来设定 total timeout. 以读取的 total timeout 为例, 利用 ReadTotalTimeoutMultiplier 和 ReadTotalTimeoutConstant 构成了一个线性的上限值. 什么意思呢? 实际上的 total timeout 应该是这样的一个式子:ReadTotalTimeout = ReadTotalTimeOutMultiplier*BytesToRead+ReadTotalTimeoutConstantWriteTotalTimeout 用同样的公式来计算. 这样的话, 不仅可以用一个固定的值来做为 timeout 值, 也可以用条线来做为 timeout 的值, 而随着要读取或是要写的 bytes 数而变动.如果不想使用 timeout, 就把 COMMTIMEOUTS 里头的资料成员都填为 0.如果你将 ReadIntervalTimeout 设为 MAXDWORD, 且将 ReadTotalTimeOutMultiplier 和 ReadTotalTimeoutConstant 都设为 0 的话, 那么读取时, 如果 receive queue 里头并没有资料, 读取的动作将会马上返回, 而不会停滞在读取的动作.这里有一个和 BuildCommDCB（） 很像的 API 叫 BuildCommDCBAndTimeouts（）:BOOL BuildCommDCBAndTimeouts（LPCTSTR lpDef, / pointer to the device-control stringLPDCB lpDCB, / pointer to the device-control blockLPCOMMTIMEOUTS lpCommTimeouts / pointer to comm. time-out structure）;lpDef 一样是控制字符串, 可以给像 BuildCommDCB（） 中的 lpDef 那样格式的字符串, 但是多了 TO=XXX 这个设定. 如果 TO=ON, 这个 API 会依据 lpCommTimeouts 里头的值来设定读和写的 timeout 值. 如果 TO=OFF, 则会设定这个 device 没有 timeout. 如果是 ON 和 OFF 之外的其它值, 则 lpCommTimeouts 的设定将会被忽略.对了, 在设定完 timeout 值之后, 记得要检查 COMMPROP 里的 dwProvCapabilities 中的 PCF_INTTIMEOUTS 和 PCF_TOTALTIMEOUTS 两个 flags 是否有被 set, 以确认 interval timeout 和 total timeout 是否有支持.7.读取资料 从 serial port 里头读取资料就跟读取一般的档案一样, 使用 ReadFile（） 来达成.BOOL ReadFile（HANDLE hFile, / handle of file to readLPVOID lpBuffer, / address of buffer that receives dataDWORD nNumberOfBytesToRead, / number of bytes to readLPDWORD lpNumberOfBytesRead, / address of number of bytes readLPOVERLAPPED lpOverlapped / address of structure for data）;要注意的是, nNumberOfBytesToRead 设定的是一次最多的读取量, 很有可能所读取的值（检查 lpNumberOfBytesRead）小于这个值. 通常在错误发生或是 timeout 发生时这个 API 就会返回.PurgeComm（） 这个 API 可以用来终止目前正在进行的读或写的动作, 也可以 flush 掉 I/O buffer 内等待读或写的资料.BOOL PurgeComm（HANDLE hFile, / handle of communications resourceDWORD dwFlags / action to perform）;其中 dwFlags 共有四种 flags:PURGE_TXABORT: 终止目前正在进行的（背景）写入动作PURGE_RXABORT: 终正目前正在进行的（背景）读取动作PURGE_TXCLEAR: flush 写入的 bufferPURGE_TXCLEAR: flush 读取的 buffer而使用 FlushFileBuffers（） 可以确保所有的资料都被送出, 这个 API 才会返回.另外一个有趣的 API 是 ClearCommError（）, 从字面上的意思看来, 它是用来清除错误情况用的, 但是实际上它还可以拿来取得目前通讯设备的一些信息.BOOL ClearCommError（HANDLE hFile, / handle to communications deviceLPDWORD lpErrors, / pointer to variable to receive error codesLPCOMSTAT lpStat / pointer to buffer for communications status）;呼叫这个 API 之后, 关于通讯设备的一些信息会被储存在 lpStat 中, COMSTAT 的结构如下:typedef struct _COMSTAT / cstDWORD fCtsHold : 1; / Tx waiting for CTS signalDWORD fDsrHold : 1; / Tx waiting for DSR signalDWORD fRlsdHold : 1; / Tx waiting for RLSD signalDWORD fXoffHold : 1; / Tx waiting, XOFF char recdDWORD fXoffSent : 1; / Tx waiting, XOFF char sentDWORD fEof : 1; / EOF character sentDWORD fTxim : 1; / character waiting for TxDWORD fReserved : 25; / reservedDWORD cbInQue; / bytes in input bufferDWORD cbOutQue; / bytes in output buffer COMSTAT, *LPCOMSTAT藉由 fCtsHold, fDsrHold, fRlsdHold, fXoffHold, fXoffSent 可以知道目前因为什么因素而使通讯阻碍住了.（ 跟 handshaking 和 flow control 有关） cbInque 和 cbOutQue 则可以显示出还有多少 bytes 在读取或是写入 queue 中.8.写入资料和读取资料一样, programmer 可以使用 WriteFile（） 来将资料写入 serial port.BOOL WriteFile（HANDLE hFile, / handle to file to write toLPCVOID lpBuffer, / pointer to data to write to fileDWORD nNumberOfBytesToWrite, / number of bytes to writeLPDWORD lpNumberOfBytesWritten, / pointer to number of bytes writtenLPOVERLAPPED lpOverlapped / pointer to structure needed for overlapped I/O）;关于通讯设备的写入有三个很有趣的 API, 它们分别是 SetCommBreak（）, ClearCommBreak, 和 TransmitCommChar（）.BOOL SetCommBreak（HANDLE hFile / handle of communications device）;BOOL ClearCommBreak（HANDLE hFile / handle to communications device）;BOOL TransmitCommChar（HANDLE hFile, / handle of communications devicechar cChar / character to transmit）;SetCommBreak（） 是用来暂停目前的传输作业, 它会使 buffer 中的资料都不再被送出, 这个时候, program 可以去做些杂七杂八的事, 之后, 再利用 ClearCommBreak（） 回复传输作业.TransmitCommChar（） 是用来立即性的赶在所有 buffer 数据被送出去之前, 传输一个字符的数据出去, 即使 buffer 中还有资料. 换句话说, 这个字符有最高的优先权被送出去.9.事件驱动式的 I/O在 Win32 里头, 对于通讯设备的 I/O 可以用像是事件驱动式的方法来达成. 主要是利用一个叫 WaitCommEvent（） 的 API. 呼叫这个 API 之后, 会一直 block 到设定的事件发生之后才会返回. 我们先来看看如何设定事件, 再回过头来看 WaitCommEvent（） .programer 可以用 GetCommMask（） 和 SetCommMask（） 来取得或是设定目前设定的通讯事件.BOOL GetCommMask（HANDLE hFile, / handle of communications deviceLPDWORD lpEvtMask / address of variable to get event mask）;BOOL SetCommMask（HANDLE hFile, / handle of communications deviceDWORD dwEvtMask / mask that identifies enabled events）;可以设定的事件有 EV_BREAK, EV_CTS, EV_DSR, EV_ERR, EV_RING, EV_RLSD, EV_RXCHAR, EV_RXFLAG, EV_TXEMPTY.（其意义请自行参考 help）, 当然, 你可以把它们 or 起来成为组合的事件.在设定完想要处理的事件之后, 可以使用 WaitCommEvent（）BOOL WaitCommEvent（HANDLE hFile, / handle of communications deviceLPDWORD lpEvtMask, / address of variable for event that occurredLPOVERLAPPED lpOverlapped, / address of overlapped structure）;WaitCommEvent（） 会一直 block 到你所设定的通讯事件发生为止. 所以当 WaitCommEvent（） 返回时, 你可以由 lpEvtMask 取得究竟是那一事件发生, 再来决定要如何处理.举例来说, 可以用 SetCommMask（） 设定事件为 EV_RXCHAR, 那么在呼叫 WaitCommEvent（） 时, 它会等到有字符可供读取时才会返回, 那么在它返回之后, 可以检查一下 lpEvtMask 中是否 set 了 EV_RXCHAR, 如果是的话就可以用 ReadFile（） 去读取. 这样的话, 可以避免掉某些情形之下, 需要做 polling 所引起效率不彰的问题.10.错误的处理前面提过的 ClearnCommError（） 可以用来取得目前发生错误的原因.（请参见 help）11.硬件的控制命令Win32 中提供了 EscapeCommFunction（） 允许 programer 对几个硬件讯号做控制.BOOL EscapeCommFunction（HANDLE hFile, / handle to communications deviceDWORD dwFunc / extended function to perform）;其中 dwFunc 可以是:CLRDTR : 让 DTR OFFCLRRTS : 让 RTS OFFSETDTR : 让 DTR ONSETRTS : 让 RTS ONSETXOFF : 仿真 接收到 XOFF 字符SETXON : 仿真 接收到 XON 字符SETBREAK : 和 SetCommBreak（） 的意思相同CLRBREAK : 和 ClearCommBreak（） 的意思相同Win32串口编程金贝贝 一、基本知识 Win32下串口通信与16位串口通信有很大的区别。在Win32下，可以使用两种编程方式实现串口通信，其一是调用的Windows的API函数，其二是使用ActiveX控件。使用API 调用，可以清楚地掌握串口通信的机制，熟悉各种配置和自由灵活采用不同的流控进行串口通信。下面介绍串口操作的基本知识。 打开串口：使用CreateFile()函数，可以打开串口。有两种方法可以打开串口，一种是同步方式（NonOverlapped）,另外一种异步方式（Overlapped）。使用Overlapped打开时，适当的方法是： 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）结构定义了串口通信设备的控制设置。许多重要设置都是在DCB结构中设置的，有三种方式可以初始化DCB。 (1)通过GetCommState()函数得DCB的初始值，其使用方式为： DCB dcb = 0;if (!GetCommState(hComm, dcb)/ Error getting current DCB settingselse/ DCB is ready for use.(2)用BuildCommDCB()函数初始化DCB结构，该函数填充 DCB的波特率、奇偶校验类型、数据位、停止位。对于流控成员函数设置了缺省值。其用法是： DCB dcb;FillMemory(dcb, sizeof(dcb), 0);dcb.DCBlength = sizeof(dcb);if (!BuildCommDCB(“9600,n,8,1, dcb) / Couldnt build the DCB. Usually a problem/ with the communications specification string.return FALSE;else/ DCB is ready for use.(3)用SetCommState()函数手动设置DCB初值。用法如下： DCB dcb;FillMemory(dcb, sizeof(dcb), 0);if (!GetCommState(hComm, dcb) / get current DCB/ Error in GetCommStatereturn 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.手动设置DCB值时，DCB的结构的各成员的含义，可以参看MSDN帮助。 2.流控设置 硬件流控：串口通信中的硬件流控有两种，DTE/DSR方式和RTS/CTS方式，这与DCB结构的初始化有关系，DCB结构中的OutxCtsFlow、 fOutxDsrFlow、fDsrSensitivity、fRtsControl、fDtrControl几个成员的初始值很关键，不同的值代表不同流控，也可以自己设置流控，但建议采用标准流行的流控方式。采用硬件流控时，DTE、DSR、RTS、CTS的逻辑位直接影响到数据的读写及收发数据的缓冲区控制。 软件流控：串口通信中采用特殊字符XON和XOFF作为控制串口数据的收发。与此相关的DCB成员是：fOut、fInX、XoffChar、XonChar、 XoffLim和XonLim。具体含义参见MSDN帮助。 串口读写操作：串口读写有两种方式：同步方式（NonOverlapped）和异步方式（Overlapped）。同步方式是指必须完成了读写操作，函数才返回，这可能造成程序死掉，因为如果在读写时发生了错误，永远不返回就会出错，可能线程将永远等待在那儿。而异步方式则灵活得多，一旦读写不成功，就将读写挂起，函数直接返回，可以通过GetLastError函数得知读写未成功的原因，所以常常采用异步方式操作。 读操作：ReadFile()函数用于完成读操作。异步方式的读操作为： 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); 如果读操作被挂起，可以调用WaitForSingleObject()函数或WaitForMuntilpleObjects()函数等待读操作完成或者超时发生，再调用 GetOverlappedResult()得到想要的信息。 写操作：与读操作相似，故不详述，调用的API函数是： WriteFile函数。 串口状态： （1）通信事件：用SetCommMask()函数设置想要得到的通信事件的掩码，再调用WaitCommEvent()函数检测通信事件的发生。可设置的通信事件标志（即SetCommMask()函数所设置的掩码）可以有EV_BREAK、EV_CTS、EV_DSR、 EV_ERR、EV_RING、EV_RLSD、EV_RXCHAR、EV_RXFLAG、EV_TXEMPTY。 注意：1对于EV_RING标志的设置，WIN95是不会返回EV_RING事件的，因为WIN95不检测该事件。2设置EV_RXCHAR，可以检测到字符到达，但是在绑定此事件和ReadFile()函数一起读取串口接收数据时，可能会出现错误，造成少读字节数，具体原因查看MSDN帮助。可以采用循环读的办法，另外一个比较好的解决办法是调用ClearCommError()函数，确定在一次读操作中在缓冲区中等待被读的字节数。 （2）错误处理