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用Win32 API完成串行通信

[摘要]串口是常用的計(jì)算機(jī)與外部串行設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸通道,由于串行通信方便易行,所以應(yīng)用廣泛。我們可以利用Windows API 提供的通信函數(shù)編寫出高可移植性的串行通信程序。 在Win1...
    串口是常用的計(jì)算機(jī)與外部串行設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸通道,由于串行通信方便易行,所以應(yīng)用廣泛。我們可以利用Windows API 提供的通信函數(shù)編寫出高可移植性的串行通信程序。

        在Win16中,可以利用OpenComm、CloseComm和WriteComm等函數(shù)打開、關(guān)閉和讀寫串口。但在Win32中,串口和其他通信設(shè)備均被作為文件處理,串口的打開、關(guān)閉和讀寫等操作所用的API函數(shù)與操作文件的函數(shù)相同?赏ㄟ^CreateFile函數(shù)打開串口,通過CloseFile函數(shù)關(guān)閉串口,通過CommProp、DCB結(jié)構(gòu)、GetCommProperties、SetCommProperties、GetCommState及SetCommState等函數(shù)設(shè)置串口狀態(tài),通過函數(shù)ReadFile和WritFile讀寫串口。
         VC++ 6.0是Windows應(yīng)用程序開發(fā)的主流語(yǔ)言之一,它具有良好的圖形設(shè)計(jì)界面并支持面向?qū)ο蟮某绦蛟O(shè)計(jì)方法。本文結(jié)合一個(gè)實(shí)例介紹在VC++ 6.0下如何利用Win32 API 實(shí)現(xiàn)串行通信程序。
實(shí)現(xiàn)原理
        本文的實(shí)例來自一個(gè)水泥發(fā)貨系統(tǒng),在系統(tǒng)中,需要將通過總量傳感器采集到的倉(cāng)重值傳入到計(jì)算機(jī)中,以便系統(tǒng)做出相應(yīng)的處理。這需要使用串行通信來完成采集數(shù)據(jù)的傳遞工作。
        對(duì)于串行通信設(shè)備,Win32 API支持同步和異步兩種I/O操作。同步操作方式的程序設(shè)計(jì)相對(duì)比較簡(jiǎn)單,但I(xiàn)/O操作函數(shù)在I/O操作結(jié)束前不能返回,這將掛起調(diào)用線程,直到I/O操作結(jié)束。異步操作方式相對(duì)要復(fù)雜一些,但它可讓耗時(shí)的I/O操作在后臺(tái)進(jìn)行,不會(huì)掛起調(diào)用線程,這在大數(shù)據(jù)量通信的情況下對(duì)改善調(diào)用線程的響應(yīng)速度是相當(dāng)有效的。異步操作方式特別適合同時(shí)對(duì)多個(gè)串行設(shè)備進(jìn)行I/O操作和同時(shí)對(duì)一個(gè)串行設(shè)備進(jìn)行讀/寫操作。這兩種操作方式的程序設(shè)計(jì)基本思想是相似的,本文將針對(duì)同步操作方式給出具體的通信程序設(shè)計(jì),同時(shí)簡(jiǎn)單說明如何實(shí)現(xiàn)異步的I/O操作。
串行設(shè)備的初始化
       串行設(shè)備的初始化是利用CreateFile函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。該函數(shù)獲得串行設(shè)備句柄并對(duì)其進(jìn)行通信參數(shù)設(shè)置,包括設(shè)置輸出/接收緩沖區(qū)大小、超時(shí)控制和事件監(jiān)視等。
//串行設(shè)備句柄;
HANDLE hComDev=0;  
//串口打開標(biāo)志;
BOOL bOpen=FALSE;
//線程同步事件句柄;
HANDLE hEvent=0;  
BOOL SetupSynCom()
{  
 DCB dcb;
 COMMTIMEOUTS timeouts;
 //設(shè)備已打開
 if(bOpen) return FALSE;   
 //打開COM1
if((hComDev=CreateFile(“COM1”,GENERICREAD GENERICWRITE,0,NULL,OPENEXISTING,FILEATTRIBUTENORMAL,NULL))==
INVALIDHANDLEVALUE) 
return FALSE;
//設(shè)置超時(shí)控制
SetCommTimeouts(hComDev,&timeouts);  
 //設(shè)置接收緩沖區(qū)和輸出緩沖區(qū)的大小
 SetupComm(hComDev,1024,512);  
//獲取缺省的DCB結(jié)構(gòu)的值
 GetCommState(hComDev,&dcb);  
//設(shè)定波特率為9600 bps
 dcb.BaudRate=CBR9600;  
//設(shè)定無奇偶校驗(yàn)
 dcb.fParity=NOPARITY;  
//設(shè)定數(shù)據(jù)位為8
 dcb.ByteSize=8;  
 //設(shè)定一個(gè)停止位
 dcb.StopBits=ONESTOPBIT;  
//監(jiān)視串口的錯(cuò)誤和接收到字符兩種事件
 SetCommMask(hComDev,EVERR EVRXCHAR);  
//設(shè)置串行設(shè)備控制參數(shù)
 SetCommState(hComDev,&dcb);  
//設(shè)備已打開
 bOpen=TRUE;  
 //創(chuàng)建人工重設(shè)、未發(fā)信號(hào)的事件
 hEvent=CreateEvent(NULL,FALSE,FALSE,
“WatchEvent”);
//創(chuàng)建一個(gè)事件監(jiān)視線程來監(jiān)視串口事件
 AfxBeginThread(CommWatchProc,pParam);  
}
        在設(shè)置串口DCB結(jié)構(gòu)的參數(shù)時(shí),不必設(shè)置每一個(gè)值。首先讀出DCB缺省的參數(shù)設(shè)置,然后只修改必要的參數(shù),其他參數(shù)都取缺省值。由于對(duì)串口進(jìn)行的是同步I/O操作,所以除非指定進(jìn)行監(jiān)測(cè)的事件發(fā)生,否則WaitCommEvent函數(shù)不會(huì)返回。在串行設(shè)備初始化的最后要建立一個(gè)單獨(dú)的監(jiān)視線程來監(jiān)視串口事件,以免掛起當(dāng)前調(diào)用線程,其中pParam可以是一個(gè)對(duì)事件進(jìn)行處理的窗口類指針。
如果要進(jìn)行異步I/O操作,打開設(shè)備句柄時(shí),CreateFile的第6個(gè)參數(shù)應(yīng)增加FILEFLAGOVERLAPPED 標(biāo)志。
數(shù)據(jù)發(fā)送
        數(shù)據(jù)發(fā)送利用WriteFile函數(shù)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于同步I/O操作,它的最后一個(gè)參數(shù)可為NULL;而對(duì)異步I/O操作,它的最后一個(gè)參數(shù)必需是一個(gè)指向OVERLAPPED結(jié)構(gòu)的指針,通過OVERLAPPED結(jié)構(gòu)來獲得當(dāng)前的操作狀態(tài)。
BOOL WriteComm(LPCVOID lpSndBuffer,DWORD  
dwBytesToWrite)
{ //lpSndBuffer為發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖區(qū)指針,
dwBytesToWrite為將要發(fā)送的字節(jié)長(zhǎng)度
//設(shè)備已打開
 BOOL bWriteState;  
//實(shí)際發(fā)送的字節(jié)數(shù)
 DWORD dwBytesWritten;  
//設(shè)備未打開
 if(!bOpen) return FALSE;  
 bWriteState=WriteFile(hComDev,lpSndBuffer,
dwBytesToWrite,&dwBytesWritten,NULL);
 if(!bWriteState dwBytesToWrite!=dwBytesWritten)
//發(fā)送失敗
  return FALSE;  
 else
//發(fā)送成功
  return TRUE;  
}
數(shù)據(jù)接收
        接收數(shù)據(jù)的任務(wù)由ReadFile函數(shù)完成。該函數(shù)從串口接收緩沖區(qū)中讀取數(shù)據(jù),讀取數(shù)據(jù)前,先用ClearCommError函數(shù)獲得接收緩沖區(qū)中的字節(jié)數(shù)。接收數(shù)據(jù)時(shí),同步和異步讀取的差別同發(fā)送數(shù)據(jù)是一樣的。
DWORD ReadComm(LPVOID lpInBuffer,DWORD  
dwBytesToRead)
{ //lpInBuffer為接收數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)指針, dwBytesToRead為準(zhǔn)備讀取的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度(字節(jié)數(shù))
//串行設(shè)備狀態(tài)結(jié)構(gòu)
 COMSTAT ComStat;  
 DWORD dwBytesRead,dwErrorFlags; 
//設(shè)備未打開
 if(!bOpen) return 0;
 //讀取串行設(shè)備的當(dāng)前狀態(tài)
 ClearCommError(hComDev,&dwErrorFlags,&ComStat);  
 //應(yīng)該讀取的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度
dwBytesRead=min(dwBytesToRead,ComStat.cbInQue);  
 if(dwBytesRead>0)
  //讀取數(shù)據(jù)
  if(!ReadFile(hComDev,lpInBuffer,dwBytesRead,&dwBytesRead,NULL))  
   dwBytesRead=0;
 return dwBytesRead;
}
事件監(jiān)視線程
        事件監(jiān)視線程對(duì)串口事件進(jìn)行監(jiān)視,當(dāng)監(jiān)視的事件發(fā)生時(shí),監(jiān)視線程可將這個(gè)事件發(fā)送(SendMessage)或登記(PostMessage)到對(duì)事件進(jìn)行處理的窗口類(由pParam指定)中。
UINT CommWatchProc(LPVOID pParam)
{ DWORD dwEventMask=0; //發(fā)生的事件;
 while(bOpen)
 { //等待監(jiān)視的事件發(fā)生
WaitCommEvent(hComDev, &dwEventMask,  
NULL);  
 if ((dwEventMask & EVRXCHAR) ==  
EVRXCHAR)
……//接收到字符事件后,可以將此消息登記到由pParam有指定的窗口類中進(jìn)行處理
  if(dwEventMask & EVERR)==EVERROR)
   ……//發(fā)生錯(cuò)誤時(shí)的處理
 }
 SetEvent(hEvent);  
 //發(fā)信號(hào),指示監(jiān)視線程結(jié)束
 return 0;
}
關(guān)閉串行設(shè)備
        在整個(gè)應(yīng)用程序結(jié)束或不再使用串行設(shè)備時(shí),應(yīng)將串行設(shè)備關(guān)閉,包括取消事件監(jiān)視,將設(shè)備打開標(biāo)志bOpen置為FALSE以使事件監(jiān)視線程結(jié)束,清除發(fā)送/接收緩沖區(qū)和關(guān)閉設(shè)備句柄。
void CloseSynComm()
{  
if(!bOpen) return;
//結(jié)束事件監(jiān)視線程
 bOpen=FALSE;  
 SetCommMask(hComDev,0);  
 //取消事件監(jiān)視,此時(shí)監(jiān)視線程中的WaitCommEvent將返回
 WaitForSingleObject(hEvent,INFINITE);
 //等待監(jiān)視線程結(jié)束
 CloseHandle(hEvent); //關(guān)閉事件句柄
 //停止發(fā)送和接收數(shù)據(jù),并清除發(fā)送和接收緩沖區(qū)
PurgeComm(hComDev,PURGETXABORT
PURGERXABORT PURGETXCLEAR
PURGERXCLEAR);
//關(guān)閉設(shè)備句柄
 CloseHandle(hComDev);  
}
小 結(jié)
        以上給出了用Win32 API 設(shè)計(jì)串行通信的基本思路,對(duì)這個(gè)同步I/O操作的串行通信程序稍加改造就可進(jìn)行異步I/O操作。在實(shí)際應(yīng)用中,我們可以將這些串行通信函數(shù)和成員變量加到一個(gè)已有的CWnd類或其派生類中來實(shí)現(xiàn)串行通信,也可設(shè)計(jì)一個(gè)新的串行通信類來包含這些成員函數(shù)和成員變量?傊,利用Win32 API可以設(shè)計(jì)出滿足各種需要的串行通信程序。