程式師世界 >> 編程語言 >> C語言 >> VC >> 關於VC++ >> 深入淺出VC++串口編程之基於Win32 API

深入淺出VC++串口編程之基於Win32 API

編輯：關於VC++

1、API描述

在WIN32 API中，串口使用文件方式進行訪問，其操作的API基本上與文件操作的API一致。

打開串口

Win32 中用於打開串口的API 函數為 CreateFile，其原型為：

HANDLE CreateFile ( 　LPCTSTR lpFileName, //將要打開的串口邏輯名，如COM1 或COM2 　DWORD dwAccess, //指定串口訪問的類型，可以是讀取、寫入或兩者並列　DWORD dwShareMode, //指定共享屬性，由於串口不能共享,該參數必須置為0 　LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsa, //引用安全性屬性結構，缺省值為NULL 　DWORD dwCreate, //創建標志，對串口操作該參數必須置為OPEN EXISTING 　DWORD dwAttrsAndFlags, //屬性描述，用於指定該串口是否可進行異步操作，　//FILE_FLAG_OVERLAPPED：可使用異步的I/O 　HANDLE hTemplateFile //指向模板文件的句柄，對串口而言該參數必須置為NULL );

例如，以下程序用於以同步讀寫方式打開串口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); }

對於dwAttrsAndFlags參數及FILE_FLAG_OVERLAPPED標志的由來，可解釋如下：Windows文件操作分為同步I/O和重疊I/O(Overlapped I/ O)兩種方式，在同步I/O方式中，API會阻塞直到操作完成以後才能返回（在多線程方式中，雖然不會阻塞主線程，但是仍然會阻塞監聽線程）；而在重疊I/O方式中，API會立即返回，操作在後台進行，避免線程的阻塞。重疊I/O非常靈活，它也可以實現阻塞（例如我們可以設置一定要讀取到一個數據才能進行到下一步操作)。如果進行I/O操作的API 在沒有完成操作的情況下返回，我們可以通過調用 GetOverLappedResult()函數阻塞到I/O操作完成後返回。

配置串口

配置串口是通過改變設備控制塊DCB(Device Control Block) 的成員變量值來實現的，接收緩沖區和發送緩沖區的大小可通過SetupComm函數來設置。

DCB結構體定義為：

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函數的原型則為： BOOL SetupComm( 　HANDLE hFile, // handle to communications device 　DWORD dwInQueue, // size of input buffer 　DWORD dwOutQueue // size of output buffer );

以下程序將串口設置為：波特率為9600，數據位數為7位，停止位為2 位，偶校驗，接收緩沖區和發送緩沖區大小均為1024個字節，最後用PurgeComm函數終止所有的後台讀寫操作並清空接收緩沖區和發送緩沖區：

DCB dcb; dcb.BaudRate = 9600; //波特率為 9600 dcb.ByteSize = 7; //數據位數為7位 dcb.Parity = EVENPARITY; //偶校驗 dcb.StopBits = 2; //兩個停止位 dcb.fBinary = TRUE; dcb.fParity = TRUE; if (!SetCommState(hCom, &dcb)) { 　MessageBox("串口設置出錯!"); } SetupComm(hCom, 1024, 1024); PurgeComm(hCom, PURCE_TXABORT | PURGE_RXABORT | PURGE_TXCLEAR | PURGE_RXCLEAR);

超時設置

超時設置是通過改變COMMTIMEOUTS結構體的成員變量值來實現的，COMMTIMEOUTS 的原型為：

typedef struct _COMMTIMEOUTS { 　DWORD ReadIntervalTimeout; //定義兩個字符到達的最大時間間隔，單位：毫秒　//當讀取完一個字符後，超過了ReadIntervalTimeout，仍未讀取到下一個字符，就會　//發生超時　DWORD ReadTotalTimeoutMultiplier; 　DWORD ReadTotalTimeoutConstant; 　//其中各時間所滿足的關系如下：　//ReadTotalTimeout = ReadTotalTimeOutMultiplier* BytesToRead + ReadTotalTimeoutConstant 　DWORD WriteTotalTimeoutMultiplier; 　DWORD WriteTotalTimeoutConstant; } COMMTIMEOUTS, *LPCOMMTIMEOUTS;

設置超時的函數為SetCommTimeouts，其原型中接收COMMTIMEOUTS的指針為參數：

BOOL SetCommTimeouts( 　HANDLE hFile, // handle to communications device 　LPCOMMTIMEOUTS lpCommTimeouts // pointer to comm time-out structure );

以下程序將串口讀操作的超時設定為10 毫秒：

COMMTIMEOUTS to; memset(&to, 0, sizeof(to)); to.ReadIntervalTimeout = 10; SetCommTimeouts(hCom, &to);與 SetCommTimeouts對應的GetCommTimeouts()函數的原型為：

BOOL GetCommTimeouts( 　HANDLE hFile, // handle of communications device 　 LPCOMMTIMEOUTS lpCommTimeouts // pointer to comm time-out structure );

事件設置

在讀寫串口之前，需要用SetCommMask ()函數設置事件掩模來監視指定通信端口上的事件，其原型為：

BOOL SetCommMask( 　 HANDLE hFile, //標識通信端口的句柄　DWORD dwEvtMask //能夠使能的通信事件 );

有了Set當然還會有Get，與SetCommMask對應的GetCommMask()函數的原型為：

BOOL GetCommMask( 　HANDLE hFile, //標識通信端口的句柄　LPDWORD lpEvtMask // address of variable to get event mask );

串口上可以發生的事件可以是如下事件列表中的一個或任意組合： EV_BREAK、EV_CTS、EV_DSR、EV_ERR、EV_RING、EV_RLSD、EV_RXCHAR、EV_RXFLAG、 EV_TXEMPTY。　　我們可以用WaitCommEvent()函數來等待串口上我們利用SetCommMask ()函數設置的事件：

BOOL WaitCommEvent( 　HANDLE hFile, //標識通信端口的句柄　LPDWORD lpEvtMask, // address of variable for event that occurred 　LPOVERLAPPED lpOverlapped, // address of overlapped structure );

WaitCommEvent()函數一直阻塞，直到串口上發生我們用所SetCommMask ()函數設置的通信事件為止。一般而言，當WaitCommEvent()返回時，程序員可以由分析 *lpEvtMask而獲得發生事件的類別，再進行相應的處理。

讀串口

對串口進行讀取所用的函數和對文件進行讀取所用的函數相同，讀函數原型如下：

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 );

寫串口

對串口進行寫入所用的函數和對文件進行寫入所用的函數相同，寫函數原型如下：

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 );

關閉串口

利用API 函數實現串口通信時關閉串口非常簡單，只需使用CreateFile 函數返回的句柄作為參數調用CloseHandle 即可：

BOOL CloseHandle( 　HANDLE hObject // handle to object to close );

2.例程

在筆者的《深入淺出Win32多線程程序設計之綜合實例》中我們已經給出一個利用WIN API進行串口通信的例子，這裡再給出一個類似的例子，以進一步加深理解。

對話框上控件對應的資源文件(.RC)中的內容如下：

BEGIN 　 EDITTEXT IDC_RECV_EDIT,28,119,256,46,ES_AUTOHSCROLL 　 GROUPBOX "發送數據",IDC_STATIC,19,15,282,70 　 GROUPBOX "接收數據",IDC_STATIC,19,100,282,80 　 EDITTEXT IDC_SEND_EDIT,29,33,214,39,ES_AUTOHSCROLL 　 PUSHBUTTON "清除",IDC_CLEAR_BUTTON,248,33,50,14 　 PUSHBUTTON "發送",IDC_SEND_BUTTON,248,55,50,14 END

而整個對話框的消息映射（描述了消息及其對應的行為）如下：

BEGIN_MESSAGE_MAP(CSerialPortAPIDlg, CDialog) //{{AFX_MSG_MAP(CSerialPortAPIDlg) 　 ON_WM_SYSCOMMAND() 　 ON_WM_PAINT() 　 ON_WM_QUERYDRAGICON() 　 ON_BN_CLICKED(IDC_CLEAR_BUTTON, OnClearButton) 　 ON_BN_CLICKED(IDC_SEND_BUTTON, OnSendButton) 　 ON_MESSAGE(COM_RECVDATA, OnRecvData) //}}AFX_MSG_MAP END_MESSAGE_MAP()

我們為IDC_SEND_EDIT和IDC_RECV_EDIT編輯框控件分別添加了一個CString變量m_recv和m_send，下面的代碼描述了這一行為：

class CSerialPortAPIDlg : public CDialog { 　 // Construction 　 public: 　　 CSerialPortAPIDlg(CWnd* pParent = NULL); // standard constructor 　　 // Dialog Data 　　 //{{AFX_DATA(CSerialPortAPIDlg) 　　　 enum { IDD = IDD_SERIALPORTAPI_DIALOG }; 　　　 CString m_recv; //IDC_RECV_EDIT控件對應的變量　　　 CString m_send; //IDC_SEND_EDIT控件對應的變量　　 //}}AFX_DATA 　　 // ClassWizard generated virtual function overrides 　　 //{{AFX_VIRTUAL(CSerialPortAPIDlg) 　 protected: 　　 virtual void DoDataExchange(CDataExchange* pDX); // DDX/DDV support 　 //}}AFX_VIRTUAL 　 // Implementation 　 protected: 　　 BOOL OpenSerialPort1(); 　　 HICON m_hIcon; 　　 // Generated message map functions 　　 //{{AFX_MSG(CSerialPortAPIDlg) 　　　 virtual BOOL OnInitDialog(); 　　　 afx_msg void OnSysCommand(UINT nID, LPARAM lParam); 　　　 afx_msg void OnPaint(); 　　　 afx_msg HCURSOR OnQueryDragIcon(); 　　　 afx_msg void OnClearButton(); 　　　 afx_msg void OnSendButton(); 　　　 afx_msg void OnRecvData(WPARAM wParam, LPARAM lParam); 　　 //}}AFX_MSG 　　 DECLARE_MESSAGE_MAP() }; CSerialPortAPIDlg::CSerialPortAPIDlg(CWnd* pParent /*=NULL*/) : CDialog(CSerialPortAPIDlg::IDD, pParent) { 　 //{{AFX_DATA_INIT(CSerialPortAPIDlg) 　　 //在構造函數中初始化變量　　 m_recv = _T(""); //在構造函數中初始化變量　　 m_send = _T(""); 　 //}}AFX_DATA_INIT 　 // Note that LoadIcon does not require a subsequent DestroyIcon in Win32 　 m_hIcon = AfxGetApp()->LoadIcon(IDR_MAINFRAME); } //建立編輯框控件和變量之間的映射 void CSerialPortAPIDlg::DoDataExchange(CDataExchange* pDX) { 　 CDialog::DoDataExchange(pDX); 　 //{{AFX_DATA_MAP(CSerialPortAPIDlg) 　　 DDX_Text(pDX, IDC_RECV_EDIT, m_recv); 　　 DDX_Text(pDX, IDC_SEND_EDIT, m_send); 　 //}}AFX_DATA_MAP }

在對話框的OnInitDialog()函數中，我們啟動窗口監聽線程並將主窗口句柄傳遞給線程控制函數：

BOOL CSerialPortAPIDlg::OnInitDialog() { 　 CDialog::OnInitDialog(); 　 // Add "About..." menu item to system menu. 　 // IDM_ABOUTBOX must be in the system command range. 　 ASSERT((IDM_ABOUTBOX & 0xFFF0) == IDM_ABOUTBOX); 　 ASSERT(IDM_ABOUTBOX < 0xF000); 　 CMenu* pSysMenu = GetSystemMenu(FALSE); 　 if (pSysMenu != NULL) 　 { 　　 CString strAboutMenu; 　　 strAboutMenu.LoadString(IDS_ABOUTBOX); 　　 if (!strAboutMenu.IsEmpty()) 　　 { 　　　 pSysMenu->AppendMenu(MF_SEPARATOR); 　　　 pSysMenu->AppendMenu(MF_STRING, IDM_ABOUTBOX, strAboutMenu); 　　 } 　 } 　 // Set the icon for this dialog. The framework does this automatically 　 // when the application's main window is not a dialog 　 SetIcon(m_hIcon, TRUE); // Set big icon 　 SetIcon(m_hIcon, FALSE); // Set small icon 　 // TODO: Add extra initialization here 　 //啟動串口監視線程　 DWORD threadID; 　 hCommThread = ::CreateThread((LPSECURITY_ATTRIBUTES)NULL, 0, 　　　　　 (LPTHREAD_START_ROUTINE)SerialPort1ThreadProcess, 　 AfxGetMainWnd()->m_hWnd, 0, &threadID); 　 if (hCommThread == NULL) 　 { 　　 ::AfxMessageBox("創建串口1處理線程失敗"); 　　 ::PostQuitMessage(0); 　 } 　 return TRUE; // return TRUE unless you set the focus to a control } //"清除"按鈕函數 void CSerialPortAPIDlg::OnClearButton() { 　 // TODO: Add your control notification handler code here 　 m_send = ""; 　 UpdateData(false); } //發送數據函數（"發送"按鈕函數） void CSerialPortAPIDlg::OnSendButton() { 　 // TODO: Add your control notification handler code here 　 UpdateData(true); 　 DWORD wCount = 0; 　 WriteFile(hCom, m_send, m_send.GetLength(), &wCount, NULL);//發送數據 } //接收數據後（通過監聽線程發來的用戶自定義消息）顯示 void CSerialPortAPIDlg::OnRecvData(WPARAM wParam, LPARAM lParam) { 　 CString recvStr((char *)wParam); 　 m_recv += recvStr; 　 UpdateData(false); }

在工程中添加SerialPortControl.h和SerialPortControl.cpp兩個文件，前者聲明串口控制的接口函數及外部全局變量，後者實現串口接口函數及串口監聽線程控制函數。

SerialPortControl.h文件

#ifndef _SERIAL_PORT_CONTROL_H #define _SERIAL_PORT_CONTROL_H #define COM_RECVDATA WM_USER+1000//自定義消息 extern HANDLE hCom; //全局變量，串口句柄 extern HANDLE hCommThread; //全局變量，串口線程 //串口監視線程控制函數 extern DWORD WINAPI SerialPort1ThreadProcess(HWND hWnd); //打開並設置PC串口1(COM1) extern BOOL OpenSerialPort1(); #endif SerialPortControl.cpp文件 #include "StdAfx.h" #include "SerialPortControl.h" HANDLE hCom; //全局變量，串口句柄 HANDLE hCommThread; //全局變量，串口線程 BOOL OpenSerialPort1() { 　 //打開並設置COM1 　 hCom=CreateFile("COM1", GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, 0,NULL , OPEN_EXISTING, 0, NULL); 　 if (hCom==(HANDLE)-1) 　 { 　　 AfxMessageBox("打開COM1失敗"); 　　 return false; 　 } 　 else 　 { 　　 DCB wdcb; 　　 GetCommState (hCom, &wdcb); 　　 wdcb.BaudRate=9600;//波特率：9600，其他：不變　　 SetCommState (hCom, &wdcb); 　　 PurgeComm(hCom, PURGE_TXCLEAR); 　 } 　 return true; } //以一個線程不同監控串口行接收的數據 DWORD WINAPI SerialPort1ThreadProcess( HWND hWnd//主窗口句柄) { 　 char str[101]; 　 DWORD wCount; //讀取的字節數　 while(1) 　 { 　　 ReadFile(hCom,str, 100, &wCount, NULL); 　　 if(wCount > 0) //收到數據　　 { 　　　 str[wCount] = '\0'; 　　　 ::PostMessage(hWnd, COM_RECVDATA, (unsigned int) str, wCount); 　　　 //發送消息給對話框主窗口，以進行接收內容的顯示　　 } 　 } 　 return TRUE; }