用MFC实现串口编程 （zhuan)

用MFC实现串口编程 （作者：付杰　2000年08月04日 11:28） 龚建伟评论：本文既写了在Windows中怎样用VC控件MSComm，又说明了API技术编程方法，在写用MSComm控件时，数据类型的转换说得不是太明白，初次涉猎串口编程的朋友恐怕看了还是编不出来；直接从底层编写的部分值得一读，说得较为详细，但你得先从VC教本上看一看什么是线程。 目次：(目次添加：龚建伟） 一．串行通信的基本原理 二．串口信号线的接法 三．16位串口应用程序的简单回顾 四．在MFC下的32位串口应用程序 ㈠ 使用ActiveX控件 ㈡ 使用32位的API 通信函数 本文详细介绍了串行通信的基本原理，以及在Windows NT、Win98环境下用MFC实现串口（COM）通信的方法：使用ActiveX控件或Win API.并给出用Visual C++6.0编写的相应MFC32位应用程序。关键词：串行通信、VC++6.0、ActiveX控件、Win API、MFC32位应用程序、事件驱动、非阻塞通信、多线程. 　　在Windows应用程序的开发中，我们常常需要面临与外围数据源设备通信的问题。计算机和单片机（如MCS-51）都具有串行通信口，可以设计相应的串口通信程序，完成二者之间的数据通信任务。 　　实际工作中利用串口完成通信任务的时候非常之多。已有一些文章介绍串口编程的文章在计算机杂志上发表。但总的感觉说来不太全面，特别是介绍32位下编程的更少，且很不详细。笔者在实际工作中积累了较多经验,结合硬件、软件，重点提及比较新的技术，及需要注意的要点作一番探讨。希望对各位需要编写串口通信程序的朋友有一些帮助。 一．串行通信的基本原理 回到页顶 串行端口的本质功能是作为CPU和串行设备间的编码转换器。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（Windows NT、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）。 二．串口信号线的接法 回到页顶 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20K bps,最大距离仅15m. 注：看了微软的MSDN 6.0，其Windows API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256K bps! 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9600 bps,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 回到页顶 　　16位串口应用程序中，使用的16位的Windows API通信函数: ① OpenComm() 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：int idComDev; idComDev = OpenComm("COM1", 1024, 128); CloseComm(idComDev); ② BuildCommDCB() 、setCommState()填写设备控制块DCB，然后对已打开的串口进行参数配置; 　　 例：DCB dcb; BuildCommDCB("COM1:2400,n,8,1", &dcb); SetCommState(&dcb); ③ ReadComm 、WriteComm()对串口进行读写操作，即数据的接收和发送. 　　 例：char *m_pRecieve; int count; 　　　　 ReadComm(idComDev,m_pRecieve,count); 　　　　 Char wr[30]; int count2; 　　　　 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 回到页顶 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------>Add to Project---->Components and Controls----->Registered 　　 ActiveX Controls--->选择Components: Microsoft Communications Control, 　　 version 6.0 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: 　　 CMSComm m_ComPort; 在Mainfrm.cpp::OnCreare()中： 　　DWORD style=WS_VISIBLE|WS_CHILD; 　　 if (!m_ComPort.Create(NULL,style,CRect(0,0,0,0),this,ID_COMMCTRL)){ TRACE0("Failed to create OLE Communications Control/n"); return -1;　　 // fail to create 　　　　} 　　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： protected: afx_msg void OnCommMscomm(); 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： VARIANT GetInput()；及 void SetOutput(const VARIANT& 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： 　　　　void CMainFrame::OnCommMscomm(){ 　　　　 VARIANT vResponse;　　 int k; 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,(unsigned char*) vResponse.parray->pvData); } // 接收到字符，MSComm控件发送事件 } 　　 。。。。。 // 处理其他MSComm控件 } void CMainFrame::OnCommSend() { 。。。。。。。。 // 准备需要发送的命令，放在TxData[]中 CByteArray array; array.RemoveAll(); array.SetSize(Count); for(i=0;i 0) { BOOL fReadStat ;　　 　　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(overlapped operation)的结果;WriteFile()的使用类似。 ⑸．在主线程中发送下行命令。 BOOL　　fWriteStat ; char szBuffer[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 注: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. int err=GetLastError(); if (!fWriteStat) { 　　 if(GetLastError() == ERROR_IO_PENDING){ 　　　　while(!GetOverlappedResult(hCom, &WRITE_OS( npTTYInfo ), 　　　　　　　　　　 &dwBytesWritten, TRUE )) { 　　　　　　dwError = GetLastError(); 　　　　　　if(dwError == ERROR_IO_INCOMPLETE){ 　　　　　　　　　　 // normal result if not finished 　　　　　　　　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。