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VS2010 Windows API 串口编程 (二)

一串口通信基础

1.1串口通信原理与特点

1.2串口通信的传输方式

1.3串口通信的同步技术

1.4串行接口标准

二 API函数实现串口通信

2.1打开串口

2.1.1串口是否有驱动

2.1.2连接串口

2.1.3串口逻辑端口号大于10无法打开问题

2.2串口配置

2.2.1设置缓冲区大小

2.2.2设置串口状态

2.2.3设置需通知的事件

2.2.4清空缓冲区

2.3异步接收数据

三示例代码

3.1连接串口并设置参数

3.2发送与接收数据

3.3关闭串口

一串口通信基础

提到串口让人想起并口,它们是计算机中两个比较重要的通信方式.

串口:也叫COM口,把字节的二进制位按位列队进行传输,每个字节占一个固定的时间长,速度慢,但是传输距离远,有9针和25针两种,是阳插座(插座中有针凸起),目前25针较少使用;Modem\鼠标\USB口\老式摄像头等都是用串口.

并口:把字节的二进制位用多条线同时传输,速度快串口8倍左右,传输距离有限,一般计算机内部数据传输用此方式,平常使用的有打印机,扫描仪等;为25针,阴插座(插座有25个针孔).

1.1串口通信原理与特点

串行端口是CPU与串行设备间的编码转换器,当CPU经过串行端口发数据时,字节数据列队成串行位,串行端口接收数据时,串行位转换成字节数据.所以必须安装相应的驱动程序.

串行通信有成本低的特点,而且可以在现有的电话网络上进行传输,家庭通过电话线上网即是这种方式.只要配置一个相应的通信接口,如:Modem.

1.2串口通信的传输方式

单工:只能从一头传输到另一头,如只能从A向B传或者B向A传,如看电视,只允许电视台向电视发数据,不允许电视向电视台发数据.在单工传输方式上一般采用两个通信,一个通道传输数据,一个通道传输控制信号.

半双工:允许互传信息,但是不能同时进行,如对讲机,A说话时,B不能说话,B说话时A不能说话.

全双工:允许双同时通信,如讲电话.

1.3串口通信的同步技术

物理连接建立后,需要使用一种机制使对方正确解释发送的数据,发送方安位发出数据后,接收方如何识别这些数据,并如何正确组装成正确的字节.这就需要同步技术.数据同步技术一般解决如下问题:

? 确定发送数据起始时间

? 发送数据的传输速率

? 发送数据所需的时间

? 发送时间间隔

3.1异步传输

按字节为单位传输,异步传输方式也叫起止方式,在被传输的字节前后加起止位,起止位无信号时处于高电平,接收方检测到低电平信号表示开始接收,收到停止信号表示传输完成.

3.2同步传输

以数据块为单位传输,在块的前后加一个特殊字节表示起止,传输效率高,线路利用率高,设备负担也大.

1.4串行接口标准

常用标准有RS-232C,RS-485,RS-422等,其中RS-232C被广泛用于计算机串口通信.RS-232C标准要求一般线路不要超过15米.

二 API函数实现串口通信

API函数串口编程,可采用简单的查询方式或定时方式,也可采用复杂的事件驱动方式,所谓事件驱动方式是当输入缓冲区中有数据时,将自动调用某个方法执行相应的操作.定时方式是在一定的时间间隔内判断缓冲区内有数据被写入,此方法效率不高,查询方式就更落后的一种方式.所以设计的好的串口通信程序一般用事件驱动,有实时,高效,灵活等特点.

一般编制串行通信程序分以下几个部分：

? 打开串行端口:打开通信资源,设置通信参数、设置通信事件、创建读、写事件、进入等待串口消息循环。

? 读取串行端口信息:当串口发生EV_RXCHAR(接收到字符并放入了输入缓冲区)消息后读取串口、数据传输错误处理、字符串处理如回车符、空格并相应转化成数据,如果模拟量还要进行数据检验等功能。

? 写串行端口信息：将要发送的信息写入串口,相应进行错误处理。

? 断开串行端口连接：关闭事件,清除通信事件,丢弃通信资源并关闭。

2.1打开串口

2.1.1串口是否有驱动

如何判断PC机中串口是否正常,驱动是否安装,串口名(逻辑端口名)是多少.如果PC机有串口同时驱动正常,那么在注册表的HKEY_LOCAL_MACHINE\HARDWARE\DEVICEMAP目录下,包含字符"Serial"或"VCom"项下面的值就是,可以有多项,如下图:

项SERIALCOMM下有一个值----COM11,表明有一个可用串口,如果目录下包含字符Serial或VCom的项下没有任何值,表明没有串口或者驱动不正常.以下是获取串口逻辑名的代码:

#define MAX_KEY_LENGTH 255

#define MAX_VALUE_NAME 16383

HKEY hTestKey;

if(ERROR_SUCCESS == RegOpenKeyEx(HKEY_LOCAL_MACHINE, TEXT("HARDWARE\\DEVICEMAP\\SERIALCOMM"), 0, KEY_READ, &hTestKey) ){

TCHAR achClass[MAX_PATH] = TEXT(""); // buffer for class name

DWORD cchClassName = MAX_PATH; // size of class string

DWORD cSubKeys=0; // number of subkeys

DWORD cbMaxSubKey; // longest subkey size

DWORD cchMaxClass; // longest class string

DWORD cValues; // number of values for key

DWORD cchMaxValue; // longest value name

DWORD cbMaxValueData; // longest value data

DWORD cbSecurityDescriptor; // size of security descriptor

FILETIME ftLastWriteTime; // last write time

DWORD i, retCode;

TCHAR achValue[MAX_VALUE_NAME];

DWORD cchValue = MAX_VALUE_NAME;

// Get the class name and the value count.

retCode = RegQueryInfoKey(

hKey, // key handle

achClass, // buffer for class name

&cchClassName, // size of class string

NULL, // reserved

&cSubKeys, // number of subkeys

&cbMaxSubKey, // longest subkey size

&cchMaxClass, // longest class string

&cValues, // number of values for this key

&cchMaxValue, // longest value name

&cbMaxValueData, // longest value data

&cbSecurityDescriptor, // security descriptor

&ftLastWriteTime); // last write time

if (cValues > 0) {

for (i=0, retCode=ERROR_SUCCESS; i

cchValue = MAX_VALUE_NAME; achValue[0] = '\0';

if (ERROR_SUCCESS == RegEnumValue(hKey, i, achValue, &cchValue, NULL, NULL, NULL, NULL)) {

CString szName(achValue);

if (-1 != szName.Find(_T("Serial")) || -1 != szName.Find(_T("VCom")) ){

BYTE strDSName[10]; memset(strDSName, 0, 10);

DWORD nValueType = 0, nBuffLen = 10;

if (ERROR_SUCCESS == RegQueryValueEx(hKey, (LPCTSTR)achValue, NULL,

&nValueType, strDSName, &nBuffLen)){

int nIndex = -1;

while(++nIndex < 20){

if (-1 == m_nComArray[nIndex]) {

m_nComArray[nIndex] = atoi((char*)(strDSName + 3));

break;

}

else{

AfxMessageBox(_T("机PC机没有COM口....."));

}

RegCloseKey(hTestKey);

2.1.2连接串口

串口是系统资源,也当作文件一样操作,所以也用CreateFile函数,如果调用成功返回串口句柄,如果失败返回INVALID_HANDLE_VALUE值.函数参数说明如下:

HANDLE WINAPI CreateFile(

__in LPCTSTR lpFileName,//串口名(逻辑端口名),如:”COM1”,”COM2”

__in DWORD dwDesiredAccess,//访问模式,对串口有读/写权限

__in DWORD dwShareMode,//共享模式,有读/写/删除共享,对串口通信只能独占模式

__in_opt LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes,//文件安全属性,对串口设置为NULL

__in DWORD dwCreationDisposition,//创建方式,串口通信设置为OPEN_EXISTING

__in DWORD dwFlagsAndAttributes,//文件属性标记,是否异步方式,在些设置

__in_opt HANDLE hTemplateFile);//文件句柄,如果不为NULL,新文件从该够本复制或扩展,如果函数执行成功,返回新的串口句柄.

? 第一个参数:逻辑串口号,用字符串”COMX”表示,”X”是串口序号,关于电脑中的逻辑串口号,在注册表HKEY_LOCAL_MACHINE\HARDWARE\DEVICEMAP目录下,包含字符"Serial"或"VCom"项下面的值就是,可以有多个

? 第二个参数:是对对串口的访问权限,串口只有读/写(GENERIC_READ/GENERIC_WRITE)权限,可以同时设置成读/写权限,也可以单独只设置读或写权限.

? 第三个参数:是共享模式,有读/写/删除共享,对串口通信只能独占模式,即是0.

? 第四个参数:文件安全属性,对串口设置成NULL.

? 第五个参数:创建方式,有CREATE_ALWAYS/ CREATE_NEW/ OPEN_EXISTING等方式,但是对串口只能是OPEN_EXISTING,只能打开存在的串口,不像文件一样可创建之类

? 第六个参数:文件属性与标志,详细信息查看MSDN,如果想把串口设置成异步方式,那么要设置成FILE_FLAG_OVERLAPPED.

? 第七个参数:文件句柄,新文件从该句柄复制或扩展,如果函数执行成功,返回新的句柄,对串口通信,设置成NULL

以下为代码示例:

HANDLE hCom = CreateFile("COM1", //打开串口1

GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, //允许读和写操作

0, //独占方式

NULL,

OPEN_EXISTING, //打开存在的串口,必须是OPEN_EXISTING,文件还可以CREATE_NEW,串口不能创建

FILE_ATTRIBUTE_NORMAL|FILE_FLAG_OVERLAPPED, //异步方式打开

NULL);

if (INVALID_HANDLE_VALUE == m_hCom) {

int nError = GetLastError();

}

如果执行成功返回串口句柄,如果失败通过GetLastError获取错误码.

2.1.3串口逻辑端口号大于10无法打开问题

通过函数CreateFile打开串口,其第一个参数就是串口的逻辑端口名,是用”COMX”表示的,其中X是1~N的整数,当X大于10时,有时会出现无法打开的问题,把逻辑端口名改成"\\\\.\\COM

X"即可解决.

CString szCom;

szCom.Format(_T("\\\\.\\COM%d"), nPort);

COMFile = CreateFile(szCom.GetBuffer(50), GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_FLAG_OVERLAPPED,NULL);

2.2串口配置

对串口进行设置,如缓冲区大小,是否允许二进制,参数配置等.

2.2.1设置缓冲区大小

设置IO的缓冲区大小根据自己需求,太小容易丢失数据,所以根据自己的需求设置.

BOOL SetupComm(

HANDLE hFile, //串口句柄,CreateFile的有效返回值

DWORD dwInQueue, //输入缓冲区字节数

DWORD dwOutQueue);//输出缓冲区字节数

2.2.2设置串口状态

设置串口的各种状态,波特率/数据位/停止位/校验位/流控制/二进制等.设置窗口状态是通过函数SetCommState设置的,第一个参数是串口句柄,第二个是DCB指针.DCB结构比较复杂,参数多,所以一般是通过GetCommState来填充一个DCB对象,然后再修改这对象,再把修改好的对像给SetCommState做参数.这是常用的方法.下面是对DCB参数介绍:

typedef struct _DCB { // dcb

DWORD DCBlength; // sizeof(DCB)

DWORD BaudRate; // current baud rate 指定当前的波特率

DWORD fBinary: 1; // binary mode, no EOF check 指定是否允许二进制模式,WINDOWS 95中必须为TRUE

DWORD fParity: 1; // enable parity checking 指定奇偶校验是否允许

DWORD fOutxCtsFlow:1;// CTS output flow control 指定CTS是否用于检测发送控制.当为TRUE是CTS为OFF,发送将被挂起

DWORD fOutxDsrFlow:1;// DSR output flow control 指定DSR是否用于检测发送控制.当为TRUE是DSR为OFF,发送将被挂起

DWORD fDtrControl:2; // DTR flow control type DTR_CONTROL_DISABLE值将DTR置为OFF, DTR_CONTROL_ENABLE值将

//DTR置为ON, DTR_CONTROL_HANDSHAKE允许DTR"握手",

DWORD fDsrSensitivity:1; // DSR sensitivity 当该值为TRUE时DSR为OFF时接收的字节被忽略

DWORD fTXContinueOnXoff:1; // XOFF continues Tx 指定当接收缓冲区已满,并且驱动程序已经发送出XoffChar字符时发送

//是否停止.TRUE时,在接收缓冲区接收到缓冲区已满的字节XoffLim且驱动程序已经发送

//出XoffChar字符中止接收字节之后,发送继续进行。FALSE时,在接收缓冲区接收到代表缓冲

//区已空的字节XonChar且驱动程序已经发送出恢复发送的XonChar之后,发送继续进行。

DWORD fOutX: 1; // XON/XOFF out flow control TRUE时,接收到XoffChar之后便停止发送.接收到XonChar之后将重新开始

DWORD fInX: 1; // XON/XOFF in flow control TRUE时,接收缓冲区接收到代表缓冲区满的XoffLim之后,XoffChar发送出

//去.接收缓冲区接收到代表缓冲区空的XonLim之后,XonChar发送出去

DWORD fErrorChar: 1; // enable error replacement 该值为TRUE且fParity为TRUE时,用ErrorChar 成员指定的字符代替奇

//偶校验错误的接收字符

DWORD fNull: 1; // enable null stripping TRUE时,接收时去掉空（0值）字节

DWORD fRtsControl:2; // RTS flow control RTS_CONTROL_DISABLE时,RTS置为OFF RTS_CONTROL_ENABLE时, RTS置为ON RTS_CONTROL_HANDSHAKE时,当接收缓冲区小于半满时RTS为ON 当接收缓冲区超过四分之三满时RTS为OFF RTS_CONTROL_TOGGLE时,当接收缓冲区仍有剩余字节时RTS为ON ,否则缺省为OFF

DWORD fAbortOnError:1; // abort reads/writes on error TRUE时,有错误发生时中止读和写操作

DWORD fDummy2:17; // reserved 未使用

WORD wReserved; // not currently used 未使用,必须为0

WORD XonLim; // transmit XON threshold 指定在XON字符发送这前接收缓冲区中可允许的最小字节数

WORD XoffLim; // transmit XOFF threshold 指定在XOFF字符发送这前接收缓冲区中可允许的最小字节数

BYTE ByteSize; // number of bits/byte, 4-8 指定端口当前使用的数据位

BYTE Parity; // 0-4=no,odd,even,mark,space 指定端口当前使用的奇偶校验方法,可能为:

//EVENPARITY,MARKPARITY,NOPARITY,ODDPARITY

BYTE StopBits; // 0,1,2 = 1, 1.5, 2 指定端口当前使用的停止位数,可能为:ONESTOPBIT,ONE5STOPBITS,TWOSTOPBITS

char XonChar; // Tx and Rx XON character 指定用于发送和接收字符XON的值

char XoffChar; // Tx and Rx XOFF character 指定用于发送和接收字符XOFF值

char ErrorChar; // error replacement character 本字符用来代替接收到的奇偶校验发生错误时的值

char EofChar; // end of input character 当没有使用二进制模式时,本字符可用来指示数据的结束

char EvtChar; // received event character 当接收到此字符时,会产生一个事件

WORD wReserved1; // reserved; do not use 未使用

} DCB;

以下为示例代码:

DCB dcb;

GetCommState(hCom,&dcb);

dcb.BaudRate = 9600;//波特率

dcb.fBinary = TRUE;//是否允许传二进制

dcb.fParity = TRUE;//是否奇偶校验

dcb.ByteSize = 8;//数据位

dcb.Parity = ODDPARITY;//奇偶校验方式

dcb.StopBits = ONESTOPBIT;//停止位

SetCommState(hCom,&dcb);

2.2.3设置需通知的事件

设置你关心的事件,当此事件发生时,将得到事件通知,通过SetCommMask函数设置,SetCommMask函数两个参数,第一个为串口句柄,第二个为事件,可通过位或的方式指定多个事件,如下:

BOOL WINAPI SetCommMask(

__in HANDLE hFile,

__in DWORD dwEvtMask);

示例代码:

SetCommMask(m_hCom, EV_RXCHAR ) ;

EV_RXCHAR事件指当输入缓冲区内有数据时,通过WaitCommEvent函数可获得通知,其他事件同理,其他事件还有EV_BREAK/EV_CTS/EV_RING等,详情参看MSDN.

2.2.4清空缓冲区

在接收/发送数据前缓冲区中可能有垃圾数据,或者中途想清空缓冲区数据,可以用以下调用以下函数:

BOOL WINAPI PurgeComm(

__in HANDLE hFile,//串口句柄

__in DWORD dwFlags//清空方式PURGE_TXABORT | PURGE_RXABORT | PURGE_TXCLEAR | PURGE_RXCLEAR

);

PurgeComm(m_hCom, PURGE_TXABORT | PURGE_RXABORT | PURGE_TXCLEAR | PURGE_RXCLEAR ) ;

2.3异步接收数据

在2.2.3中通过SetCommMask函数,设置了异步通知事件EV_RXCHAR,所以当输入缓冲区中有数据时,将会有事件触发,那怎么获得事件呢?通过WaitCommEvent函数截取,与WaitForSingleObject原理类似.函数说明如下:

BOOL WINAPI WaitCommEvent(

__in HANDLE hFile,

__out LPDWORD lpEvtMask,

__in LPOVERLAPPED lpOverlapped);

第一个参数是串口句柄,第二个参数是Out型指针,接收事件标志的,第三个参数接收事件信息事件状态.以下为示例代码:

HANDLE hEventArr[2];

hEventArr[0] = osRead.hEvent;

hEventArr[1] = *g_OutPutList.GetEvent();

while(1){

DWORD nResutl = WaitForMultipleObjectsEx(2, hEventArr, FALSE, 200, TRUE/*INFINITE*/);

if(0 == nResutl){

if (g_OutPutList.GetCount() > 1000)

g_OutPutList.RemoveAll();

WORD nLen = (WORD)m_nBuffLen + 2;

PBYTE pIn = new BYTE[nLen];

pIn[0] = HIBYTE(nLen);

pIn[1] = LOBYTE(nLen);

memcpy(pIn + 2, m_InPutBuff, m_nBuffLen);

g_InPutList.AddTail(pIn);

m_nBuffLen = 0;

}

else if(1 == nResutl){

PBYTE pOut = (PBYTE)g_OutPutList.RemoveHead();

int nLen = pOut[0] * 0x100 + pOut[1] - 2;

WriteCommBlock(pOut + 2, nLen);

delete[] pOut;

}

DWORD dwEvtMask = 0 ;

WaitCommEvent( COMFile, &dwEvtMask, &ShareEvent);//等?¨¨待?y串??口¨?事??件t

if ((dwEvtMask & EV_RXCHAR) == EV_RXCHAR) {

ReadCommBlock( );

}

三示例代码

关于本文的代码下载链接:http://download.csdn.net/detail/mingojiang/4425803 VS2010编写的,编译通过,是个串口调试工具. 如图:

3.1连接串口并设置参数

DCB dcb ;

BOOL fRetVal ;

COMMTIMEOUTS CommTimeOuts;

CString szCom;

szCom.Format(_T("\\\\.\\COM%d"), nPort);

COMFile = CreateFile(szCom.GetBuffer(50), GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,//可¨?读¨?、?é可¨?写??

FILE_SHARE_READ | FILE_SHARE_WRITE,

NULL,

OPEN_EXISTING,

FILE_FLAG_OVERLAPPED,

NULL);

if (INVALID_HANDLE_VALUE == COMFile){

return ( FALSE ) ;

}

SetupComm(COMFile,6000,6000) ;

SetCommMask(/*COMFileTemp*/COMFile, EV_RXCHAR ) ;

CommTimeOuts.ReadIntervalTimeout = 0xFFFFFFFF ;

CommTimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier = 0 ;

CommTimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant = 1000 ;

CommTimeOuts.WriteTotalTimeoutMultiplier = 2*CBR_9600/9600 ;

CommTimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant = 0 ;

SetCommTimeouts(/*COMFileTemp*/COMFile, &CommTimeOuts ) ;

dcb.DCBlength = sizeof( DCB ) ;

GetCommState(COMFile, &dcb ) ;

dcb.BaudRate =CBR_9600;

dcb.StopBits =ONESTOPBIT;

dcb.Parity = NOPARITY;

dcb.ByteSize=8;

dcb.fBinary=TRUE;

dcb.fOutxDsrFlow = 0 ;

dcb.fDtrControl = DTR_CONTROL_ENABLE ;

dcb.fOutxCtsFlow = 0 ;

dcb.fRtsControl = RTS_CONTROL_ENABLE ;

dcb.fInX = dcb.fOutX = 1 ;

dcb.XonChar = 0X11 ;

dcb.XoffChar = 0X13 ;

dcb.XonLim = 100 ;

dcb.XoffLim = 100 ;

dcb.fParity = TRUE ;

fRetVal = SetCommState(/*COMFileTemp*/COMFile, &dcb ) ;

if(!fRetVal) return FALSE;

PurgeComm( /*COMFileTemp*/COMFile, PURGE_TXABORT | PURGE_RXABORT | PURGE_TXCLEAR | PURGE_RXCLEAR ) ;

EscapeCommFunction( /*COMFileTemp*/COMFile, SETDTR ) ;