Visual C++程序設(shè)計教程（第二版）課件：串口通信程序的開發(fā)

串口通信程序的開發(fā)

12.1串口通信的內(nèi)部機(jī)制

應(yīng)用程序經(jīng)常要與外部設(shè)備進(jìn)行通信，這種通信通常是通過一個標(biāo)準(zhǔn)的并行口和兩個串行口進(jìn)行的。外部設(shè)備主要是與并行口相連的打印機(jī)，與串口相連的調(diào)制解調(diào)器、鼠標(biāo)以及其他與串口、并口相連的儀器設(shè)備。12.1.1Windows串行通信的工作原理

常用的DOS系統(tǒng)主要是工作在響應(yīng)中斷方式。PC機(jī)串行通信程序大多利用其BIOS塊的INT14H中斷，以查詢串口的方式完成異步串行通信。 與DOS響應(yīng)中斷的工作方式不同，Windows是一個事件驅(qū)動的，并與設(shè)備無關(guān)的多用戶操作系統(tǒng)。同時Windows禁止應(yīng)用程序直接和硬件交互，程序員只能通過Windows提供的各類驅(qū)動程序來管理硬件。在這種情況下，Windows系統(tǒng)充當(dāng)了應(yīng)用程序與硬件之間的中介。12.1.2串行通信的操作方式下面介紹串行通信的幾種操作方式：1.同步方式 同步方式中，讀串口的函數(shù)試圖在串口的接收緩沖區(qū)中讀取規(guī)定數(shù)目的數(shù)據(jù)，直到規(guī)定數(shù)目的數(shù)據(jù)全部被讀出或設(shè)定的超時時間已到時才返回。2.查詢方式 查詢方式，即一個進(jìn)程中的某一線程定時地查詢串口的接收緩沖區(qū)，如果緩沖區(qū)中有數(shù)據(jù)，就讀取數(shù)據(jù)；若緩沖區(qū)中沒有數(shù)據(jù)，該線程將繼續(xù)執(zhí)行，因此會占用大量的CPU時間，它實際上是同步方式的一種派生。3.異步方式 異步方式中，利用Windows的多線程結(jié)構(gòu)，可以讓串口的讀寫操作在后臺進(jìn)行，而應(yīng)用程序的其他部分在前臺執(zhí)行。4.事件驅(qū)動方式 若對端口數(shù)據(jù)的響應(yīng)時間要求較嚴(yán)格，可采用事件驅(qū)動方式。事件驅(qū)動方式通過設(shè)置事件通知，當(dāng)所希望的事件發(fā)生時，Windows發(fā)出該事件已發(fā)生的通知，這與DOS環(huán)境下的中斷方式很相似。12.1.3單線程與多線程下的串口通信通常可按以下四步實現(xiàn)串行通信：按協(xié)議的設(shè)置初始化并打開串行口，這樣做就是通知Windows本應(yīng)用程序需要這個串口，并封鎖其他應(yīng)用程序使它們不能使用此串口。配置這個串口。在串口上往返地傳輸數(shù)據(jù)，并在傳輸過程中進(jìn)行校驗。不需要此串口時，關(guān)閉串口。即釋放串口以供其它應(yīng)用程序使用。在這四個步驟中，主要的程序代碼集中在第（3）步。12.2串口通信的實現(xiàn)12.2.1串口的初始化

在Win32位環(huán)境中，串口和其它通訊設(shè)備都作為文件處理。串口的打開、關(guān)閉、讀取、寫入所用到的函數(shù)與文件操作所用到的函數(shù)相同。 串口通訊程序以調(diào)用CreateFile()函數(shù)開始，該函數(shù)的返回值是一個通信資源句柄，在隨后的其它端口操作中使用。 一旦當(dāng)端口處于打開狀態(tài)，就可以自動分配一個發(fā)送/接收緩沖區(qū)，當(dāng)然也可以調(diào)用SetComm（）函數(shù)改變發(fā)送/接收緩沖區(qū)的大小。12.2.2串口的配置

當(dāng)用CreateFile函數(shù)打開一個串行通信資源句柄時，系統(tǒng)將根據(jù)資源最近一次被打開時的設(shè)置，來初始化和配置資源。如果設(shè)備從沒有被打開過，將使用系統(tǒng)的缺省值進(jìn)行配置。 設(shè)備控制塊（DeviceCentrolBlock，DCB）通過用戶編程，就可以實現(xiàn)對串口的配置。串行口和串行通信驅(qū)動程序是通過一個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行配置的，這個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被稱為設(shè)備控制塊(DeviceControlBlock)，簡稱DCB。DCB結(jié)構(gòu)的成員，確定了資源配置的設(shè)置。12.2.3超時設(shè)置

通信資源句柄有一套影響讀寫操作的相關(guān)的超時參數(shù)，當(dāng)一個超時后，就能引起各種操作的結(jié)束，即使指定數(shù)目的字符尚未讀寫完。在讀寫操作中發(fā)生超時并不作為錯誤處理。利用超時參數(shù)可以定義兩種超時：間隔超時－當(dāng)接收到相鄰字符的時間間隔超過給定的毫秒數(shù)時，間隔超時將發(fā)生。從接收第一個字符開始計時，當(dāng)接收到一個新的字符時重新開始計時?？偭砍瑫r－當(dāng)讀寫花費(fèi)的時間操作超過計算出的毫秒數(shù)時，總量超時將發(fā)生。計時從I/O操作開始后立即進(jìn)行。寫操作只支持總量超時，讀操作支持兩種超時，可以單獨(dú)使用或組合使用。 超時參數(shù)的設(shè)置可以用COMMTIMEOUTS結(jié)構(gòu)實現(xiàn)。12.2.4串口的寫操作

在串口配置成功后，下一步就可以進(jìn)行讀/寫串口的操作了。寫串口程序相對比較簡單，調(diào)用WriteFile（）函數(shù)就可以實現(xiàn)。函數(shù)調(diào)用的一個例子如下：

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

其中hCom1是串口的句柄，out為指向存儲寫入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，length表示要發(fā)送的數(shù)據(jù)長度，nToWrite為實際寫入的字節(jié)數(shù)，&o為指向一個OVERLAPPED結(jié)構(gòu)，使數(shù)據(jù)的寫操作在后臺進(jìn)行。12.2.5

串口的讀操作

實現(xiàn)讀串口的關(guān)鍵在于判斷何時去讀才能讀完全部的數(shù)據(jù)。首先用SetCommMask（）函數(shù)設(shè)置的事件掩碼值為EV_CHAR，使WaitCommEvent（）函數(shù)能夠在接收到一個字符，并放入輸入緩沖區(qū)，從而退出等待。再利用ClearCommError（）函數(shù)得到一個COMSTAT結(jié)構(gòu)，而其中在COMSTAT的成員變量cbInQue為接收緩沖區(qū)中實際的數(shù)據(jù)數(shù)。只要WaitCommEvent（）函數(shù)結(jié)束等待狀態(tài)，程序就繼續(xù)執(zhí)行。下一步，判斷輸入緩沖區(qū)是否為零，如不是就可以開始讀串口的操作。 讀串口使用ReadFile（）函數(shù)，一個調(diào)用的例子如下：

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

串口的讀操作（續(xù)）

在這里還使用了幾個其它的函數(shù)，下面也將介紹：SetCommMask(hCom1,EV_RXCHAR);WaitCommEvent（hCom1，&dwEvent，NULL）；ClearCommError（hCom1，&dwError，&cs）；12.2.6關(guān)閉串口

在程序執(zhí)行完，退回到Windows環(huán)境時，要關(guān)閉串口，以便其它程序能使用。關(guān)閉串口很簡單，用下面函數(shù)實現(xiàn)：

CloseHandle(hCom1); //hCom1為串口的句柄。12.3串口通信程序舉例

本節(jié)講述一個具體的串口通信的實例，該實例是在工控以太網(wǎng)通信協(xié)議解密所用到的一個串口通信程序，這里實現(xiàn)的是通信協(xié)議解密的軟件部分。 該軟件設(shè)計的目的就是接收來自過程級和監(jiān)控級兩處發(fā)送的信號，也就是它們互答的通訊的協(xié)議。即該軟件的功能在于從串口1和串口2接收數(shù)據(jù)，從串口1接收過程級的數(shù)據(jù)，從串口2接收監(jiān)控級的數(shù)據(jù)。由于監(jiān)控級和過程級的通信是突發(fā)或連續(xù)的，實時性較高，為了防止任何數(shù)據(jù)的丟失，這里將采用多線程技術(shù)。12.3.1建立基于對話框的程序

建立基于對話框的程序Eg12_1，刪除對話框資源默認(rèn)的一個靜態(tài)控件和兩個按鈕控件。修改對話框資源的Properties屬性。12.3.2添加控件在對話框資源上添加如下表12.1所示控件。12.3.3為控件建立相關(guān)聯(lián)的成員變量如表12.2所示：

12.3.4建立按鈕的消息響應(yīng)函數(shù)voidCEg12_1Dlg::OnConfig(){ //TODO:Addyourcontrolnotificationhandlercodehere

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

dcb=cc.dcb; SetCommState(hCom12,&dcb); }12.3.5重載對話框類的初始化函數(shù)OnInitDialog（）函數(shù)第一步，在初始化以前需要定義程序用到的結(jié)構(gòu)和變量第二步，把串口的初始化、配置放在對話框類的OnInitDialog（）函數(shù)中。第三步，啟動讀線程。在初始化串口后，就要啟動讀線程進(jìn)行監(jiān)控串口。因此，把啟動讀線程程序放在了對話框類的OnInitDialog（）函數(shù)的最后。線程啟動程序如下：voidCEg12_1Dlg::OnReceive(){//定義一個句柄，用于讀線程。HWNDhWndread=GetSafeHwnd();//啟動讀線程.AfxBeginThread(ReadProc,hWndread,THREAD_PRIORITY_NORMAL);//在這里ReadProc就是讀線程程序}第四步，加入用戶自定義消息12.3.6程序運(yùn)行結(jié)果運(yùn)行程序，點擊按鈕“配置