深入浅出VC++串口编程之基于Win32 API
1、API描述
在WIN32 API中，串口使用文件方式进行访问，其操作的API基本上与文件操作的API一致。
打开串口
Win32 中用于打开串口的API 函数为CreateFile，其原型为：
| HANDLE CreateFile ( LPCTSTR lpFileName, //将要打开的串口逻辑名，如COM1 或COM2 DWORD dwAccess, //指定串口访问的类型，可以是读取、写入或两者并列 DWORD dwShareMode, //指定共享属性，由于串口不能共享,该参数必须置为0 LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsa, //引用安全性属性结构，缺省值为NULL DWORD dwCreate, //创建标志，对串口操作该参数必须置为OPEN EXISTING DWORD dwAttrsAndFlags, //属性描述，用于指定该串口是否可进行异步操作， //FILE_FLAG_OVERLAPPED：可使用异步的I/O HANDLE hTemplateFile //指向模板文件的句柄，对串口而言该参数必须置为NULL ); |
例如，以下程序用于以同步读写方式打开串口COM1：
| HANDLE hCom; DWORD dwError; hCon = CreateFile("COM1", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL); if (hCom == (HANDLE)0xFFFFFFFF) { dwError = GetLastError(); MessageBox(dwError); } |
对于dwAttrsAndFlags参数及FILE_FLAG_OVERLAPPED标志的由来，可解释如下：Windows文件操作分为同步I/O和重叠I/O(Overlapped I/ O)两种方式，在同步I/O方式中，API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）；而在重叠I/O方式中，API会立即返回，操作在后台进行，避免线程的阻塞。重叠I/O非常灵活，它也可以实现阻塞（例如我们可以设置一定要读取到一个数据才能进行到下一步操作)。如果进行I/O操作的API 在没有完成操作的情况下返回，我们可以通过调用GetOverLappedResult()函数阻塞到I/O操作完成后返回。
配置串口
配置串口是通过改变设备控制块DCB(Device Control Block) 的成员变量值来实现的，接收缓冲区和发送缓冲区的大小可通过SetupComm函数来设置。
DCB结构体定义为：
| typedef struct _DCB { // dcb DWORD DCBlength; // sizeof(DCB) DWORD BaudRate; // current baud rate DWORD fBinary: 1; // binary mode, no EOF check DWORD fParity: 1; // enable parity checking DWORD fOutxCtsFlow:1; // CTS output flow control DWORD fOutxDsrFlow:1; // DSR output flow control DWORD fDtrControl:2; // DTR flow control type DWORD fDsrSensitivity:1; // DSR sensitivity DWORD fTXContinueOnXoff:1; // XOFF continues Tx DWORD fOutX: 1; // XON/XOFF out flow control DWORD fInX: 1; // XON/XOFF in flow control DWORD fErrorChar: 1; // enable error replacement DWORD fNull: 1; // enable null stripping DWORD fRtsControl:2; // RTS flow control DWORD fAbortOnError:1; // abort reads/writes on error DWORD fDummy2:17; // reserved WORD wReserved; // not currently used WORD XonLim; // transmit XON threshold WORD XoffLim; // transmit XOFF threshold BYTE ByteSize; // number of bits/byte, 4-8 BYTE Parity; // 0-4=no,odd,even,mark,space BYTE StopBits; // 0,1,2 = 1, 1.5, 2 char XonChar; // Tx and Rx XON character char XoffChar; // Tx and Rx XOFF character char ErrorChar; // error replacement character char EofChar; // end of input character char EvtChar; // received event character WORD wReserved1; // reserved; do not use } DCB; 而SetupComm函数的原型则为： BOOL SetupComm( HANDLE hFile, // handle to communications device DWORD dwInQueue, // size of input buffer DWORD dwOutQueue // size of output buffer ); |
以下程序将串口设置为：波特率为9600，数据位数为7位，停止位为2 位，偶校验，接收缓冲区和发送缓冲区大小均为1024个字节，最后用PurgeComm函数终止所有的后台读写操作并清空接收缓冲区和发送缓冲区：
| DCB dcb; dcb.BaudRate = 9600; //波特率为9600 dcb.ByteSize = 7; //数据位数为7位 dcb.Parity = EVENPARITY; //偶校验 dcb.StopBits = 2; //两个停止位 dcb.fBinary = TRUE; dcb.fParity = TRUE; if (!SetCommState(hCom, &dcb)) { MessageBox("串口设置出错!"); } SetupComm(hCom, 1024, 1024); PurgeComm(hCom, PURCE_TXABORT | PURGE_RXABORT | PURGE_TXCLEAR | PURGE_RXCLEAR); |
超时设置
超时设置是通过改变COMMTIMEOUTS结构体的成员变量值来实现的，COMMTIMEOUTS的原型为：
| typedef struct _COMMTIMEOUTS { DWORD ReadIntervalTimeout; //定义两个字符到达的最大时间间隔，单位：毫秒 //当读取完一个字符后，超过了ReadIntervalTimeout，仍未读取到下一个字符，就会 //发生超时 DWORD ReadTotalTimeoutMultiplier; DWORD ReadTotalTimeoutConstant; //其中各时间所满足的关系如下： //ReadTotalTimeout = ReadTotalTimeOutMultiplier* BytesToRead + ReadTotalTimeoutConstant DWORD WriteTotalTimeoutMultiplier; DWORD WriteTotalTimeoutConstant; } COMMTIMEOUTS, *LPCOMMTIMEOUTS; |
设置超时的函数为SetCommTimeouts，其原型中接收COMMTIMEOUTS的指针为参数：
| BOOL SetCommTimeouts( HANDLE hFile, // handle to communications device LPCOMMTIMEOUTS lpCommTimeouts // pointer to comm time-out structure ); |
以下程序将串口读操作的超时设定为10 毫秒：
| COMMTIMEOUTS to; memset(&to, 0, sizeof(to)); to.ReadIntervalTimeout = 10; SetCommTimeouts(hCom, &to); |
与SetCommTimeouts对应的GetCommTimeouts()函数的原型为：
| BOOL GetCommTimeouts( HANDLE hFile, // handle of communications device LPCOMMTIMEOUTS lpCommTimeouts // pointer to comm time-out structure ); |
事件设置
在读写串口之前，需要用SetCommMask ()函数设置事件掩模来监视指定通信端口上的事件，其原型为：
| BOOL SetCommMask( HANDLE hFile, //标识通信端口的句柄 DWORD dwEvtMask //能够使能的通信事件 ); |
有了Set当然还会有Get，与SetCommMask对应的GetCommMask()函数的原型为：
| BOOL GetCommMask( HANDLE hFile, //标识通信端口的句柄 LPDWORD lpEvtMask // address of variable to get event mask ); |
串口上可以发生的事件可以是如下事件列表中的一个或任意组合：EV_BREAK、EV_CTS、EV_DSR、EV_ERR、EV_RING、EV_RLSD、EV_RXCHAR、EV_RXFLAG、EV_TXEMPTY。
我们可以用WaitCommEvent()函数来等待串口上我们利用SetCommMask ()函数设置的事件：
| BOOL WaitCommEvent( HANDLE hFile, //标识通信端口的句柄 LPDWORD lpEvtMask, // address of variable for event that occurred LPOVERLAPPED lpOverlapped, // address of overlapped structure ); |
WaitCommEvent()函数一直阻塞，直到串口上发生我们用所SetCommMask ()函数设置的通信事件为止。一般而言，当WaitCommEvent()返回时，程序员可以由分析*lpEvtMask而获得发生事件的类别，再进行相应的处理。
读串口
对串口进行读取所用的函数和对文件进行读取所用的函数相同，读函数原型如下：
| BOOL ReadFile( HANDLE hFile, // handle of file to read LPVOID lpBuffer, // pointer to buffer that receives data DWORD nNumberOfBytesToRead, // number of bytes to read LPDWORD lpNumberOfBytesRead, // pointer to number of bytes read LPOVERLAPPED lpOverlapped // pointer to structure for overlapped I/O ); |
写串口
对串口进行写入所用的函数和对文件进行写入所用的函数相同，写函数原型如下：
| BOOL WriteFile( HANDLE hFile, // handle to file to write to LPCVOID lpBuffer, // pointer to data to write to file DWORD nNumberOfBytesToWrite, // number of bytes to write LPDWORD lpNumberOfBytesWritten, // pointer to number of bytes written LPOVERLAPPED lpOverlapped // pointer to structure for overlapped I/O ); |
关闭串口
利用API 函数实现串口通信时关闭串口非常简单，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 ); |
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