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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(WindowsNT、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。
①主要信号线定义:
2脚:
发送数据TXD;
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。
②电气特性:
数据传输速率最大可到20Kbps,最大距离仅15m.
注:
看了微软的MSDN6.0,其WindowsAPI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256Kbps!
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9600bps,可以满足通讯需求。
③接口的典型应用:
大多数计算机应用系统与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WindowsAPI通信函数:
①OpenComm()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:
intidComDev;
idComDev=OpenComm("
COM1"
1024,128);
CloseComm(idComDev);
②BuildCommDCB()、setCommState()填写设备控制块DCB,然后对已打开的串口进行参数配置;
DCBdcb;
BuildCommDCB("
COM1:
2400,n,8,1"
&
dcb);
SetCommState(&
③ReadComm、WriteComm()对串口进行读写操作,即数据的接收和发送.
char*m_pRecieve;
intcount;
ReadComm(idComDev,m_pRecieve,count);
Charwr[30];
intcount2;
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。
㈠使用ActiveX控件:
VC++6.0提供的MSComm控件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。
⑴.在当前的Workspace中插入MSComm控件。
Project菜单------>
AddtoProject---->
ComponentsandControls----->
Registered
ActiveXControls--->
选择Components:
MicrosoftCommunicationsControl,
version6.0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)。
⑵.在MainFrm.h中加入MSComm控件。
protected:
CMSCommm_ComPort;
在Mainfrm.cpp:
:
OnCreare()中:
DWORDstyle=WS_VISIBLE|WS_CHILD;
if(!
m_ComPort.Create(NULL,style,CRect(0,0,0,0),this,ID_COMMCTRL)){
TRACE0("
FailedtocreateOLECommunicationsControl"
);
return-1;
//failtocreate
}
⑶.初始化串口
m_ComPort.SetCommPort
(1);
//选择COM?
m_ComPort.SetInBufferSize(1024);
//设置输入缓冲区的大小,Bytes
m_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);
⑷.捕捉串口事项。
MSComm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:
afx_msgvoidOnCommMscomm();
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()
⑸.串口读写.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:
VARIANTGetInput();
及voidSetOutput(constVARIANT&
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!
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:
voidCMainFrame:
OnCommMscomm(){
VARIANTvResponse;
intk;
if(m_commCtrl.GetCommEvent()==2){
k=m_commCtrl.GetInBufferCount();
//接收到的字符数目
if(k>
0){
vResponse=m_commCtrl.GetInput();
//read
SaveData(k,(unsignedchar*)vResponse.parray->
pvData);
}//接收到字符,MSComm控件发送事件}
。
。
//处理其他MSComm控件
}
voidCMainFrame:
OnCommSend(){
//准备需要发送的命令,放在TxData[]中
CByteArrayarray;
array.RemoveAll();
array.SetSize(Count);
for(i=0;
i
array.SetAt(i,TxData[i]);
m_ComPort.SetOutput(COleVariant(array));
//发送数据
请大家认真关注第⑷、⑸中内容,在实际工作中是重点、难点所在。
㈡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。
⑴.在中MainFrm.cpp定义全局变量
HANDLE hCom;
//准备打开的串口的句柄
HANDLE hCommWatchThread;
//辅助线程的全局函数
⑵.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, //nosecurityattrs
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|PURGE_RXABORT|PURGE_TXCLEAR
|PURGE_RXCLEAR);
//清干净输入、输出缓冲区
COMMTIMEOUTSCommTimeOuts;
//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
DCB dcb;
//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=ONESTOPBIT;
dcb.fBinary=TRUE;
dcb.fParity=FALSE;
SetCommState(hCom,&
//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。
⑶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=
CreateThread((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);
⑷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。
UINTCommWatchProc(HWNDhSendWnd){
DWORDdwEvtMask=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
COMSTATComStat;
DWORDdwLength;
ClearCommError(hCom,&
dwErrorFlags,&
ComStat);
dwLength=ComStat.cbInQue;
//输入缓冲区有多少数据?
if(dwLength>
0){
BOOLfReadStat;
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,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);
//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,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(overlappedoperation)的结果;
WriteFile()的使用类似。
⑸.在主线程中发送下行命令。
BOOL fWriteStat;
charszBuffer[count];
…………//准备好发送的数据,放在szBuffer[]中
fWriteStat=WriteFile(hCom,szBuffer,dwBytesToWrite,
&
dwBytesWritten,&
WRITE_OS(npTTYInfo));
//写数据
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.
interr=GetLastError();
fWriteStat){
if(GetLastError()==ERROR_IO_PENDING){
while(!
GetOverlappedResult(hCom,&
WRITE_OS(npTTYInfo),
dwBytesWritten,TRUE)){
dwError=GetLastError();
if(dwError==ERROR_IO_INCOMPLETE){
//normalresultifnotfinished
dwBytesSent+=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,WaitCommEvent()、ReadFile()、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。
依托vc6.0丰富的功能,结合我们提及的技术,写出有强大控制能力的串口通信应用程序。
就个人而言,我更偏爱API技术,因为控制手段要灵活的多,功能也要强大得多。
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作者:
佚名
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