Win32串口編程學習手冊.doc

以下的東西是我在閱讀 Communications Programming for Windows 95 時做的一點筆記, 所以在 topic 上大致上都和這書上的第三章一樣. 一些 structure 和 API 的宣告都是 copy from VC 5.0 的 on-line help. 這些東西主要談的是如何在 Win32 的平臺下對 serial port 的通訊. 可能可以帶來幫助的是那些了解 serial port 的通訊, 但是不清楚在 Win32 平臺究竟有那些 API 可用的 programer （就像我? :p） 我只是做做整理罷了, 更清楚的內容可能要再翻翻 on-line help 或是書本. 如果你要嘗試在 Win32 下做像是對 modem 做控制（例如撥號, 通訊）的程序, 但是對于 serial port 并不了解, 那你應該再去找一本有講到這些東西的書看看.1.開啟一個 Serial Port利用一般開啟檔案的 CreatFile（） 即可開啟 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 為 COM1 或是 COM2dwDersiredAccess 一般為 GENERIC_READ|GENERIC_WRITEdwShareMode 必須為 0, 即不能共享, 但同一個 process 中的不同 thread 在一開啟之后就可以共享.lpSecurityAttributes 一般為 NULLdwCreateionDistributon 在這里必須為 OPEN_EXISTINGdwFlagsAndAttributes 定義了開啟的屬性, 若是設成 FILE_FLAG_OVERLAPPED 則可使用異步的 I/O.hTemplateFile 必須為 NULL傳回檔案 handle設定 Serial Port 傳送及接收緩沖區(qū)的大小在開啟完 serial port 之后, 可以藉由呼叫 SetupComm（） 來進行配置傳送時的緩沖區(qū)及接收時的緩沖區(qū). 如果沒有呼叫 SetupComm（） 的話, Win95 會配置內定的緩沖區(qū).BOOL SetupComm（HANDLE hFile, / handle of communications deviceDWORD dwInQueue, / size of input bufferDWORD dwOutQueue / size of output buffer）;2.關閉 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 里頭, 將一些通訊時會用到的信息用 COMMPROP 這個結構來表示. （當然不僅僅是 Serial Port） 可以用 GetCommProperties（） 來取得:BOOL GetCommProperties（HANDLE hFile, / handle of communications deviceLPCOMMPROP lpCommProp / address of communications properties structure）;COMMPROP 長的像這個樣子: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;在這里, lpCommProp 需要 programmer 自行配置空間. 有趣的問題是, 系統(tǒng)在這個結構之后會需要額外的空間. 但是配置者也就是 programmer 卻不知道系統(tǒng)會需要多少. 很簡單的做法是配置一大塊絕對會夠的空間. 另一個聰明的做法是執(zhí)行兩次 GetCommProperties（） , 第一次只配置 sizeof（COMMPROP） 這么大的空間, 因為還沒有開始執(zhí)行一些動作, 所以系統(tǒng)并不會嘗試著在后面填東西, 所以不會出問題. 接著執(zhí)行第一次的 GetCommProperties（）, 得到結果, 取出結構中的 wPacketLength, 這個 member 代表實際上需要的大小, 然后依據這個大小重新配置一個新的. 這樣的話 , 就不會有浪費任何空間的問題了.至于上述 COMMPROP 結構的成員所代表的意思, on-line help 中應該寫的都滿清楚的 .4.設定及取得通訊狀態(tài) 你可以利用 COMMPROP 來取得一些狀態(tài), 但是當你想改變目前的設定時你需要兩個 API 來完成: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（） 來取得目前 Serial Port 的狀態(tài), 也可以用 SetCommState（） 來設定 Serial Port 的狀態(tài).DCB 的結構就請自行翻閱 help 啰.另外, programmer 最?？刂频膸讉€設定就是 baud rate, parity method, data bits, 還有 stop bit. BuildCommDCB（） 提供了對于這幾個常見設定的控制.BOOL BuildCommDCB（LPCTSTR lpDef, / pointer to device-control stringLPDCB lpDCB / pointer to device-control block）;lpDef 長的像這樣: baud=2400 parity=N data=8 stop=15.通訊設定對話盒Win32 API 中提供了一個開啟通訊設定對話盒的 API: CommConfigDialog（）, 當呼叫這個 API 時, 會蹦現一個可供設定 Baud Rate, Data Bits, Parity . 等信息的對話盒, programmer 可以利用它來讓使用者設定一些信息, 并且取得結果.BOOL CommConfigDialog（LPTSTR lpszName, / pointer to device name stringHWND hWnd, / handle to windowLPCOMMCONFIG lpCC / pointer to comm. configuration structure）;其中 lpCC 被用來存放設定值的結果.typedef struct _COMM_CONFIG DWORD dwSize;WORD wVersion;WORD wReserved;DCB dcb;DWORD dwProviderSubType;DWORD dwProviderOffset;DWORD dwProviderSize;WCHAR wcProviderData1; COMMCONFIG, *LPCOMMCONFIG;在我們呼叫 CommConfigDialog（） 之前, dwSize 要設為 sizeof（COMMCONFIG）, wVersion 的值在這邊似乎不重要（我不清楚, VC5 的 on-line help 說可以設為 1, 我手中的 book 的范例是設為 0x100）, 呼叫完 CommConfigDialog（） 之后, 成員 dcb 中的 BaudRate, ByteSize, StopBits, Parity 就是使用者的設定.6.Timeout 的機制因為傳輸時并不會維持一個絕對穩(wěn)定的速率. 因為傳輸品質的關系, programer 會需要 timeout 的機制來協助他們做一些控制. 在 Win32 通訊 Timeout 的機制中, timeout 的性質共分為兩類, 先來看看 COMMTIMEOUTS 這個結構:typedef struct _COMMTIMEOUTS / ctmoDWORD ReadIntervalTimeout;DWORD ReadTotalTimeoutMultiplier;DWORD ReadTotalTimeoutConstant;DWORD WriteTotalTimeoutMultiplier;DWORD WriteTotalTimeoutConstant; COMMTIMEOUTS,*LPCOMMTIMEOUTS;programmer 可以利用 GetCommTimeouts（） 和 SetCommTimeouts（） 來讀取或是設定目前的 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）;第一種 timeout 的機制稱為 interval timeout, 從字面上的意義很容易可以理解這種 timeout 的機制是讀取字符之間的間隔時間的 timeout, 只有讀取字符時才能夠使用interval timeout. 也就是在這個結構中的 ReadIntervalTimeout, 單位為 ms, 當讀取完一個字符后, 超過了 ReadIntervalTimeout 的值, 卻還沒有讀到下一個字符時, timeout 就發(fā)生了.第二種 timeout 的機制稱為 total timeout, 顧名思義即是傳輸的總時間的 timeout . 在這種 timeout 的機制下, Win32 提供了一個具有彈性的方式來設定 total timeout. 以讀取的 total timeout 為例, 利用 ReadTotalTimeoutMultiplier 和 ReadTotalTimeoutConstant 構成了一個線性的上限值. 什么意思呢? 實際上的 total timeout 應該是這樣的一個式子:ReadTotalTimeout = ReadTotalTimeOutMultiplier*BytesToRead+ReadTotalTimeoutConstantWriteTotalTimeout 用同樣的公式來計算. 這樣的話, 不僅可以用一個固定的值來做為 timeout 值, 也可以用條線來做為 timeout 的值, 而隨著要讀取或是要寫的 bytes 數而變動.如果不想使用 timeout, 就把 COMMTIMEOUTS 里頭的資料成員都填為 0.如果你將 ReadIntervalTimeout 設為 MAXDWORD, 且將 ReadTotalTimeOutMultiplier 和 ReadTotalTimeoutConstant 都設為 0 的話, 那么讀取時, 如果 receive queue 里頭并沒有資料, 讀取的動作將會馬上返回, 而不會停滯在讀取的動作.這里有一個和 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 一樣是控制字符串, 可以給像 BuildCommDCB（） 中的 lpDef 那樣格式的字符串, 但是多了 TO=XXX 這個設定. 如果 TO=ON, 這個 API 會依據 lpCommTimeouts 里頭的值來設定讀和寫的 timeout 值. 如果 TO=OFF, 則會設定這個 device 沒有 timeout. 如果是 ON 和 OFF 之外的其它值, 則 lpCommTimeouts 的設定將會被忽略.對了, 在設定完 timeout 值之后, 記得要檢查 COMMPROP 里的 dwProvCapabilities 中的 PCF_INTTIMEOUTS 和 PCF_TOTALTIMEOUTS 兩個 flags 是否有被 set, 以確認 interval timeout 和 total timeout 是否有支持.7.讀取資料 從 serial port 里頭讀取資料就跟讀取一般的檔案一樣, 使用 ReadFile（） 來達成.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 設定的是一次最多的讀取量, 很有可能所讀取的值（檢查 lpNumberOfBytesRead）小于這個值. 通常在錯誤發(fā)生或是 timeout 發(fā)生時這個 API 就會返回.PurgeComm（） 這個 API 可以用來終止目前正在進行的讀或寫的動作, 也可以 flush 掉 I/O buffer 內等待讀或寫的資料.BOOL PurgeComm（HANDLE hFile, / handle of communications resourceDWORD dwFlags / action to perform）;其中 dwFlags 共有四種 flags:PURGE_TXABORT: 終止目前正在進行的（背景）寫入動作PURGE_RXABORT: 終正目前正在進行的（背景）讀取動作PURGE_TXCLEAR: flush 寫入的 bufferPURGE_TXCLEAR: flush 讀取的 buffer而使用 FlushFileBuffers（） 可以確保所有的資料都被送出, 這個 API 才會返回.另外一個有趣的 API 是 ClearCommError（）, 從字面上的意思看來, 它是用來清除錯誤情況用的, 但是實際上它還可以拿來取得目前通訊設備的一些信息.BOOL ClearCommError（HANDLE hFile, / handle to communications deviceLPDWORD lpErrors, / pointer to variable to receive error codesLPCOMSTAT lpStat / pointer to buffer for communications status）;呼叫這個 API 之后, 關于通訊設備的一些信息會被儲存在 lpStat 中, COMSTAT 的結構如下: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 可以知道目前因為什么因素而使通訊阻礙住了.（ 跟 handshaking 和 flow control 有關） cbInque 和 cbOutQue 則可以顯示出還有多少 bytes 在讀取或是寫入 queue 中.8.寫入資料和讀取資料一樣, programmer 可以使用 WriteFile（） 來將資料寫入 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）;關于通訊設備的寫入有三個很有趣的 API, 它們分別是 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（） 是用來暫停目前的傳輸作業(yè), 它會使 buffer 中的資料都不再被送出, 這個時候, program 可以去做些雜七雜八的事, 之后, 再利用 ClearCommBreak（） 回復傳輸作業(yè).TransmitCommChar（） 是用來立即性的趕在所有 buffer 數據被送出去之前, 傳輸一個字符的數據出去, 即使 buffer 中還有資料. 換句話說, 這個字符有最高的優(yōu)先權被送出去.9.事件驅動式的 I/O在 Win32 里頭, 對于通訊設備的 I/O 可以用像是事件驅動式的方法來達成. 主要是利用一個叫 WaitCommEvent（） 的 API. 呼叫這個 API 之后, 會一直 block 到設定的事件發(fā)生之后才會返回. 我們先來看看如何設定事件, 再回過頭來看 WaitCommEvent（） .programer 可以用 GetCommMask（） 和 SetCommMask（） 來取得或是設定目前設定的通訊事件.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）;可以設定的事件有 EV_BREAK, EV_CTS, EV_DSR, EV_ERR, EV_RING, EV_RLSD, EV_RXCHAR, EV_RXFLAG, EV_TXEMPTY.（其意義請自行參考 help）, 當然, 你可以把它們 or 起來成為組合的事件.在設定完想要處理的事件之后, 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（） 會一直 block 到你所設定的通訊事件發(fā)生為止. 所以當 WaitCommEvent（） 返回時, 你可以由 lpEvtMask 取得究竟是那一事件發(fā)生, 再來決定要如何處理.舉例來說, 可以用 SetCommMask（） 設定事件為 EV_RXCHAR, 那么在呼叫 WaitCommEvent（） 時, 它會等到有字符可供讀取時才會返回, 那么在它返回之后, 可以檢查一下 lpEvtMask 中是否 set 了 EV_RXCHAR, 如果是的話就可以用 ReadFile（） 去讀取. 這樣的話, 可以避免掉某些情形之下, 需要做 polling 所引起效率不彰的問題.10.錯誤的處理前面提過的 ClearnCommError（） 可以用來取得目前發(fā)生錯誤的原因.（請參見 help）11.硬件的控制命令Win32 中提供了 EscapeCommFunction（） 允許 programer 對幾個硬件訊號做控制.BOOL EscapeCommFunction（HANDLE hFile, / handle to communications deviceDWORD dwFunc / extended function to perform）;其中 dwFunc 可以是:CLRDTR : 讓 DTR OFFCLRRTS : 讓 RTS OFFSETDTR : 讓 DTR ONSETRTS : 讓 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串口編程金貝貝 一、基本知識 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現串口通信，其一是調用的Windows的API函數，其二是使用ActiveX控件。使用API 調用，可以清楚地掌握串口通信的機制，熟悉各種配置和自由靈活采用不同的流控進行串口通信。下面介紹串口操作的基本知識。 打開串口：使用CreateFile()函數，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）結構定義了串口通信設備的控制設置。許多重要設置都是在DCB結構中設置的，有三種方式可以初始化DCB。 (1)通過GetCommState()函數得DCB的初始值，其使用方式為： DCB dcb = 0;if (!GetCommState(hComm, dcb)/ Error getting current DCB settingselse/ DCB is ready for use.(2)用BuildCommDCB()函數初始化DCB結構，該函數填充 DCB的波特率、奇偶校驗類型、數據位、停止位。對于流控成員函數設置了缺省值。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()函數手動設置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.手動設置DCB值時，DCB的結構的各成員的含義，可以參看MSDN幫助。 2.流控設置 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結構的初始化有關系，DCB結構中的OutxCtsFlow、 fOutxDsrFlow、fDsrSensitivity、fRtsControl、fDtrControl幾個成員的初始值很關鍵，不同的值代表不同流控，也可以自己設置流控，但建議采用標準流行的流控方式。采用硬件流控時，DTE、DSR、RTS、CTS的邏輯位直接影響到數據的讀寫及收發(fā)數據的緩沖區(qū)控制。 軟件流控：串口通信中采用特殊字符XON和XOFF作為控制串口數據的收發(fā)。與此相關的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，函數才返回，這可能造成程序死掉，因為如果在讀寫時發(fā)生了錯誤，永遠不返回就會出錯，可能線程將永遠等待在那兒。而異步方式則靈活得多，一旦讀寫不成功，就將讀寫掛起，函數直接返回，可以通過GetLastError函數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 (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); 如果讀操作被掛起，可以調用WaitForSingleObject()函數或WaitForMuntilpleObjects()函數等待讀操作完成或者超時發(fā)生，再調用 GetOverlappedResult()得到想要的信息。 寫操作：與讀操作相似，故不詳述，調用的API函數是： WriteFile函數。 串口狀態(tài)： （1）通信事件：用SetCommMask()函數設置想要得到的通信事件的掩碼，再調用WaitCommEvent()函數檢測通信事件的發(fā)生?？稍O置的通信事件標志（即SetCommMask()函數所設置的掩碼）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標志的設置，WIN95是不會返回EV_RING事件的，因為WIN95不檢測該事件。2設置EV_RXCHAR，可以檢測到字符到達，但是在綁定此事件和ReadFile()函數一起讀取串口接收數據時，可能會出現錯誤，造成少讀字節(jié)數，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用ClearCommError()函數，確定在一次讀操作中在緩沖區(qū)中等待被讀的字節(jié)數。 （2）錯誤處理