《機(jī)器人程序設(shè)計-仿人機(jī)器人競技娛樂運(yùn)動設(shè)計》課件第5章

第5章機(jī)器人控制串口編程5.1引言5.2打開串口5.3配置串口5.4讀寫串口5.5關(guān)閉串口

5.1引言

在Win32下，可以使用兩種編程方式實(shí)現(xiàn)串口通信：其一是使用ActiveX控件，這種方法程序簡單，但不夠靈活；其二是調(diào)用Windows的API函數(shù)，這種方法可以清楚地掌握串口通信的機(jī)制，并且自由靈活。本章只介紹API串口通信部分。

串口的操作可以有兩種操作方式：同步操作方式和重疊操作方式(又稱為異步操作方式)。同步操作時，API函數(shù)會阻塞直到操作完成以后才能返回(在多線程方式中，雖然不會阻塞主線程，但是仍然會阻塞監(jiān)聽線程)；而重疊操作時，API函數(shù)會立即返回，操作在后臺進(jìn)行，能避免線程的阻塞。無論哪種操作方式，一般都通過以下四個步驟來完成：

(1)打開串口。

(2)配置串口。

(3)讀寫串口。

(4)關(guān)閉串口。

5.2打開串口

Win32系統(tǒng)把文件的概念進(jìn)行了擴(kuò)展。無論是文件、通信設(shè)備、命名管道、郵件槽、磁盤還是控制臺，都是用API函數(shù)CreateFile來打開或創(chuàng)建的。該函數(shù)的原型為：其中：

lpFileName：將要打開的串口邏輯名，如“COM1”。

dwDesiredAccess：指定串口訪問的類型，可以是讀取、寫入或二者并列。

dwShareMode：指定共享屬性，由于串口不能共享，該參數(shù)必須置為0。

lpSecurityAttributes：引用安全性屬性結(jié)構(gòu)，缺省值為NULL。

dwCreationDistribution：創(chuàng)建標(biāo)志，對串口操作，該參數(shù)必須置為OPEN_EXISTING。

dwFlagsAndAttributes：屬性描述，用于指定該串口是否進(jìn)行異步操作，該值為FILE_FLAG_OVERLAPPED，表示使用異步的I/O；該值為0，表示同步I/O操作。

hTemplateFile：對串口而言該參數(shù)必須置為NULL。

同步I/O方式打開串口的示例代碼：

5.3配置串口

1．設(shè)置串口參數(shù)

設(shè)置串口參數(shù)需要通過一個DCB結(jié)構(gòu)來進(jìn)行。DCB結(jié)構(gòu)包含了諸如波特率、數(shù)據(jù)位數(shù)、奇偶校驗(yàn)和停止位數(shù)等信息。在查詢或配置串口的屬性時，都要用DCB結(jié)構(gòu)來作為緩沖區(qū)。

一般用CreateFile打開串口后，可以調(diào)用GetCommState函數(shù)來獲取串口的初始配置。要修改串口的配置，應(yīng)該先修改DCB結(jié)構(gòu)，然后再調(diào)用SetCommState函數(shù)設(shè)置串口。

DCB結(jié)構(gòu)包含了串口的各項參數(shù)設(shè)置，該結(jié)構(gòu)原型如下：

2．申請串口通信緩沖區(qū)

除了在DCB中進(jìn)行的設(shè)置外，程序一般還需要設(shè)置I/O緩沖區(qū)的大小和超時。Windows用I/O緩沖區(qū)來暫存串口輸入和輸出的數(shù)據(jù)。如果通信的速率較高，則應(yīng)該設(shè)置較大的緩沖區(qū)。調(diào)用SetupComm函數(shù)可以設(shè)置串行口的輸入和輸出緩沖區(qū)的大小。

3．串口通信超時設(shè)置

在用ReadFile和WriteFile讀寫串行口時，需要考慮超時問題。超時的作用是在指定的時間內(nèi)沒有讀入或發(fā)送指定數(shù)量的字符時，ReadFile或WriteFile的操作仍然會結(jié)束。

要查詢當(dāng)前的超時設(shè)置應(yīng)調(diào)用GetCommTimeouts函數(shù)，該函數(shù)會填充一個COMMTIMEOUTS結(jié)構(gòu)。調(diào)用SetCommTimeouts可以用某一個COMMTIMEOUTS結(jié)構(gòu)的內(nèi)容來設(shè)置超時。

讀寫串口的超時有兩種：間隔超時和總超時。間隔超時是指在接收時兩個字符之間的最大時延?？偝瑫r是指讀寫操作總共花費(fèi)的最大時間。寫操作只支持總超時，而讀操作兩種超時均支持。用COMMTIMEOUTS結(jié)構(gòu)可以規(guī)定讀寫操作的超時。

COMMTIMEOUTS結(jié)構(gòu)的成員都以毫秒為單位?？偝瑫r的計算公式是：

總超時=時間系數(shù)×要求讀/寫的字符數(shù)+時間常量

可以看出，間隔超時和總超時的設(shè)置是不相關(guān)的，這可以方便通信程序靈活地設(shè)置各種超時。

如果所有寫超時參數(shù)均為0，那么就不使用寫超時。如果ReadIntervalTimeout為0，那么就不使用讀間隔超時。如果ReadTotalTimeoutMultiplier和ReadTotalTimeoutConstant都為0，則不使用讀總超時。如果讀間隔超時被設(shè)置成MAXDWORD并且讀時間系數(shù)和讀時間常量都為0，那么在讀一次輸入緩沖區(qū)的內(nèi)容后讀操作就立即返回，不管是否讀入了要求的字符。

4．清空串口通信緩沖區(qū)

在讀寫串口之前，還要用PurgeComm()函數(shù)清空緩沖區(qū)，該函數(shù)原型如下：

5.4讀寫串口

使用ReadFile和WriteFile讀寫串口，下面是兩個函數(shù)的聲明：在用ReadFile和WriteFile讀寫串口時，既可以同步執(zhí)行，也可以重疊執(zhí)行。在同步執(zhí)行時，函數(shù)直到操作完成后才返回。這意味著同步執(zhí)行時線程會被阻塞，從而導(dǎo)致效率下降。在重疊執(zhí)行時，即使操作還未完成，這兩個函數(shù)也會立即返回，費(fèi)時的I/O操作在后臺進(jìn)行。

ReadFile和WriteFile函數(shù)是同步還是異步由CreateFile函數(shù)決定，如果在調(diào)用CreateFile創(chuàng)建句柄時指定了FILE_FLAG_OVERLAPPED標(biāo)志，那么調(diào)用ReadFile和WriteFile對該句柄進(jìn)行的操作就應(yīng)該是重疊的；如果未指定重疊標(biāo)志，則讀寫操作應(yīng)該是同步的。ReadFile和WriteFile函數(shù)的同步或者異步應(yīng)該和CreateFile函數(shù)相一致。

ReadFile函數(shù)只要在串口輸入緩沖區(qū)中讀入指定數(shù)量的字符，就算完成操作。而WriteFile函數(shù)不但要把指定數(shù)量的字符拷入到輸出緩沖區(qū)，而且要等這些字符從串行口送出去后才算完成操作。

如果操作成功，這兩個函數(shù)都返回TRUE。需要注意的是，當(dāng)ReadFile和WriteFile返回FALSE時，不一定就是操作失敗，這時線程應(yīng)該調(diào)用GetLastError函數(shù)分析返回的結(jié)果。例如，在重疊操作時如果操作還未完成函數(shù)就返回，那么函數(shù)會返回FALSE，同時GetLastError函數(shù)返回ERROR_IO_PENDING，這說明重疊操作還未完成。在使用ReadFile和WriteFile重疊操作時，線程需要創(chuàng)建OVERLAPPED結(jié)構(gòu)以供這兩個函數(shù)使用。線程通過OVERLAPPED結(jié)構(gòu)獲得當(dāng)前的操作狀態(tài)，該結(jié)構(gòu)最重要的成員是hEvent。hEvent是讀寫事件，當(dāng)串口使用異步通信時，函數(shù)返回時操作可能還沒有完成，程序可以通過檢查該事件得知是否讀寫完畢。當(dāng)調(diào)用ReadFile和Wr