Delphi 第10章_串口通信編程

1、第10章 Delphi XE8 串口通信Delphi 程序設計教程（第3版）清華大學出版社 楊長春 主編用Delphi xe8實現(xiàn)串口通信，最常用的幾種方法為：使用API函數(shù)、使用組件（如MSComm等）或者在Delphi中調用其他串口通信程序。10.1 RS-232C標準所謂串行通信接口標準，是指串行通信接口與外設的信號連接標準。實際中常用的串行通信接口標準有3種：RS-232C，RS-422A/423A和20mA電流環(huán)。常用的PC機都配置了RS-232C標準接口。RS-232C標準常簡稱為RS-232。RS-232C的定義包括電氣特性（如電壓值）、機械特性（如接頭形狀）及功能特性（如腳位信

2、號）等。串行通信接口基本功能是：在發(fā)送時，把CPU送來的并行碼轉換成串行碼，逐位地依次發(fā)送出去；在接收時，把發(fā)送過來的串行碼逐位地接收，組裝成并行碼，并行地發(fā)送給CPU去處理。這種串行到并行轉換的功能，常用硬件電路來實現(xiàn)，這種硬件電路叫做串行通信接口。普通的Modem通常都是通過RS-232C串行口信號線與計算機連接。 根據(jù)RS-232C標準規(guī)定，接口電路采用一對物理D型連接器：DTE設備應該有一個D型插頭接口，DCE設備應該有一個D型插座接口。 D型連接可以是25芯（簡稱為DB25），也可以是9芯（簡稱為DB9）。RS-232C引腳分配如圖10-1所示。圖10-1 DB25與DB9引腳分配圖

3、10.1.1信號連接RS-232C規(guī)定使用一種DB25連接器，其中20個腳作了定義，9、10、11、18、25未作定義。 RS-232C串行口信號分為3類：傳送信號、聯(lián)絡信號和信號地。1傳送信號（TxD和RxD）傳送信號是經(jīng)由（發(fā)送數(shù)據(jù)信號線，引腳）傳送和（接收數(shù)據(jù)信號線，引腳）接收的信息格式即一個傳送單位（字節(jié)）由起始位、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗和停止位組成。2聯(lián)絡信號（RTS、CTS、 DTR、DSR、DCD和RI等個信號）RTS（請求傳送，引腳），是PC向Modem發(fā)出的聯(lián)絡信號。高電壓表不PC機請求向Modem傳送數(shù)據(jù)。CTS（清除發(fā)送，引腳），是Modem向PC機發(fā)出的聯(lián)絡信號。高電壓表示M

4、odem響應PC發(fā)出的RTS信號，且準備向遠端Modem發(fā)送數(shù)據(jù)。DTR（數(shù)據(jù)終端就緒，引腳），是PC向Modem發(fā)出的聯(lián)絡信號。高電壓表示PC機處于就緒狀態(tài)，本地Modem和遠端Modem之間可以建立通信信道。若為低電平，則強迫Modem終止通信。DSR（數(shù)據(jù)裝置就緒，引腳），是Modem向PC發(fā)出的聯(lián)絡信號。它指出本地Modem的工作狀態(tài)，高電壓表示Modem沒有處于測試通話狀態(tài)，可以和遠端Modem建立通道。DCD（傳送檢測，引腳），是Modem向PC發(fā)出的狀態(tài)信號，高電壓表示本地DCE接收遠端Modem發(fā)來的載波信號。RI（鈴指示，引腳），Modem向PC發(fā)出的狀態(tài)信號。高電壓表示本地

5、Modem收到遠端Modem發(fā)來的振鈴信號。3SG（信號地）SG（信號地，引腳）為相連的PC和Modem提供同一電勢參考點。10.1.2 握手DTE和DCE之間要實現(xiàn)雙向通信，至少需要條信號線：TxD使數(shù)據(jù)從DTE到ECE。RxD使數(shù)據(jù)從ECE到ETE，SG為信號地。必須使用握手信號，它提供了一種控制數(shù)據(jù)流的方法，即接收設備可以控制發(fā)送設備的數(shù)據(jù)發(fā)送。 在異步串行通信中，這稱之為握手（handshaking）或流量控制（flow control）。握手控制可以具體分為硬件握手（硬件流控）和軟件握手（軟件流控）。1硬件握手 硬件握手是使用專門的握手電路去控制數(shù)據(jù)的傳輸。當接收設備準備好之后，就通

6、過專用的握手電路傳送一個正電壓給發(fā)送設備，指示發(fā)送設備數(shù)據(jù)。如果接收傳送一個負電壓給發(fā)送設備，則指示發(fā)送設備停止發(fā)送數(shù)據(jù)。為了完成數(shù)據(jù)通信需要有類電路：數(shù)據(jù)線、信號線和握手線。(1)DTE到DCE為了控制DTE的發(fā)送數(shù)據(jù)，DCE使用DSR信號作為主握手信號去通知DTE已做好接收數(shù)據(jù)庫的準備。當通知DTE暫停發(fā)送數(shù)據(jù)時，置DSR無效。(2)DCE到DTE為了控制DCE的數(shù)據(jù)發(fā)送，DTE使用DTR信號作為主握手信號去通知DCE已做好接收數(shù)據(jù)的準備。當通知DCE暫停發(fā)送數(shù)據(jù)時，置DTR無效。DTE還使用RTS信號作為第二握手信號控制DCE設備。僅當這兩條握手線都有效時，DCE才發(fā)送數(shù)據(jù)。RIDTRD

7、CTSGDSRCTSRTSRxDTxD2345678202223456782022圖12-2 有握手功能的雙向通信(3)雙向通信雙向通信中只使用主握手線，則共需要5條信號線：TxD、RxD、DSR、DTR和SG。如果還使用第二握手線，則共需要7條信號線。為了使DCE能向DTE提供更多信息，通常還使用RI和DCE兩條信號線。這樣一個完整的異步串行通信必需的就是這9條信號線 。2軟件握手軟件握手的原理機制與硬件握手基本相同，不同的握手信號是在數(shù)據(jù)線（TxD和RxD）上進行傳送的，而不是在專門握手線上傳送。這是因為軟件握手信號是由特殊字符組成的，所以傳送這些字符必須使用數(shù)據(jù)電路，而不是使用專門握手電

8、路。這種方法常用在直接連接或通過Modem連接的兩臺計算機之間進行雙向通信的場合。 軟件握手最常用的協(xié)議是XON/XOFF協(xié)議。該協(xié)議主要解決通信雙方處理速度不區(qū)配的問題，協(xié)議規(guī)定發(fā)送XOFF表示暫停發(fā)送數(shù)據(jù)，發(fā)送XON表示繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。3硬件與軟件相結合的握手為了綜合硬件握手和軟件握手的好處，可以采用硬件和軟件相結合的握手控制。假設DTE設備為計算機，DCE設備為Modem，兩臺計算機之間通過Modem經(jīng)電話線連接，則此時計算機與Modem之間可采用硬件握手方法，而兩臺計算機之間可以使用軟件握手方法進行聯(lián)系。10.1.3 微機的RS-232C接口個人計算機的RS-232C接口名稱有多個：RS

9、-232C口、串口、通信口、COM口、異步口等。目前DOS3.3以上版本和Windows 3.2/98/NT最多支持個串口：COM1、COM2、COM3和COM4。 它們所占用的I/O口地址和中斷號見表 ：串口串口 I/O地址地址 中斷號中斷號 COM1 0 x3f8 IRQ4 COM0 x2f8 IRQ3 COM 0 x3e8 IRQ4 COM0 x2e8 IRQ3 為一更好地說明RS-232C接口電路的實際工作情況，下面以應答呼叫過程為例，具體分析其信號間的交互關系。所謂應答呼叫過程，即指Modem從接收到振鈴信號開始，到數(shù)據(jù)傳輸結束后Modem和DTE恢復到原來的空閑狀態(tài)為止的過程。(1

10、)數(shù)據(jù)終端DTE的控制軟件持續(xù)監(jiān)視振鈴指示（RI），等待該信號有效。引腳連線如圖：CTS,清除發(fā)送DSR,DCE準備就緒SG,信號地DCT,載波檢測DTR,DTE準備就緒RI,振鈴指示RTS,請求反送RxD,接收數(shù)據(jù)TxD,發(fā)送數(shù)據(jù)2345678202223456782022圖12-3 DTE和Modem的引腳邊線(2)響鈴后，Modem在振鈴脈沖期間發(fā)出振鈴指示信號（RI有效），在振鈴脈沖間隔期間，振鈴指示信號有效。即隨著振鈴脈沖的有無，RI信號ON/OFF交替變化。(3)DTE的通信控制軟件在檢測到振鈴指示后，開始通過計算機振鈴指示ON/OFF變化的次數(shù)對振鈴進行計數(shù)。當達到程序預置好的振

11、鈴數(shù)時，控制軟件發(fā)出數(shù)據(jù)終端就緒信號（DTR有效），迫使Modem進入摘機狀態(tài)，開始應答電話。(4)Modem在等待一小段時間后，自動地發(fā)送它的應答載波信號。同時Modem發(fā)出數(shù)據(jù)設備就緒信號（DSR信號有效），通知DTE已完成所有準備工作，正在等待對方載波信號。(5)在DTE發(fā)出數(shù)據(jù)終端就緒信號（DTR有效）期間，DTE的控制軟件監(jiān)視數(shù)據(jù)設備就緒信號（DSR是否有效）。當DSR變?yōu)镺N狀態(tài)后，DTE便知道了Modem已準備建立數(shù)據(jù)鏈路，于是DTE開始監(jiān)視載波檢測（DCD）信號，以檢查數(shù)據(jù)鏈路是否已建立。(6)當主叫Modem的載波信號出現(xiàn)在電話線上時，被叫Modem就發(fā)出載波檢測信號（DCD

12、），通知DTE已建立數(shù)據(jù)鏈路。(7)在數(shù)據(jù)鏈路連接期間，發(fā)送數(shù)據(jù)（TxD）和接收數(shù)據(jù)（RxD）線上即開始了全雙工通信。同時，DTE仍監(jiān)視著載波檢測（DCD）信號，以確定數(shù)據(jù)鏈路是否連接。(8)數(shù)據(jù)傳輸結束后，DTE使數(shù)據(jù)終端就緒信號（DTE無效），Modem撤消載波信號并以載波檢測（DCD）和數(shù)據(jù)設備就緒（DSR）信號無效給予響應。數(shù)據(jù)鏈路釋放后，Modem和DTE準備下一次接收或作另一次呼叫。10.2.1常用的串行通信操作函數(shù)1CreateFileCreateFile創(chuàng)建或打開一下的對象并返回句柄 完整定義：Handle CreateFile(LPCTSTR lpFileName,/文件名D

13、WORD dwDesireAccess,/訪問模式（讀/寫）DWORD dwShareMode, /共享模式LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes,/安全屬性10.2串行口API函數(shù)DWORD dwCreationDistribution,/文件已經(jīng)存在或不存在時的處理方法DWORD dwFlagsAndAttributes,/文件屬性，對于串口來說有意義的屬性只有FILE_FLAG_OVERLAPPED，表示端口的I/O可以在后臺進行（后臺IO也叫異步IO） HANDLE hDemplateFile/復制制定文件的擴展屬性);2CloseHand

14、leCloseHandle函數(shù)關閉一個已打開的對象句柄完整定義：BOOL CloseHandle( HANDLE hObject /句柄);3SetupCommSetupComm為通信設備初始化參數(shù)（設置通信緩沖區(qū)的大?。┩暾x：BOOL SetupComm(HANDLE hFile,/句柄DWORD dwInQueue,/輸入緩沖區(qū)的大小DWORD dwOutQueue/輸出緩沖區(qū)的大小);4ReadFileReadFile同步或異步從文件讀取數(shù)據(jù)，在讀之前可能要調整文件指針的位置完整定義：BOOL ReadFile( HANDLE hFile,/句柄LPVOID lpBuffer,/接收

15、數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)地址DWORD nNumberOfBytesToRead,/讀取的字節(jié)數(shù)LPDWORD lpNumberOfBytesRead,/讀取字節(jié)數(shù)的地址LPOVERLAPPED lpOverlapped/當打開文件制定dwFlagsAndAttributes參數(shù)為FILE_FLAG_OVERLAPPED時，這個參數(shù)就必須應用一個特殊的結構，結構中定義一次異步讀操作。否則，該參數(shù)應置為空。);5WriteFileWriteFile同步或異步寫數(shù)據(jù)到文件中，在寫之前可能要調整文件指針的位置完整定義：BOOL WriteFile(HANDLE hFile,/句柄LPCVIOD lpBuffer

16、,/指向緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)DWORD nNumberOfBytesToWrite,/要寫的字節(jié)數(shù)LPDWORD lpNumberOfBuffersWritten,/返回實際寫的字節(jié)數(shù)LPOVERLAPPED lpOverlapped/當打開文件指定dwFlagsAndAttributes參數(shù)為FILE_FLAG_OVERLAPPED時，這個參數(shù)就必須引用一個特殊的結構，結構中定義一次異步寫操作。否則，該參數(shù)應置為空。);10.3.1 MSCom安裝MSCcomm組件是Microsoft Visual Studio配帶的ActiveX組件，一般安裝Microsoft Visual Studio后這些文

17、件會自動生成，然后在Delphi XE8中安裝MSComm控件。 步驟如下：(1)先打開Delphi XE8集成開發(fā)環(huán)境，選擇菜單“Component”中的“Import ActiveX Control”命令，在“Import AcitiveX”選項卡內選擇“Microsoft Comm Control 6.0”項 。(2)單擊“Install” 按鈕安裝MSComm 控件，安裝后在“ActiveX”組件板中出現(xiàn)MSComm圖標，即可被使用。 MSCOMM32.OCX可以按如下兩種方式注冊：第一種方式：點擊【開始】|【運行】，在運行命令欄中填入如下命令：Regsvr32 c:windowssy

18、stemmscomm32.ocx第二種方式：打開記事本輸入以下內容，并且保存未REG的擴展名，雙擊此文件也可以進行注冊REGEDIT4HKEY_CLASSES_ROOTLicenses 4250E830-6AC2-11cf-8ADB-00AA00C00905=” kjljvjjjoquqmjjjvpqqkqmqykypoqjquoun”10.3 MSComm控件10.3.2 MSComm 控件方法MSComm 控件提供下列兩種處理通信的方式：(1)事件驅動通信是處理串行端口交互作用的一種非常有效的方法。在許多情況下，在事件發(fā)生時需要得到通知 。(2)在程序的每個關鍵功能之后，可以通過檢查Com

19、mEvent屬性的值來查詢事件和錯誤。如果應用程序較少，并且是自保持的，這種方法可能是更可取的。 每個MSComm控件對應著一個串行端口。如果應用程序需要訪問多個串行端口，必須使用多個MSComm控件。可以在Windows “控制面板”中改變端口地址和中斷地址。盡管MSComm控件有很多重要的屬性，但首先必須熟悉幾個屬性。CommPort 設置并返回通信端口號。Settings 以字符串的形式設置并返回波特率、奇偶校驗、數(shù)據(jù)位、停止位。PortOpen 設置并返回通信端口的狀態(tài)，也可以打開和關閉端口。Input 從接收緩沖區(qū)返回和刪除字符。Output 向傳輸緩沖區(qū)寫一個字符串。10.3.3 MSComm控件屬性通信MSComm控件提供了27個關于通信控制方面的屬性和5個標準屬性 。1Break屬性描述：設置或清除中斷信號的狀態(tài)。該屬性在設計時無