计算机网络实验报告-4

PAGE15章名计算机网络实验报告实验一RS232串口电缆的制作[实验目的]了解RS232串口特性和引脚功能制作串口通信线缆[实验原理]rs-232-c：

RS-232C标准（协议）的全称是EIA-RS-232C标准，其中EIA(ElectronicIndustryAssociation)代表美国电子工业协会，RS（ecommededstandard）代表推荐标准，232是标识号，C代表RS232的最新一次修改（1969），在这之前，有RS232B、RS232A。。它规定连接电缆和机械、电气特性、信号功能及传送过程。常用物理标准还有有EIA�RS-232-C、EIA�RS-422-A、EIA�RS-423A、EIA�RS-485。这里只介绍EIA�RS-232-C（简称232，RS232）。例如，目前在IBMPC机上的COM1、COM2接口，就是RS-232C接口。RS232原理如图1-3。图1RS232接口电缆和引脚外观图2RS232引脚定义（DB9）RS232接口硬件握手方式[实验内容] 根据RS232接口标准制作RS232接口电缆。[习题与思考题]两台计算机通过RS232接口连接时，电缆如何制作？一、信号线的连接方法1.串口通信

串口间通信只要连接三条线就可以了，即收、发数据线和信息地线。在连接时，对

一台机来说是发送数据，对另一台机就是接收数据，所以收、发数据线要换接。串口间

通信具体有如下三种连接方法。(1)9芯对9芯串口

A机B机

2●←→●3

3●←→●2

5●←→●5(2针为发送针，3针为接收针，5针为CTS（CleartoSend），用来表示DCE已准备好接收DTE发来的数据

(2)9芯(A机)对25芯(B机)串口

A机B机

2●←→●3

3●←→●2

5●←→●7(3)25芯串口对25芯串口

A机B机

2●←→●3

3●←→●2

7●←→●72、并口通信

并口引脚只有10、11、12、13、15等5条输入线，所以在进行双机连接通信时，也

只能使用5条输出线，因此，两机并口间通信的连接法如下。

上述列出的数字是接头的引脚号，这些引脚号在串、并行端口上通常都有注明。由

于并口用5对线来进行数据传送，数据传输速度比用串口通信快得多，所以应尽量使用

并口连接，尤其是在需要在两机间进行大量数据传送时。二、连接线的制作

连接两台机器之间的连接线可以到电脑配件商店去购买。在购买时要弄清楚两边的

接头是针还是孔，通常连接两个并口用的是25针对25针的，而连接两个串口的是孔对孔

的。

连接线也可以自己制作。不管计算机上的插座是针还是孔，直接用导线进行连接是

比较困难的，造成接口处接触不良。这里推荐两种利用废旧鼠标的连接线制作串口连接

线和利用废旧打印机电缆线制作并口连接线的方法。

1.制作9芯串口连接线

鼠标器只用了串口9个引脚中的4个，就是引脚2、3、5、7。利用串口通信时，只需

要连接引脚2、3、5就可以了。鼠标器是一个容易损坏的器件，且损坏处主要是鼠标

头，其连线和接头一般不会坏。把两个报废的鼠标器的连线剪下来，可以发现在保护外

皮下有4条导线，其颜色为棕、黄、绿、白，分别对应引脚2、3、5、7。根据前面介绍

的连接方法，将两条鼠标器连线中的绿线对接，棕、黄线换接(即第一侧的棕线接第二

侧的黄线，而第一侧的黄线接第二侧的棕线)，白线不用。线接好后用胶布把接口处扎

好，一条9孔对9孔的串口连接线就做好了。用报废的鼠标连线制作串口连接线，方便实

用、省时经济，是一种废物利用的好方法。

2.制作并口连接线

用打印机电缆制作并口连接线也很方便。先将电缆的两头都拆开，把连接打印机的

一端线头都焊下来；然后以该电缆线的另一端的引脚号和线的颜色为依据，将焊下来的

相应颜色的导线按照前面介绍的并口连接法焊到一个25芯的D型插头的相应引脚上；最

后把连接机壳的地线焊接到D型插头上。这样，一条25芯并口对并口的连接电缆就做好

了。

3.制作25芯对25芯串口连接线

制作25芯对25芯串口连接线要用两个25孔的插头，还需一个废旧鼠标的连接线，根

据导线的颜色和前面介绍的连接法，将导线两端焊在相应的引脚上就可以了。实验二RS232串口通信程序的编写[实验目的]掌握串口通讯编程的编写实现两台计算机通过RS232通信[实验原理]1概述

在现代的各种实时监控系统和通信系统中，在Windows9X/NT下利用VC++对RS-232串口编程是常用的手段。Windows9X/NT是抢先式的多任务操作系统，程序对CPU的占用时间由系统决定。多任务指的是系统可以同时运行多个进程，每个进程又可以同时执行多个线程。进程是应用程序的运行实例，拥有自己的地址空间。每个进程拥有一个主线程，同时还可以建立其他的线程。线程是操作系统分配CPU时间的基本实体，每个线程占用的CPU时间由系统分配，系统不停的在线程之间切换。进程中的线程共享进程的虚拟地址空间，可以访问进程的资源，处于并行执行状态，这就是多线程的基本概念。

2VC++对多线程的支持

使用MFC开发是较普遍的VC++编程方法。在VC++6.0下，MFC应用程序的线程由CWinThread对象表示。VC++把线程分为两种：用户界面线程和工作者线程。用户界面线程能够提供界面和用户交互，通常用于处理用户输入并相应各种事件和消息；而工作者线程主要用来处理程序的后台任务。

程序一般不需要直接创建CWinThread对象，通过调用AfxBeginThread()函数就会自动创建一个CWinThread对象，从而开始一个进程。创建上述的两种线程都利用这个函数。

线程的终止取决于下列事件之一：线程函数返回；线程调用ExitThread()退出；异常情况下用线程的句柄调用TerminateThread()退出；线程所属的进程被终止。

3多线程在串口通信中的应用

3.1串口通信对线程同步的要求

因为同一进程的所有线程共享进程的虚拟地址空间，而在Windows9X/NT系统下线程是汇编级中断，所以有可能多个线程同时访问同一个对象。这些对象可能是全局变量，MFC的对象，MFC的API等。串口通信的几个特点决定了必须采用措施来同步线程的执行。

串口通信中，对于每个串口对象，只有一个缓冲区，发送和接收都要用到，必须建立起同步机制，使得在一个时候只能进行一种操作，否则通信就会出错。

进行串口通信处理的不同线程之间需要协调运行。如果一个线程必须等待另一个线程结束才能运行，则应该挂起该线程以减少对CPU资源的占用，通过另一进程完成后发出的信号(线程间通信)来激活。

VC++提供了同步对象来协调多线程的并行，常用的有以下几种：

CSemaphore：信号灯对象，允许一定数目的线程访问某个共享资源，常用来控制访问共享资源的线程数量。

Cmutex：互斥量对象，一个时刻至多只允许一个线程访问某资源，未被占用时处于有信号状态，可以实现对共享资源的互斥访问。

CEvent：事件对象，用于使一个线程通知其他线程某一事件的发生，所以也可以用来封锁对某一资源的访问，直到线程释放资源使其成为有信号状态。适用于某一线程等待某事件发生才能执行的场合。

CCriticalSection：临界区对象，将一段代码置入临界区，只允许最多一个线程进入执行这段代码。一个临界区仅在创建它的进程中有效。

3.2等待函数

Win32API提供了能使线程阻塞其自身执行的等待函数，等待其监视的对象产生一定的信号才停止阻塞，继续线程的执行。其意义是通过暂时挂起线程减少对CPU资源的占用。在某些大型监控系统中，串口通信只是其中事务处理的一部分，所以必须考虑程序执行效率问题，当串口初始化完毕后，就使其处于等待通信事件的状态，减少消耗的CPU时间，提高程序运行效率。

常用的等待函数是WaitForSingleObject()和WaitForMultipleObjects()，前者可监测单个同步对象，后者可同时监测多个同步对象。

3.3串口通信的重叠I/O方式

MFC对于串口作为文件设备处理，用CreateFile()打开串口，获得一个串口句柄。打开后SetCommState()进行端口配置，包括缓冲区设置，超时设置和数据格式等。成功后就可以调用函数ReadFile()和WriteFile()进行数据的读写，用WaitCommEvent()监视通信事件。CloseHandle()用于关闭串口。

在ReadFile()和WriteFile()读写串口时，可以采取同步执行方式，也可以采取重叠I/O方式。同步执行时，函数直到执行完毕才返回，因而同步执行的其他线程会被阻塞，效率下降；而在重叠方式下，调用的读写函数会立即返回，I/O操作在后台进行，这样线程就可以处理其他事务。这样，线程可以在同一串口句柄上实现读写操作，实现"重叠"。

使用重叠I/O方式时，线程要创建OVERLAPPED结构供读写函数使用，该结构最重要的成员是hEvent事件句柄。它将作为线程的同步对象使用，读写函数完成时hEvent处于有信号状态，表示可进行读写操作；读写函数未完成时，hEvent被置为无信号。4程序关键代码的实现

程序专门建立了一个串口通信类，下面给出关键成员函数的核心代码。BOOLInitCommfile://串口初始化，这里只给出关键步骤的代码，下同

{

HANDLEm_hComm;

COMMTIMEOUTSm_CommTimeouts;

m_hComm=CreateFile("COM1",file://在这里只使用串口1

GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,file://打开类型为可读写

0,file://以独占模式打开串口

NULL,file://不设置安全属性

OPEN_EXISTING,

FILE_FLAG_OVERLAPPED,file://重叠I/O方式

0);

if(m_hComm==INVALID_HANDLE_VALUE)file://打开不成功

{returnFALSE;}

m_CommTimeouts.ReadIntervalTimeout=1000;

file://进行超时设置，读者应根据自己的实际需要设置

m_CommTimeouts.ReadTotalTimeoutMultiplier=500;

m_CommTimeouts.ReadTotalTimeoutConstant=5000;

m_CommTimeouts.WriteTotalTimeoutMultiplier=500;

m_CommTimeouts.WriteTotalTimeoutConstant=5000;

if(!SetCommTimeouts(m_hComm,&m_CommTimeouts))

{CloseHandle(m_hComm);

returnFALSE;}

PurgeComm(m_hComm,PURGE_RXCLEAR|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXABORT|PURGE_TXABORT);file://清缓冲

returnTRUE;

}

以上是专门针对COM1的初始化，如果要利用同一函数对不同串口初始化，则要在初始化前先进入代码临界区，以保证在某一时刻只进行一个串口的初始化。

在串口初始化成功后，就可以建立监控线程处理串口通信事件。下面是该线程的关键代码。UINTCommThread(LPVOIDpParam)file://用于监控串口的工作者线程

{

BOOLbResult=FALSE;

if(m_hComm)file://查看端口是否打开，这里m_hComm同上，作者在这里做了简化

PurgeComm(m_hComm,PURGE_RXCLEAR|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXABORT|PURGE_TXABORT);

for(;;)file://只要线程运行，就处于监视端口行为的无限循环

{

bResult=WaitCommEvent(m_hComm,&Event,&m_ov);

file://m_ov是OVERLAPPED类型的成员变量

if(!bResult)

{file://进行出错处理}

else

{

Event=WaitForMultipleObjects(4,m_hEvent,FALSE,INFINITE);

file://无限等待设定的事件发生，数组m_hEvent根据需要定义了须响应的接收，发送，关闭端口事件和OVERLAPPED类型的hEvent事件

switch(Event)

{file://读写事件的响应处理过程，在此略}

}

return0;

}

这样监控主程序就可以使用AfxBeginThread()函数来产生CommThread串口监控线程。如果要实现对所有端口的同时监控，可以分别对端口建立监控线程。

5小结

作为一个机房监控系统的组成部分，本串口通信程序在VC++6.0下编译通过，在使用windows98/NT的局域网里运行良好。[实验内容]采用VC或BCB编写串口通信程序，并应用串口调试助手测试程序的有效性。[习题与思考题]1、如何应用软件的方法实现两台计算机通过RS232接口的握手。该实验采用模拟串口通信的方式，在一台电脑上虚拟出两台机器通过串口连接的状态，再通过串口通信软件来实现两台机器之间的通信。虚拟设备软件：VirtualSerialPortDriver6.9调试软件：串口调试助手V2.2实现结果