Visual C++程序设计教程（第二版）课件：串口通信程序的开发

串口通信程序的开发

12.1串口通信的内部机制

应用程序经常要与外部设备进行通信，这种通信通常是通过一个标准的并行口和两个串行口进行的。外部设备主要是与并行口相连的打印机，与串口相连的调制解调器、鼠标以及其他与串口、并口相连的仪器设备。12.1.1Windows串行通信的工作原理

常用的DOS系统主要是工作在响应中断方式。PC机串行通信程序大多利用其BIOS块的INT14H中断，以查询串口的方式完成异步串行通信。 与DOS响应中断的工作方式不同，Windows是一个事件驱动的，并与设备无关的多用户操作系统。同时Windows禁止应用程序直接和硬件交互，程序员只能通过Windows提供的各类驱动程序来管理硬件。在这种情况下，Windows系统充当了应用程序与硬件之间的中介。12.1.2串行通信的操作方式下面介绍串行通信的几种操作方式：1.同步方式 同步方式中，读串口的函数试图在串口的接收缓冲区中读取规定数目的数据，直到规定数目的数据全部被读出或设定的超时时间已到时才返回。2.查询方式 查询方式，即一个进程中的某一线程定时地查询串口的接收缓冲区，如果缓冲区中有数据，就读取数据；若缓冲区中没有数据，该线程将继续执行，因此会占用大量的CPU时间，它实际上是同步方式的一种派生。3.异步方式 异步方式中，利用Windows的多线程结构，可以让串口的读写操作在后台进行，而应用程序的其他部分在前台执行。4.事件驱动方式 若对端口数据的响应时间要求较严格，可采用事件驱动方式。事件驱动方式通过设置事件通知，当所希望的事件发生时，Windows发出该事件已发生的通知，这与DOS环境下的中断方式很相似。12.1.3单线程与多线程下的串口通信通常可按以下四步实现串行通信：按协议的设置初始化并打开串行口，这样做就是通知Windows本应用程序需要这个串口，并封锁其他应用程序使它们不能使用此串口。配置这个串口。在串口上往返地传输数据，并在传输过程中进行校验。不需要此串口时，关闭串口。即释放串口以供其它应用程序使用。在这四个步骤中，主要的程序代码集中在第（3）步。12.2串口通信的实现12.2.1串口的初始化

在Win32位环境中，串口和其它通讯设备都作为文件处理。串口的打开、关闭、读取、写入所用到的函数与文件操作所用到的函数相同。 串口通讯程序以调用CreateFile()函数开始，该函数的返回值是一个通信资源句柄，在随后的其它端口操作中使用。 一旦当端口处于打开状态，就可以自动分配一个发送/接收缓冲区，当然也可以调用SetComm（）函数改变发送/接收缓冲区的大小。12.2.2串口的配置

当用CreateFile函数打开一个串行通信资源句柄时，系统将根据资源最近一次被打开时的设置，来初始化和配置资源。如果设备从没有被打开过，将使用系统的缺省值进行配置。 设备控制块（DeviceCentrolBlock，DCB）通过用户编程，就可以实现对串口的配置。串行口和串行通信驱动程序是通过一个数据结构进行配置的，这个数据结构被称为设备控制块(DeviceControlBlock)，简称DCB。DCB结构的成员，确定了资源配置的设置。12.2.3超时设置

通信资源句柄有一套影响读写操作的相关的超时参数，当一个超时后，就能引起各种操作的结束，即使指定数目的字符尚未读写完。在读写操作中发生超时并不作为错误处理。利用超时参数可以定义两种超时：间隔超时－当接收到相邻字符的时间间隔超过给定的毫秒数时，间隔超时将发生。从接收第一个字符开始计时，当接收到一个新的字符时重新开始计时。总量超时－当读写花费的时间操作超过计算出的毫秒数时，总量超时将发生。计时从I/O操作开始后立即进行。写操作只支持总量超时，读操作支持两种超时，可以单独使用或组合使用。 超时参数的设置可以用COMMTIMEOUTS结构实现。12.2.4串口的写操作

在串口配置成功后，下一步就可以进行读/写串口的操作了。写串口程序相对比较简单，调用WriteFile（）函数就可以实现。函数调用的一个例子如下：

WriteFile(hCom1,out,length,&nToWrite,&o);

其中hCom1是串口的句柄，out为指向存储写入数据的缓冲区，length表示要发送的数据长度，nToWrite为实际写入的字节数，&o为指向一个OVERLAPPED结构，使数据的写操作在后台进行。12.2.5

串口的读操作

实现读串口的关键在于判断何时去读才能读完全部的数据。首先用SetCommMask（）函数设置的事件掩码值为EV_CHAR，使WaitCommEvent（）函数能够在接收到一个字符，并放入输入缓冲区，从而退出等待。再利用ClearCommError（）函数得到一个COMSTAT结构，而其中在COMSTAT的成员变量cbInQue为接收缓冲区中实际的数据数。只要WaitCommEvent（）函数结束等待状态，程序就继续执行。下一步，判断输入缓冲区是否为零，如不是就可以开始读串口的操作。 读串口使用ReadFile（）函数，一个调用的例子如下：

ReadFile(hCom1，input，cs.cbInQue，&nBytesRead，&o)；12.2.5

串口的读操作（续）

在这里还使用了几个其它的函数，下面也将介绍：SetCommMask(hCom1,EV_RXCHAR);WaitCommEvent（hCom1，&dwEvent，NULL）；ClearCommError（hCom1，&dwError，&cs）；12.2.6关闭串口

在程序执行完，退回到Windows环境时，要关闭串口，以便其它程序能使用。关闭串口很简单，用下面函数实现：

CloseHandle(hCom1); //hCom1为串口的句柄。12.3串口通信程序举例

本节讲述一个具体的串口通信的实例，该实例是在工控以太网通信协议解密所用到的一个串口通信程序，这里实现的是通信协议解密的软件部分。 该软件设计的目的就是接收来自过程级和监控级两处发送的信号，也就是它们互答的通讯的协议。即该软件的功能在于从串口1和串口2接收数据，从串口1接收过程级的数据，从串口2接收监控级的数据。由于监控级和过程级的通信是突发或连续的，实时性较高，为了防止任何数据的丢失，这里将采用多线程技术。12.3.1建立基于对话框的程序

建立基于对话框的程序Eg12_1，删除对话框资源默认的一个静态控件和两个按钮控件。修改对话框资源的Properties属性。12.3.2添加控件在对话框资源上添加如下表12.1所示控件。12.3.3为控件建立相关联的成员变量如表12.2所示：

12.3.4建立按钮的消息响应函数voidCEg12_1Dlg::OnConfig(){ //TODO:Addyourcontrolnotificationhandlercodehere

COMMCONFIGcc; cc.dcb=dcb; if(!CommConfigDialog("com1",GetSafeHwnd(),&cc))return;

dcb=cc.dcb; SetCommState(hCom12,&dcb); }12.3.5重载对话框类的初始化函数OnInitDialog（）函数第一步，在初始化以前需要定义程序用到的结构和变量第二步，把串口的初始化、配置放在对话框类的OnInitDialog（）函数中。第三步，启动读线程。在初始化串口后，就要启动读线程进行监控串口。因此，把启动读线程程序放在了对话框类的OnInitDialog（）函数的最后。线程启动程序如下：voidCEg12_1Dlg::OnReceive(){//定义一个句柄，用于读线程。HWNDhWndread=GetSafeHwnd();//启动读线程.AfxBeginThread(ReadProc,hWndread,THREAD_PRIORITY_NORMAL);//在这里ReadProc就是读线程程序}第四步，加入用户自定义消息12.3.6程序运行结果运行程序，点击按钮“配置