串口通信程序的開發(fā)

1、第12章 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(gè)標(biāo)準(zhǔn)的并行口和兩個(gè)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。 12.1.1 Windows串行通信的工作原理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(gè)事件驅(qū)動(dòng)的，并與設(shè)備無關(guān)的多用戶操作系統(tǒng)。同時(shí)Windows禁止應(yīng)用程序直接和硬件交互，程序員只能通過

2、Windows提供的各類驅(qū)動(dòng)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：l1.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(shí)時(shí)間已到時(shí)才返回。l2.查詢方式查詢方式，即一個(gè)進(jìn)程中的某一線程定時(shí)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(huì)占用大量的CPU時(shí)間，它實(shí)際上是同步方式的一種派生。l3.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(tái)

3、進(jìn)行，而應(yīng)用程序的其他部分在前臺(tái)執(zhí)行。l4.事件驅(qū)動(dòng)方式若對(duì)端口數(shù)據(jù)的響應(yīng)時(shí)間要求較嚴(yán)格，可采用事件驅(qū)動(dòng)方式。事件驅(qū)動(dòng)方式通過設(shè)置事件通知，當(dāng)所希望的事件發(fā)生時(shí)，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(shí)現(xiàn)串行通信：l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(gè)串口，并封鎖其他應(yīng)用程序使它們不能使用此串口。l 配置這個(gè)串口。l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(yàn)。l不需要此串口時(shí)，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(gè)步驟中，主要的程序代碼集中在第（

4、3）步。 12.2 串口通信的實(shí)現(xiàn)串口通信的實(shí)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(gè)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(dòng)分配一個(gè)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 串口的配置串口的配置當(dāng)用CreateFile函數(shù)打開一個(gè)串行通信資源句柄時(shí)，系統(tǒng)將根據(jù)資源最近一次被打開時(shí)的設(shè)置，來初始化和配置資源。如果設(shè)備從

5、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（Device Centrol Block，DCB）通過用戶編程，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)串口的配置。串行口和串行通信驅(qū)動(dòng)程序是通過一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行配置的，這個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)被稱為設(shè)備控制塊( Device Control Block )，簡(jiǎn)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(shí)設(shè)置超時(shí)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(shí)參數(shù)，當(dāng)一個(gè)超時(shí)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(shí)并不作為錯(cuò)誤處理。利用超時(shí)參數(shù)可以定義兩種超時(shí)：l間隔超時(shí)當(dāng)接收到相鄰字符的時(shí)間間隔超過給定的毫秒數(shù)時(shí)，

6、間隔超時(shí)將發(fā)生。從接收第一個(gè)字符開始計(jì)時(shí)，當(dāng)接收到一個(gè)新的字符時(shí)重新開始計(jì)時(shí)。l 總量超時(shí)當(dāng)讀寫花費(fèi)的時(shí)間操作超過計(jì)算出的毫秒數(shù)時(shí)，總量超時(shí)將發(fā)生。計(jì)時(shí)從I/O操作開始后立即進(jìn)行。寫操作只支持總量超時(shí)，讀操作支持兩種超時(shí)，可以單獨(dú)使用或組合使用。超時(shí)參數(shù)的設(shè)置可以用COMMTIMEOUTS結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。12.2.4 串口的寫操作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(duì)比較簡(jiǎn)單，調(diào)用WriteFile（）函數(shù)就可以實(shí)現(xiàn)。函數(shù)調(diào)用的一個(gè)例子如下：WriteFile(hCom1,out,length,&nToWrite,&o);其中hCom1是串口

7、的句柄，out為指向存儲(chǔ)寫入數(shù)據(jù)的緩沖區(qū)，length表示要發(fā)送的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，nToWrite為實(shí)際寫入的字節(jié)數(shù)，&o為指向一個(gè)OVERLAPPED結(jié)構(gòu)，使數(shù)據(jù)的寫操作在后臺(tái)進(jìn)行。 12.2.5 串口的讀操作串口的讀操作實(shí)現(xiàn)讀串口的關(guān)鍵在于判斷何時(shí)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(gè)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(gè)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(shí)際的數(shù)據(jù)數(shù)。只要WaitCom

8、mEvent（）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(gè)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)）串口的讀操作（續(xù)） 在這里還使用了幾個(gè)其它的函數(shù)，下面也將介紹：lSetCommMask(hCom1,EV_RXCHAR);lWaitCommEvent（hCom1，&dwEvent，NULL）； lClearCommError（hCom1，&dwError，&

9、cs）；12.2.6 關(guān)閉串口關(guān)閉串口在程序執(zhí)行完，退回到Windows環(huán)境時(shí)，要關(guān)閉串口，以便其它程序能使用。關(guān)閉串口很簡(jiǎn)單，用下面函數(shù)實(shí)現(xiàn)：CloseHandle(hCom1); /hCom1為串口的句柄。 12.3 串口通信程序舉例串口通信程序舉例本節(jié)講述一個(gè)具體的串口通信的實(shí)例，該實(shí)例是在工控以太網(wǎng)通信協(xié)議解密所用到的一個(gè)串口通信程序，這里實(shí)現(xiàn)的是通信協(xié)議解密的軟件部分。該軟件設(shè)計(jì)的目的就是接收來自過程級(jí)和監(jiān)控級(jí)兩處發(fā)送的信號(hào)，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(jí)的數(shù)據(jù)，從串口2接收監(jiān)控級(jí)的數(shù)據(jù)。由于監(jiān)控級(jí)和過程級(jí)的通信是突發(fā)或連續(xù)

10、的，實(shí)時(shí)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(duì)話框的程序建立基于對(duì)話框的程序建立基于對(duì)話框的程序Eg12_1，刪除對(duì)話框資源默認(rèn)的一個(gè)靜態(tài)控件和兩個(gè)按鈕控件。修改對(duì)話框資源的Properties屬性。 12.3.2 添加控件添加控件l在對(duì)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l如表如表12.2所示：所示：12.3.4 建立按鈕的消息響應(yīng)函數(shù)lvoid CEg12_1Dlg:OnConfig() ll/ TODO: Add your control notification handler code herelCOM

11、MCONFIG cc;lcc.dcb=dcb;lif(!CommConfigDialog(com1,GetSafeHwnd(),&cc) return;lldcb=cc.dcb;lSetCommState(hCom12,&dcb);l12.3.5 重載對(duì)話框類的初始化函數(shù)OnInitDialog（）函數(shù)l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l第二步，把串口的初始化、配置放在對(duì)話框類的OnInitDialog（）函數(shù)中。l第三步，啟動(dòng)讀線程。在初始化串口后，就要啟動(dòng)讀線程進(jìn)行監(jiān)控串口。因此，把啟動(dòng)讀線程程序放在了對(duì)話框類的OnInitDialog（）函數(shù)的最后。l線程啟動(dòng)程序如下：lvoid CEg12_1Dlg:OnReceive()ll/定義一個(gè)句柄，用于讀線程。定義一個(gè)句柄，用于讀線程。lHWND hWndread=GetSafeHwnd();/啟動(dòng)讀線程啟動(dòng)讀線程.lAfxBeginThread(ReadProc,hWndread,THREAD_PRIORITY_NORMAL); l/在這里ReadProc就是讀線程程序ll第四步，加入用戶自定義消息12.3.6 程序運(yùn)行結(jié)果程序運(yùn)行結(jié)果l運(yùn)行程序，點(diǎn)