基于Windows API的VC++串口通信详解

    在Win32下，可以使用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。本文我们只介绍API串口通信部分。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

1、打开串口

    Win32系统把文件的概念进行了扩展。无论是文件、通信设备、命名管道、邮件槽、磁盘、还是控制台，都是用API函数CreateFile来打开或创建的。

CreateFile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: = FILE_FLAG_OVERLAPPED，表示使用异步的I/O；= 0，表示同步I/O操作；
hTemplateFile：对串口而言该参数必须置为NULL。

同步I/O方式打开串口的示例代码：

HANDLE hCom; //全局变量，串口句柄
hCom=CreateFile("COM1",//COM1口  GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, //允许读和写  0, //独占方式  NULL,  OPEN_EXISTING, //打开而不是创建  0, //同步方式  NULL);
if(hCom==(HANDLE)-1) {  AfxMessageBox("打开COM失败!");  return FALSE;
}
return TRUE;

重叠I/O（异步方式）打开串口的示例代码：

HANDLE hCom; //全局变量，串口句柄
hCom =CreateFile("COM1", //COM1口    GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, //允许读和写    0, //独占方式    NULL,    OPEN_EXISTING, //打开而不是创建     FILE_ATTRIBUTE_NORMAL|FILE_FLAG_OVERLAPPED, //重叠方式    NULL);
if(hCom ==INVALID_HANDLE_VALUE) {AfxMessageBox("打开COM失败!");     return FALSE;
}
return TRUE;

2、配置串口

    在打开通讯设备句柄后，常常需要对串口进行一些初始化配置工作。这需要通过一个DCB结构来进行。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。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，应先修改DCB结构，再调用SetCommState
函数设置串口。

（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 { ……… //波特率，指定通信设备的传输速率。这个成员可以是实际波特率值或者下面的常量值之一： DWORD BaudRate; CBR_110，CBR_300，//CBR_600，CBR_1200，CBR_2400，CBR_4800，CBR_9600，CBR_19200， CBR_38400，CBR_56000， CBR_57600,CBR_115200,//CBR_128000，CBR_256000， CBR_14400 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—8BYTE Parity; //指定奇偶校验方法。此成员可以有下列值： EVENPARITY 偶校验；NOPARITY 无校验；MARKPARITY 标记校验；//ODDPARITY 奇校验 BYTE StopBits; //指定停止位的位数。此成员可以有下列值： ONESTOPBIT 1位停止位；TWOSTOPBITS 2位停止位；//ONE5STOPBITS 1.5位停止位
}

（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
);

（3）SetCommState函数设置COM口的设备控制块：

BOOL SetCommState( HANDLE hFile, LPDCB lpDCB );

（4）SetupComm函数设置串行口的输入和输出缓冲区的大小：

    除了在DCB中设置外，程序一般还需要设置I/O缓冲区的大小和超时。Windows用I/O缓冲区来暂存串口输入和输出的数据。如果通信的速率较高，则
应该设置较大的缓冲区。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）
);

（5）GetCommTimeouts函数查询超时：

    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的操作仍然会结束。要查询当前的超时设置应调用GetCommTimeouts函数，该函数会填充一个COMMTIMEOUTS结。调用SetCommTimeouts可以用某一个COMMTIMEOUTS结
构的内容来设置超时。读写串口的超时有两种：间隔超时和总超时。间隔超时是指在接收时两个字符之间的最大时延。总超时是指读写操作总共花费的最大时间。写操作
只支持总超时，而读操作两种超时均支持。用COMMTIMEOUTS结构可以规定读写操作的超时。COMMTIMEOUTS结构的定义为：

typedef struct _COMMTIMEOUTS {DWORD ReadIntervalTimeout; //读间隔超时 DWORD ReadTotalTimeoutMultiplier; //读时间系数 DWORD ReadTotalTimeoutConstant; //读时间常量 DWORD WriteTotalTimeoutMultiplier; // 写时间系数 DWORD WriteTotalTimeoutConstant; //写时间常量
} COMMTIMEOUTS,*LPCOMMTIMEOUTS;

    COMMTIMEOUTS结构的成员都以毫秒为单位。总超时的计算公式是：总超时＝时间系数×要求读/写的字符数＋时间常量。例如，要读入10个字符，那么读操作的总超时的计算公式为：读总超时＝ReadTotalTimeoutMultiplier×10＋ReadTotalTimeoutConstant。可以看出：间隔超时和总超时的设置是不相关的，这可以方便通信程序灵活地设置各种超时。如果所有写超时参数均为0，那么就不使用写超时。如果ReadIntervalTimeout为0，那么就不使用读间隔超时。如果ReadTotalTimeoutMultiplier
和 ReadTotalTimeoutConstant 都为0，则不使用读总超时。如果读间隔超时被设置成MAXDWORD并且读时间系数和读时间常量都为0，那么在读一次输入缓
冲区的内容后读操作就立即返回，而不管是否读入了要求的字符。
间，而不是ReadFile和WriteFile的返回时间。

（6）PurgeComm()函数清空缓冲区：

    在读写串口之前，还要用PurgeComm()函数清空缓冲区，该函数原型：

BOOL PurgeComm( HANDLE hFile, //串口句柄 DWORD dwFlags // 需要完成的操作
);

    参数dwFlags指定要完成的操作，可以是下列值的组合： PURGE_TXABORT 中断所有写操作并立即返回，即使写操作还没有完成； PURGE_TXCLEAR 清除输出缓冲区；PURGE_RXCLEAR 清除输入缓冲区；

配置串口的示例代码：

SetupComm(hCom,1024,1024); //输入缓冲区和输出缓冲区的大小都是1024
COMMTIMEOUTS TimeOuts; //设定读超时
TimeOuts.ReadIntervalTimeout=1000;
TimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier=500;
TimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant=5000; //设定写超时
TimeOuts.WriteTotalTimeoutMultiplier=500;
TimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant=2000;
SetCommTimeouts(hCom,&TimeOuts); //设置超时
DCB dcb;
GetCommState(hCom,&dcb);
dcb.BaudRate=9600; //波特率为9600
dcb.ByteSize=8; //每个字节有8位
dcb.Parity=NOPARITY; //无奇偶校验位
dcb.StopBits=TWOSTOPBITS; //两个停止位
SetCommState(hCom,&dcb);
PurgeComm(hCom,PURGE_TXCLEAR | PURGE_RXCLEAR);

3、读写串口

（1）ReadFile函数读串口：

BOOL ReadFile(  HANDLE hFile, //串口的句柄 LPVOID lpBuffer,// 读入的数据存储的地址：即读入的数据将存储在以该指针的值为首地址的一片内存区  DWORD nNumberOfBytesToRead, // 要读入的数据的字节数  LPDWORD lpNumberOfBytesRead,// 指向一个DWORD数值，该数值返回读操作实际读入的字节数  LPOVERLAPPED lpOverlapped// 重叠操作时，该参数指向一个OVERLAPPED结构，同步操作时，该参数为NULL );

（2）WriteFiel函数写串口：

BOOL WriteFile( HANDLE hFile, //串口的句柄 LPCVOID lpBuffer, // 写入的数据存储的地址：即以该指针的值为首地址的nNumberOfBytesToWrite个字节的数据将要写入//串口的发送数据缓冲区。 DWORD nNumberOfBytesToWrite, //要写入的数据的字节数  LPDWORD lpNumberOfBytesWritten,// 指向指向一个DWORD数值，该数值返回实际写入的字节数 LPOVERLAPPED lpOverlapped// 重叠操作时，该参数指向一个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，如果在调用CreateFile创建句柄时指定了FILE_FLAG_OVERLAPPED标志，
那么调用ReadFile和WriteFile对该句柄进行的操作就应该是重叠的；如果未指定重叠标志，则读写操作应该是同步的。ReadFile和WriteFile函数的
同步或者异步应该和CreateFile函数相一致。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。如果操作成功，这两个函数都返回TRUE。需要注意的是，当ReadFile和WriteFile返回FALSE时，不一定就是操作失败，线程应该调用GetLastError
函数分析返回的结果。例如，在重叠操作时如果操作还未完成函数就返回，那么函数就返回FALSE，而且GetLastError函数返回ERROR_IO_PENDING。这说
明重叠操作还未完成。

同步方式读写串口的代码示例：

//同步读串口

char str[100];
DWORD wCount;//读取的字节数
BOOL bReadStat;
bReadStat=ReadFile(hCom,str,100,&wCount,NULL);
if(!bReadStat) { AfxMessageBox("读串口失败!"); return FALSE;
}
return TRUE;

//同步写串口

char lpOutBuffer[100];
DWORD dwBytesWrite=100;
COMSTAT ComStat;
DWORD dwErrorFlags;
BOOL bWriteStat;
ClearCommError(hCom,&dwErrorFlags,&ComStat);
bWriteStat=WriteFile(hCom,lpOutBuffer,dwBytesWrite,& dwBytesWrite,NULL);
if(!bWriteStat) { AfxMessageBox("写串口失败!");
}
PurgeComm(hCom, PURGE_TXABORT| PURGE_RXABORT|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR);

（3）等待读写操作完成函数WaitForSingleObject和GetOverlappedResult：

    在重叠操作时,操作还未完成函数就返回。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）。有两种方法可以等待操作完成：一种方法
是用象WaitForSingleObject这样的等待函数来等待OVERLAPPED结构的hEvent成员；另一种方法是调用GetOverlappedResult函数等待，后面将
演示说明。下面我们先简单说一下OVERLAPPED结构和GetOverlappedResult函数：

OVERLAPPED结构：包含了重叠I/O的一些信息，定义如下：

typedef struct _OVERLAPPED {DWORD Internal; DWORD InternalHigh;DWORD Offset; DWORD OffsetHigh; HANDLE hEvent;
} OVERLAPPED;

    在使用ReadFile和WriteFile重叠操作时，线程需要创建OVERLAPPED结构以供这两个函数使用。线程通过OVERLAPPED结构获得当前的操作状态，
该结构最重要的成员是hEvent。hEvent是读写事件。当串口使用异步通讯时，函数返回时操作可能还没有完成，程序可以通过检查该事件得知是否读写
完毕。当调用ReadFile, WriteFile 函数的时候，该成员会自动被置为无信号状态；当重叠操作完成后，该成员变量会自动被置为有信号状态。

GetOverlappedResult函数：

BOOL GetOverlappedResult(   HANDLE hFile, //串口的句柄  LPOVERLAPPED lpOverlapped,//指向重叠操作开始时指定的OVERLAPPED结构  LPDWORD lpNumberOfBytesTransferred,//指向一个32位变量，该变量的值返回实际读写操作传输的字节数。  BOOL bWait// 该参数用于指定函数是否一直等到重叠操作结束：如果该参数为TRUE，函数直到操作结束才返回；//如果该参数为FALSE，函数直接返回，这时如果操作没有完成，通过调用GetLastError()函数会//返回ERROR_IO_INCOMPLETE。
);

    该函数返回重叠操作的结果，用来判断异步操作是否完成，它是通过判断OVERLAPPED结构中的hEvent是否被置位来实现的。

异步方式读写串口的代码示例：

//异步读串口：用WaitForSingleObject函数来等待OVERLAPPED结构的hEvent成员

char lpInBuffer[1024];
DWORD dwBytesRead=1024;
COMSTAT ComStat;
DWORD dwErrorFlags;
OVERLAPPED m_osRead;
memset(&m_osRead,0,sizeof(OVERLAPPED));
m_osRead.hEvent=CreateEvent(NULL,TRUE,FALSE,NULL);
ClearCommError(hCom,&dwErrorFlags,&ComStat);
dwBytesRead=min(dwBytesRead,(DWORD)ComStat.cbInQue);
if(!dwBytesRead) {return FALSE;
}
BOOL bReadStatus;
bReadStatus=ReadFile(hCom,lpInBuffer, dwBytesRead,&dwBytesRead,&m_osRead);
if(!bReadStatus) {  //如果ReadFile函数返回FALSE if(GetLastError()==ERROR_IO_PENDING) {  //GetLastError()函数返回ERROR_IO_PENDING,表明串口正在进行读操作 WaitForSingleObject(m_osRead.hEvent,2000); //使用WaitForSingleObject函数等待，直到读操作完成或延时已达到2秒钟,//当串口读操作进行完毕后，m_osRead的hEvent事件会变为有信号                     PurgeComm(hCom,PURGE_TXABORT|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR);return dwBytesRead; } return 0;
}
PurgeComm(hCom, PURGE_TXABORT| PURGE_RXABORT|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR);
return dwBytesRead;

    对以上代码再作简要说明：在使用ReadFile 函数进行读操作前，应先使用ClearCommError函数清除错误。ClearCommError函数的原型如下：

BOOL ClearCommError(    HANDLE hFile, // 串口句柄 LPDWORD lpErrors, // 指向接收错误码的变量 LPCOMSTAT lpStat // 指向通讯状态缓冲区
);

    该函数获得通信错误并报告串口的当前状态，同时，该函数清除串口的错误标志以便继续输入、输出操作。参数lpStat指向一个COMSTAT结构，该结构返回串口状态信息。 COMSTAT结构 COMSTAT结构包含串口的信息，结构定义如下：

typedef struct _COMSTAT { // cst
DWORD fCtsHold : 1;     // Tx waiting for CTS signal
DWORD fDsrHold : 1;     // Tx waiting for DSR signal
DWORD fRlsdHold : 1;    // Tx waiting for RLSD signal
DWORD fXoffHold : 1;    // Tx waiting, XOFF char rec''d
DWORD fXoffSent : 1;    // Tx waiting, XOFF char sent
DWORD fEof : 1;         // EOF character sent
DWORD fTxim : 1;        // character waiting for Tx
DWORD fReserved : 25;   // reserved
DWORD cbInQue;          // bytes in input buffer
DWORD cbOutQue;         // bytes in output buffer} COMSTAT, *LPCOMSTAT;

    本文只用到了cbInQue成员变量，该成员变量的值代表输入缓冲区的字节数。最后用PurgeComm函数清空串口的输入输出缓冲区。 这段代码用WaitForSingleObject函数来等待OVERLAPPED结构的hEvent成员，下面我们再演示一段调用GetOverlappedResult函数等待的异步读
串口示例代码：

//异步读串口：用GetOverlappedResult函数来等待

char lpInBuffer[1024];
DWORD dwBytesRead=1024;
BOOL bReadStatus;
DWORD dwErrorFlags;
COMSTAT ComStat;
OVERLAPPED m_osRead;
ClearCommError(hCom,&dwErrorFlags,&ComStat);
if(!ComStat.cbInQue) return 0;
dwBytesRead=min(dwBytesRead,(DWORD)ComStat.cbInQue);
bReadStatus=ReadFile(hCom, lpInBuffer,dwBytesRead, &dwBytesRead,&m_osRead);
if(!bReadStatus) {  //如果ReadFile函数返回FALSE if(GetLastError()==ERROR_IO_PENDING) { GetOverlappedResult(hCom, &m_osRead,&dwBytesRead,TRUE); // GetOverlappedResult函数的最后一个参数设为TRUE，函数会一直 //等待，直到读操作完成或由于错误而返回。 }
}
return dwBytesRead;

//异步写串口：

char buffer[1024];
DWORD dwBytesWritten=1024;
DWORD dwErrorFlags;
COMSTAT ComStat;
OVERLAPPED m_osWrite;
BOOL bWriteStat;
bWriteStat=WriteFile(hCom,buffer,dwBytesWritten, &dwBytesWritten,&m_OsWrite);
if(!bWriteStat) { if(GetLastError()==ERROR_IO_PENDING) { WaitForSingleObject(m_osWrite.hEvent,1000); return dwBytesWritten; } return 0;
}
return dwBytesWritten;

4、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
);

基于Windows API的VC++串口通信详解相关推荐

Java串口通信详解(转)
Java串口通信详解(转) 作者:denimcc 日期:2007-05-11 序言说到开源,恐怕很少有人不挑大指称赞.学生通过开源代码学到了知识,程序员通过开源类库获得了别人的成功经验及能够 ...
【STM32】标准库与HAL库对照学习教程八--串口通信详解
[STM32]标准库与HAL库对照学习教程八--串口通信详解一.前言二.准备工作三.通信的基本概念 1.通信方式 2.串行通信与并行通信 (1)串行通信 (2)并行通信 3.异步通信与同步通信 ...
MATLAB与51单片机进行串口通信详解
目录一.51单片机与电脑进行串口通信二.MATLAB串口通信函数三.串口属性四.示例Demo 4.1 MATLAB接收单片机发来的数据 4.2 MATLAB向单片机发送数据控制LED 五.总结 ...
S5PV210串口通信详解
S5PV210串口通信详解 S5PV210概述: S5PV210有4路独立,异步,串行的输入输出IO口,UART支持的通信速率达到3Mbps. 一个周期数据的组成:1位起始位,8位有效数据位,1位奇偶 ...
STM32串口通信详解以及通信异常或者卡死常见问题分析
STM32串口通信详解以及通信异常或者卡死常见问题分析目录 STM32串口通信详解以及通信异常或者卡死常见问题分析一.常见的异常问题二.STM32的串口简介 1.串口的通讯方式 ①按数据传输方向 ...
（四）裸机s5pv210之串口通信详解
裸机s5pv210之串口通信详解文章目录裸机s5pv210之串口通信详解前言一.电子通信概念 1.同步通信和异步通信 2.电平信号和差分信号 3.并行接口和串行接口二.串口通信的基本概念 1 ...
RS232串口通信详解
RS232串口通信详解http://www.21ic.com/jichuzhishi/datasheet/RS232/jiekou/184659.html 串口是计算机上一种非常通用的设备通信协议. ...
C#.net串口通信详解！
VS.NET2005中SerialPort控件操作详解--C#语言编写(VS 2008基本一致) (实例编写的是一个使用SerialPort类进行串口通讯,并读取和接受COM端的数据) u ...
Java串口通信详解
序言说到开源,恐怕很少有人不挑大指称赞.学生通过开源代码学到了知识,程序员通过开源类库获得了别人的成功经验及能够按时完成手头的工程,商家通过开源软件赚到了钱--,总之是皆大欢喜.然而开源软件或类库的 ...

基于Windows API的VC++串口通信详解

基于Windows API的VC++串口通信详解相关推荐

最新文章

热门文章