[Win32,API之串口编程浅析] 串口编程
时间：2019-02-03 05:43:35 来源：千叶帆 本文已影响人
随着工业自动化和通信技术的蓬勃发展,串口通信技术已经变得越来越重要。在工业控制中,工控机(一般都基于Windows平台)经常需要与智能仪表通过串口进行通信。串口通信方便易行,应用广泛。
在Win32下,有两种编程方式实现串口通信,其一是使用ActiveX控件,这种方法程序简单,但欠灵活。其二是调用Windows的API函数,这种方法可以清楚地掌握串口通信的机制,并且自由灵活。本文采用第2种方法。
串口的操作可以有两种操作方式:同步操作方式和重叠操作方式(又称为异步操作方式)。同步操作时,API函数会阻塞直到操作完成以后才能返回(在多线程方式中,虽然不会阻塞主线程,但是仍然会阻塞监听线程);而重叠操作方式,API函数会立即返回,操作在后台进行,避免线程的阻塞。
无论那种操作方式,一般都通过四个步骤来完成:
(1) 打开串口
(2) 配置串口
(3) 读写串口
(4) 关闭串口
一、打开串口
采用API函数CreateFile打开串口,该函数的原型为:
HANDLE CreateFile(LPCTSTR lpFileName,
DWORD dwDesiredAccess,
DWORD dwShareMode,
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes,
DWORD dwCreationDistribution,
DWORD dwFlagsAndAttributes,
HANDLE hTemplateFile);
・lpFileName:将要打开的串口逻辑名,如“COM1”;
・dwDesiredAccess:指定串口访问的类型,可以是读取、写入或二者并列;
・dwShareMode:指定共享属性,由于串口不能共享,该参数必须置为0;
・lpSecurityAttributes:引用安全性属性结构,缺省值为NULL;
・dwCreationDistribution:创建标志,对串口操作该参数必须置为OPEN_EXISTING;
・dwFlagsAndAttributes:属性描述,用于指定该串口是否进行异步操作,该值为FILE_FLAG_OVERLAPPED,表示使用异步的I/O;该值为0,表示同步I/O操作;
・hTemplateFile:对串口而言该参数必须置为NULL;
二、配置串口
一般用CreateFile打开串口后,可以调用GetCommState函数来获取串口的初始配置。要修改串口的配置,应该先修改DCB结构,然后再调用SetCommState函数设置串口。DCB结构包含了诸如波特率、数据位数、奇偶校验和停止位数等信息。在查询或配置串口的属性时,都要用DCB结构来作为缓冲区。
(1)DCB结构包含了串口的各项参数设置,下面仅介绍几个该结构常用的变量:
typedef struct _DCB{
………
DWORD BaudRate; //波特率
DWORD fParity; // 指定奇偶校验使能。若此成员为1,允许奇偶校验检查
…
BYTE ByteSize;// 通信字节位数,4―8
BYTE Parity; //指定奇偶校验方法。
BYTE StopBits; //指定停止位的位数。
………
} DCB;
(2) GetCommState函数可以获得COM口的设备控制块,从而获得相关参数:
BOOL GetCommState(
HANDLE hFile, //标识通讯端口的句柄
LPDCB lpDCB //指向一个设备控制块(DCB结构)的指针
);
SetCommState函数设置COM口的设备控制块:
BOOL SetCommState(
HANDLE hFile,
LPDCB lpDCB
);
(3)除了在BCD中的设置外,程序一般还需要设置I/O缓冲区的大小和超时。
调用SetupComm函数可以设置串行口的输入和输出缓冲区的大小。
BOOL SetupComm(
HANDLE hFile,// 通信设备的句柄
DWORD dwInQueue,// 输入缓冲区的大小(字节数)
DWORD dwOutQueue // 输出缓冲区的大小(字节数)
);
在用ReadFile和WriteFile读写串行口时,需要考虑超时问题。超时的作用是在指定的时间内没有读入或发送指定数量的字符,ReadFile或WriteFile的操作就会结束。要查询超时设置应调用GetCommTimeouts函数,该函数会填充一个COMMTIMEOUTS结构。调用SetCommTimeouts可以用某一个COMMTIMEOUTS结构的内容来设置超时。
三、读写操作
使用ReadFile和WriteFile读写串口,下面是两个函数的声明:
BOOL ReadFile(
HANDLE hFile,//串口的句柄
LPVOID lpBuffer,//读入的数据存储的地址
DWORD nNumberOfBytesToRead,//要读入的数据的字节数
LPDWORD lpNumberOfBytesRead,//返回读操作实际读入的字节数
LPOVERLAPPED lpOverlapped //重叠操作时,指向一个OVERLAPPED结构
//同步操作时,该参数为NULL。
);
BOOL WriteFile(
HANDLE hFile,//串口的句柄
LPCVOID lpBuffer,//指向串口的发送数据缓冲区
DWORD nNumberOfBytesToWrite,//要写入的数据的字节数
LPDWORD lpNumberOfBytesWritten,//返回实际写入的字节数
LPOVERLAPPED lpOverlapped//重叠操作时,指向一个OVERLAPPED结构
// 同步操作时,该参数为NULL。
);
在用ReadFile和WriteFile读写串口时,既可以同步执行,也可以重叠执行。在同步执行时,函数直到操作完成后才返回。这意味着同步执行时线程会被阻塞,从而导致效率下降。在重叠执行时,即使操作还未完成,这两个函数也会立即返回,费时的I/O操作在后台进行。ReadFile和WriteFile函数是同步还是异步由CreateFile函数决定。
ReadFile函数只要在串口输入缓冲区中读入指定数量的字符,就算完成操作。而WriteFile函数不但要把指定数量的字符拷入到输出缓冲区,而且要等这些字符从串行口送出去后才算完成操作。
四、关闭串口
利用API函数关闭串口非常简单,只需使用CreateFile函数返回的句柄作为参数调用CloseHandle即可:
BOOL CloseHandle(
HANDLE hObject; //handle to object to close
);
参考文献
[1]张宏林.Visual C++串口通信技术与工程实践,人民邮电出版社
[2]曹卫彬.C/C++串口通信典型应用实例编程实践,电子工业出版社
