串口通讯.docx

1、串口通讯串行通信的基本原理及用MFC实现串口通信编程vc+技术在Windows应用程序的开发中，我们常常需要面临与外围数据源设备通信的问题。计算机和单片机（如MCS-51）都具有串行通信口，可以设计相应的串口通信程序，完成二者之间的数据通信任务。实际工作中利用串口完成通信任务的时候非常之多。已有一些文章介绍串口编程的文章在计算机杂志上发表。但总的感觉说来不太全面，特别是介绍32位下编程的更少，且很不详细。笔者在实际工作中积累了较多经验,结合硬件、软件，重点提及比较新的技术，及需要注意的要点作一番探讨。希望对各位需要编写串口通信程序的朋友有一些帮助。一串行通信的基本原理串行端口的本质功能是作为C

2、PU和串行设备间的编码转换器。当数据从 CPU经过串行端口发送出去时，字节数据转换为串行的位。在接收数据时，串行的位被转换为字节数据。在Windows环境（Windows NT、Win98、Windows2000）下，串口是系统资源的一部分。应用程序要使用串口进行通信，必须在使用之前向操作系统提出资源申请要求（打开串口），通信完成后必须释放资源（关闭串口）。串口通信程序的流程如下图：二串口信号线的接法一个完整的RS-232C接口有22根线，采用标准的25芯插头座（或者9芯插头座）。25芯和9芯的主要信号线相同。以下的介绍是以25芯的RS-232C为例。主要信号线定义： 2脚：发送数据TXD；

3、3脚：接收数据RXD； 4脚：请求发送RTS； 5脚：清除发送CTS； 6脚：数据设备就绪DSR；20脚：数据终端就绪DTR； 8脚：数据载波检测DCD；1脚：保护地； 7脚：信号地。电气特性：数据传输速率最大可到20K bps,最大距离仅15m.注：看了微软的MSDN 6.0，其Windows API中关于串行通讯设备（不一定都是串口RS-232C或RS-422或RS-449）速率的设置，最大可支持到RS_256000，即256K bps! 也不知道到底是什么串行通讯设备？但不管怎样，一般主机和单片机的串口通讯大多都在9600 bps,可以满足通讯需求。接口的典型应用：大多数计算机应用系统与

4、智能单元之间只需使用3到5根信号线即可工作。这时，除了TXD、RXD以外，还需使用RTS、CTS、DCD、DTR、DSR等信号线。（当然，在程序中也需要对相应的信号线进行设置。）以上接法，在设计程序时，直接进行数据的接收和发送就可以了，不需要对信号线的状态进行判断或设置。（如果应用的场合需要使用握手信号等，需要对相应的信号线的状态进行监测或设置。）三16位串口应用程序的简单回顾16位串口应用程序中，使用的16位的Windows API通信函数: OpenComm() 打开串口资源，并指定输入、输出缓冲区的大小（以字节计）； CloseComm() 关闭串口; 例：int idComDev;id

5、ComDev = OpenComm(COM1, 1024, 128);CloseComm(idComDev); BuildCommDCB() 、setCommState()填写设备控制块DCB，然后对已打开的串口进行参数配置; 例：DCB dcb;BuildCommDCB(COM1:2400,n,8,1, &dcb);SetCommState(&dcb); ReadComm 、WriteComm()对串口进行读写操作，即数据的接收和发送. 例：char *m_pRecieve; int count; ReadComm(idComDev,m_pRecieve,count); Char wr30;

6、 int count2; WriteComm(idComDev,wr,count2);16位下的串口通信程序最大的特点就在于：串口等外部设备的操作有自己特有的API函数；而32位程序则把串口操作（以及并口等）和文件操作统一起来了，使用类似的操作。四在MFC下的32位串口应用程序32位下串口通信程序可以用两种方法实现：利用ActiveX控件；使用API 通信函数。使用ActiveX控件，程序实现非常简单，结构清晰，缺点是欠灵活；使用API 通信函数的优缺点则基本上相反。以下介绍的都是在单文档（SDI）应用程序中加入串口通信能力的程序。 使用ActiveX控件：VC+ 6.0提供的MSComm控件

7、通过串行端口发送和接收数据，为应用程序提供串行通信功能。使用非常方便，但可惜的是，很少有介绍MSComm控件的资料。在当前的Workspace中插入MSComm控件。 Project菜单-Add to Project-Components and Controls-Registered ActiveX Controls-选择Components: Microsoft Communications Control, version 6.0 插入到当前的Workspace中。结果添加了类CMSComm(及相应文件：mscomm.h和mscomm.cpp )。在MainFrm.h中加入MSComm控

8、件。protected: CMSComm m_ComPort;在Mainfrm.cpp:OnCreare()中：DWORD style=WS_VISIBLE|WS_CHILD; if (!m_ComPort.Create(NULL,style,CRect(0,0,0,0),this,ID_COMMCTRL)TRACE0(Failed to create OLE Communications Control );return -1; / fail to create.初始化串口m_ComPort.SetCommPort(1);/选择COM?m_ComPort. SetInBufferSize(1

9、024); /设置输入缓冲区的大小，Bytesm_ComPort. SetOutBufferSize(512); /设置输入缓冲区的大小，Bytes/if(!m_ComPort.GetPortOpen() /打开串口m_ComPort.SetPortOpen(TRUE);m_ComPort.SetInputMode(1); /设置输入方式为二进制方式m_ComPort.SetSettings(9600,n,8,1); /设置波特率等参数m_ComPort.SetRThreshold(1); /为1表示有一个字符引发一个事件 m_ComPort.SetInputLen(0);捕捉串口事项。MSC

10、omm控件可以采用轮询或事件驱动的方法从端口获取数据。我们介绍比较使用的事件驱动方法：有事件（如接收到数据）时通知程序。在程序中需要捕获并处理这些通讯事件。在MainFrm.h中：protected:afx_msg void OnCommMscomm();DECLARE_EVENTSINK_MAP()在MainFrm.cpp中：BEGIN_EVENTSINK_MAP(CMainFrame,CFrameWnd )ON_EVENT(CMainFrame,ID_COMMCTRL,1,OnCommMscomm,VTS_NONE) /映射ActiveX控件事件END_EVENTSINK_MAP()串口读

11、写. 完成读写的函数的确很简单，GetInput()和SetOutput()就可。两个函数的原型是：VARIANT GetInput()；及 void SetOutput(const VARIANT& newValue);都要使用VARIANT类型（所有Idispatch:Invoke的参数和返回值在内部都是作为VARIANT对象处理的）。无论是在PC机读取上传数据时还是在PC机发送下行命令时，我们都习惯于使用字符串的形式（也可以说是数组形式）。查阅VARIANT文档知道，可以用BSTR表示字符串，但遗憾的是所有的BSTR都是包含宽字符，即使我们没有定义_UNICODE_UNICODE也是这样

12、！ WinNT支持宽字符, 而Win95并不支持。为解决上述问题，我们在实际工作中使用CbyteArray，给出相应的部分程序如下：void CMainFrame:OnCommMscomm() VARIANT vResponse; int k;if(m_commCtrl.GetCommEvent()=2) k=m_commCtrl.GetInBufferCount(); /接收到的字符数目if(k0) vResponse=m_commCtrl.GetInput(); /readSaveData(k,(unsigned char*) vResponse.parray-pvData); / 接收到

13、字符，MSComm控件发送事件 。 / 处理其他MSComm控件void CMainFrame:OnCommSend() 。 / 准备需要发送的命令，放在TxData中CByteArray array;array.RemoveAll();array.SetSize(Count);for(i=0;iarray.SetAt(i, TxDatai); m_ComPort.SetOutput(COleVariant(array); / 发送数据请大家认真关注第、中内容，在实际工作中是重点、难点所在。 使用32位的API 通信函数:可能很多朋友会觉得奇怪：用32位API函数编写串口通信程序，不就是把16

14、位的API换成32位吗？16位的串口通信程序可是多年之前就有很多人研讨过了此文主要想介绍一下在API串口通信中如何结合非阻塞通信、多线程等手段，编写出高质量的通信程序。特别是在CPU处理任务比较繁重、与外围设备中有大量的通信数据时，更有实际意义。在中MainFrm.cpp定义全局变量HANDLEhCom; / 准备打开的串口的句柄HANDLEhCommWatchThread ;/辅助线程的全局函数打开串口，设置串口hCom =CreateFile( COM2, GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, / 允许读写 0,/ 此项必须为0 NULL, / no security

15、 attrs OPEN_EXISTING,/设置产生方式 FILE_FLAG_OVERLAPPED, / 我们准备使用异步通信 NULL );请大家注意，我们使用了FILE_FLAG_OVERLAPPED结构。这正是使用API实现非阻塞通信的关键所在。ASSERT(hCom!=INVALID_HANDLE_VALUE); /检测打开串口操作是否成功SetCommMask(hCom, EV_RXCHAR|EV_TXEMPTY );/设置事件驱动的类型SetupComm( hCom, 1024,512) ; /设置输入、输出缓冲区的大小PurgeComm( hCom, PURGE_TXABORT

16、| PURGE_RXABORT | PURGE_TXCLEAR | PURGE_RXCLEAR ); /清干净输入、输出缓冲区COMMTIMEOUTS CommTimeOuts ; /定义超时结构，并填写该结构 SetCommTimeouts( hCom, &CommTimeOuts ) ;/设置读写操作所允许的超时DCBdcb ; / 定义数据控制块结构GetCommState(hCom, &dcb ) ; /读串口原来的参数设置dcb.BaudRate =9600; dcb.ByteSize =8; dcb.Parity = NOPARITY;dcb.StopBits = ONESTOPB

17、IT ;dcb.fBinary = TRUE ;dcb.fParity = FALSE;SetCommState(hCom, &dcb ) ; /串口参数配置上述的COMMTIMEOUTS结构和DCB都很重要，实际工作中需要仔细选择参数。启动一个辅助线程，用于串口事件的处理。Windows提供了两种线程，辅助线程和用户界面线程。区别在于：辅助线程没有窗口，所以它没有自己的消息循环。但是辅助线程很容易编程，通常也很有用。在次，我们使用辅助线程。主要用它来监视串口状态，看有无数据到达、通信有无错误；而主线程则可专心进行数据处理、提供友好的用户界面等重要的工作。hCommWatchThread= C

18、reateThread( (LPSECURITY_ATTRIBUTES) NULL, /安全属性 0,/初始化线程栈的大小，缺省为与主线程大小相同 (LPTHREAD_START_ROUTINE)CommWatchProc, /线程的全局函数 GetSafeHwnd(), /此处传入了主框架的句柄 0, &dwThreadID );ASSERT(hCommWatchThread!=NULL);为辅助线程写一个全局函数，主要完成数据接收的工作。请注意OVERLAPPED结构的使用，以及怎样实现了非阻塞通信。UINT CommWatchProc(HWND hSendWnd)DWORD dwEvtM

19、ask=0 ;SetCommMask( hCom, EV_RXCHAR|EV_TXEMPTY );/有哪些串口事件需要监视？WaitCommEvent( hCom, &dwEvtMask, os );/ 等待串口通信事件的发生检测返回的dwEvtMask，知道发生了什么串口事件：if (dwEvtMask & EV_RXCHAR) = EV_RXCHAR) / 缓冲区中有数据到达COMSTAT ComStat ; DWORD dwLength;ClearCommError(hCom, &dwErrorFlags, &ComStat ) ;dwLength = ComStat.cbInQue ;

20、 /输入缓冲区有多少数据？if (dwLength 0) BOOL fReadStat ;fReadStat = ReadFile( hCom, lpBuffer，dwLength, &dwBytesRead;&READ_OS( npTTYInfo ) ); /读数据注:我们在CreareFile()时使用了FILE_FLAG_OVERLAPPED,现在ReadFile()也必须使用LPOVERLAPPED结构.否则,函数会不正确地报告读操作已完成了.使用LPOVERLAPPED结构, ReadFile()立即返回,不必等待读操作完成,实现非阻塞通信.此时, ReadFile()返回FALSE

21、, GetLastError()返回ERROR_IO_PENDING.if (!fReadStat) if (GetLastError() = ERROR_IO_PENDING) while(!GetOverlappedResult(hCom, &READ_OS( npTTYInfo ), & dwBytesRead, TRUE ) dwError = GetLastError(); if(dwError = ERROR_IO_INCOMPLETE) continue； /缓冲区数据没有读完，继续 :PostMessage(HWND)hSendWnd,WM_NOTIFYPROCESS,0,0)

22、;/通知主线程，串口收到数据所谓的非阻塞通信，也即异步通信。是指在进行需要花费大量时间的数据读写操作（不仅仅是指串行通信操作）时，一旦调用ReadFile()、WriteFile(), 就能立即返回，而让实际的读写操作在后台运行；相反，如使用阻塞通信，则必须在读或写操作全部完成后才能返回。由于操作可能需要任意长的时间才能完成，于是问题就出现了。非常阻塞操作还允许读、写操作能同时进行（即重叠操作?），在实际工作中非常有用。要使用非阻塞通信，首先在CreateFile()时必须使用FILE_FLAG_OVERLAPPED；然后在 ReadFile()时lpOverlapped参数一定不能为NULL

23、，接着检查函数调用的返回值，调用GetLastError()，看是否返回ERROR_IO_PENDING。如是，最后调用GetOverlappedResult()返回重叠操作(overlapped operation)的结果;WriteFile()的使用类似。在主线程中发送下行命令。BOOLfWriteStat ; char szBuffercount; /准备好发送的数据，放在szBuffer中fWriteStat = WriteFile(hCom, szBuffer, dwBytesToWrite, &dwBytesWritten, &WRITE_OS( npTTYInfo ) ); /写

24、数据注:我们在CreareFile()时使用了FILE_FLAG_OVERLAPPED,现在WriteFile()也必须使用 LPOVERLAPPED结构.否则,函数会不正确地报告写操作已完成了.使用LPOVERLAPPED结构,WriteFile()立即返回,不必等待写操作完成,实现非阻塞通信.此时, WriteFile()返回FALSE, GetLastError()返回ERROR_IO_PENDING.int err=GetLastError();if (!fWriteStat) if(GetLastError() = ERROR_IO_PENDING)while(!GetOverlap

25、pedResult(hCom, &WRITE_OS( npTTYInfo ), &dwBytesWritten, TRUE ) dwError = GetLastError();if(dwError = ERROR_IO_INCOMPLETE) / normal result if not finisheddwBytesSent += dwBytesWritten; continue; .综上，我们使用了多线程技术，在辅助线程中监视串口，有数据到达时依靠事件驱动，读入数据并向主线程报告（发送数据在主线程中，相对说来，下行命令的数据总是少得多）；并且，WaWaitCommEvent()、Read

26、File()、WriteFile()都使用了非阻塞通信技术，依靠重叠（overlapped）读写操作，让串口读写操作在后台运行。VC基于MSCOMM控件串口通讯在mfc中进行串口通讯最简单的方法莫过于在对话框中使用MSCOMM控件了，MSComm通信控件提供了一系列标准通信命令的接口，它允许建立串口连接，可以连接到其他通信设备（如Modem）还可以发送命令、进行数据交换以及监视和响应在通信过程中可能发生的各种错误和事件，从而可以用它创建全双工、事件驱动的、高效实用的通信程序。一、用MSComm控件通信1串口通信基础知识一般悦来，计算机都有一个或多个串行端口，它们依次为com1、Com2、，这些

27、串口还提供了外部设备与pC进行数据传输和皿信的通道。这些串口在CPU和外设之间充当解释器的角色。当字符数据从CPU发送给外设时，这些字符数据将被转换成串行比特流数据；当接收数据时，比特流数据被转换为字符数据传递给CPU，再进一步说，在操作系统方面，Windows用通信驱动程序（COMM.DRV）调用API函数发送和接收数据，当用通信控件或声明调用API函数时，它门由COMM.DRV解释并传递给设备驱动程序，作为一个vB程序员，要编写通信程序只需知道通信控件提供给Windows通信AP1函数的接口即可换句话说，只需设定和监视通信控件的属性和事件即可。2使用Mscomm控件在开始使用MSComm控

28、件之前。需要先了解其属性、事件或错误属性描述CommPort设置或返回通信端口号Settings以字符串的形式设置或返回波特率、奇偶校验、数据位和停止位PortOpen设置或返回通信端口的状态。也可以打开和关闭端口Input返回和删除接收缓冲区中的字符Output将字符串写入发送缓冲区CommEvent属性为通信事件或错误返回下列值之一。在该控件的对象库中也可以找到这些常量。常量值描述ComEventBreak1001收到了断开信号ComEventCTSTO1002ClearToSendTimeout。在发送字符时，在系统指定的事1件内，CTS（ClearToSend）线是低电平ComEventDSRTO1003DataSetReadyTimeout。在发送字符时，在系统指定的事件内，DSR（DataSetReady）线是低电平ComEventFrame1004数据帧错误。硬件检测到一个数据帧错误