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VC串口编程.doc

VC串口编程

nelson90
2011-02-27 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《VC串口编程doc》,可适用于高等教育领域

本文详细介绍了串行通信的基本原理以及在WindowsNT、Win环境下用MFC实现串口(COM)通信的方法:使用ActiveX控件或WinAPI并给出用VisualC编写的相应MFC位应用程序。关键词:串行通信、VC、ActiveX控件、WinAPI、MFC位应用程序、事件驱动、非阻塞通信、多线程  在Windows应用程序的开发中我们常常需要面临与外围数据源设备通信的问题。计算机和单片机(如MCS)都具有串行通信口可以设计相应的串口通信程序完成二者之间的数据通信任务。  实际工作中利用串口完成通信任务的时候非常之多。已有一些文章介绍串口编程的文章在计算机杂志上发表。但总的感觉说来不太全面特别是介绍位下编程的更少且很不详细。笔者在实际工作中积累了较多经验,结合硬件、软件重点提及比较新的技术及需要注意的要点作一番探讨。希望对各位需要编写串口通信程序的朋友有一些帮助。一.串行通信的基本原理串行端口的本质功能是作为CPU和串行设备间的编码转换器。当数据从CPU经过串行端口发送出去时字节数据转换为串行的位。在接收数据时串行的位被转换为字节数据。在Windows环境(WindowsNT、Win、Windows)下串口是系统资源的一部分。应用程序要使用串口进行通信必须在使用之前向操作系统提出资源申请要求(打开串口)通信完成后必须释放资源(关闭串口)。串口通信程序的流程如下图:二.串口信号线的接法一个完整的RSC接口有根线采用标准的芯插头座(或者芯插头座)。芯和芯的主要信号线相同。以下的介绍是以芯的RSC为例。①主要信号线定义:    脚:发送数据TXD脚:接收数据RXD脚:请求发送RTS脚:清除发送CTS    脚:数据设备就绪DSR脚:数据终端就绪DTR脚:数据载波检测DCD脚:保护地  脚:信号地。②电气特性:数据传输速率最大可到Kbps,最大距离仅m注:看了微软的MSDN其WindowsAPI中关于串行通讯设备(不一定都是串口RSC或RS或RS)速率的设置最大可支持到RS即Kbps!也不知道到底是什么串行通讯设备?但不管怎样一般主机和单片机的串口通讯大多都在bps,可以满足通讯需求。③接口的典型应用:大多数计算机应用系统与智能单元之间只需使用到根信号线即可工作。这时除了TXD、RXD以外还需使用RTS、CTS、DCD、DTR、DSR等信号线。(当然在程序中也需要对相应的信号线进行设置。)        图最简单的RSC信号线接法  以上接法在设计程序时直接进行数据的接收和发送就可以了不需要  对信号线的状态进行判断或设置。(如果应用的场合需要使用握手信号等需要对相应的信号线的状态进行监测或设置。)三.位串口应用程序的简单回顾  位串口应用程序中使用的位的WindowsAPI通信函数:①OpenComm()打开串口资源并指定输入、输出缓冲区的大小(以字节计)  CloseComm()关闭串口  例:intidComDevidComDev=OpenComm("COM",,)CloseComm(idComDev)②BuildCommDCB()、setCommState()填写设备控制块DCB然后对已打开的串口进行参数配置  例:DCBdcbBuildCommDCB("COM:,n,,",dcb)SetCommState(dcb)③ReadComm、WriteComm()对串口进行读写操作即数据的接收和发送  例:char*mpRecieveintcount    ReadComm(idComDev,mpRecieve,count)    Charwrintcount    WriteComm(idComDev,wr,count)位下的串口通信程序最大的特点就在于:串口等外部设备的操作有自己特有的API函数而位程序则把串口操作(以及并口等)和文件操作统一起来了使用类似的操作。四.在MFC下的位串口应用程序位下串口通信程序可以用两种方法实现:利用ActiveX控件使用API通信函数。使用ActiveX控件程序实现非常简单结构清晰缺点是欠灵活使用API通信函数的优缺点则基本上相反。以下介绍的都是在单文档(SDI)应用程序中加入串口通信能力的程序。㈠使用ActiveX控件:VC提供的MSComm控件通过串行端口发送和接收数据为应用程序提供串行通信功能。使用非常方便但可惜的是很少有介绍MSComm控件的资料。  ⑴.在当前的Workspace中插入MSComm控件。  Project菜单>AddtoProject>ComponentsandControls>Registered  ActiveXControls>选择Components:MicrosoftCommunicationsControl,  version插入到当前的Workspace中。结果添加了类CMSComm(及相应文件:mscommh和mscommcpp)。  ⑵.在MainFrmh中加入MSComm控件。protected:  CMSCommmComPort在Mainfrmcpp::OnCreare()中:  DWORDstyle=WSVISIBLE|WSCHILD  if(!mComPortCreate(,style,CRect(,,,),this,IDCOMMCTRL)){TRACE("FailedtocreateOLECommunicationsControln")return  failtocreate    }  ⑶初始化串口mComPortSetCommPort()  选择COMmComPortSetInBufferSize()设置输入缓冲区的大小BytesmComPortSetOutBufferSize()设置输入缓冲区的大小Bytesif(!mComPortGetPortOpen())打开串口mComPortSetPortOpen(TRUE)mComPortSetInputMode()设置输入方式为二进制方式mComPortSetSettings(",n,,")设置波特率等参数mComPortSetRThreshold()为表示有一个字符引发一个事件    mComPortSetInputLen()⑷.捕捉串口事项。MSComm控件可以采用轮询或事件驱动的方法从端口获取数据。我们介绍比较使用的事件驱动方法:有事件(如接收到数据)时通知程序。在程序中需要捕获并处理这些通讯事件。在MainFrmh中:protected:afxmsgvoidOnCommMscomm()DECLAREEVENTSINKMAP()在MainFrmcpp中:BEGINEVENTSINKMAP(CMainFrame,CFrameWnd)  ONEVENT(CMainFrame,IDCOMMCTRL,,OnCommMscomm,VTSNONE)          映射ActiveX控件事件ENDEVENTSINKMAP()⑸.串口读写完成读写的函数的确很简单GetInput()和SetOutput()就可。两个函数的原型是:VARIANTGetInput()及voidSetOutput(constVARIANTnewValue)都要使用VARIANT类型(所有Idispatch::Invoke的参数和返回值在内部都是作为VARIANT对象处理的)。无论是在PC机读取上传数据时还是在PC机发送下行命令时我们都习惯于使用字符串的形式(也可以说是数组形式)。查阅VARIANT文档知道可以用BSTR表示字符串但遗憾的是所有的BSTR都是包含宽字符即使我们没有定义UNICODEUNICODE也是这样!WinNT支持宽字符,而Win并不支持。为解决上述问题我们在实际工作中使用CbyteArray给出相应的部分程序如下:    voidCMainFrame::OnCommMscomm(){    VARIANTvResponse  intkif(mcommCtrlGetCommEvent()==){      k=mcommCtrlGetInBufferCount()接收到的字符数目if(k>){vResponse=mcommCtrlGetInput()readSaveData(k,(unsignedchar*)vResponseparray>pvData)}接收到字符MSComm控件发送事件}  。。。。。处理其他MSComm控件}voidCMainFrame::OnCommSend(){。。。。。。。。准备需要发送的命令放在TxData中CByteArrayarrayarrayRemoveAll()arraySetSize(Count)for(i=i<Counti)arraySetAt(i,TxDatai)  mComPortSetOutput(COleVariant(array))发送数据}请大家认真关注第⑷、⑸中内容在实际工作中是重点、难点所在。㈡使用位的API通信函数:可能很多朋友会觉得奇怪:用位API函数编写串口通信程序不就是把位的API换成位吗?位的串口通信程序可是多年之前就有很多人研讨过了……此文主要想介绍一下在API串口通信中如何结合非阻塞通信、多线程等手段编写出高质量的通信程序。特别是在CPU处理任务比较繁重、与外围设备中有大量的通信数据时更有实际意义。⑴.在中MainFrmcpp定义全局变量HANDLE    hCom准备打开的串口的句柄HANDLE    hCommWatchThread辅助线程的全局函数⑵.打开串口设置串口hCom=CreateFile("COM",GENERICREAD|GENERICWRITE,允许读写        ,          此项必须为        ,        nosecurityattrs        OPENEXISTING,    设置产生方式        FILEFLAGOVERLAPPED,我们准备使用异步通信        )请大家注意我们使用了FILEFLAGOVERLAPPED结构。这正是使用API实现非阻塞通信的关键所在。ASSERT(hCom!=INVALIDHANDLEVALUE)检测打开串口操作是否成功SetCommMask(hCom,EVRXCHAR|EVTXEMPTY)设置事件驱动的类型SetupComm(hCom,,)设置输入、输出缓冲区的大小PurgeComm(hCom,PURGETXABORT|PURGERXABORT|PURGETXCLEAR          |PURGERXCLEAR)清干净输入、输出缓冲区COMMTIMEOUTSCommTimeOuts定义超时结构并填写该结构  …………SetCommTimeouts(hCom,CommTimeOuts)设置读写操作所允许的超时DCB    dcb定义数据控制块结构GetCommState(hCom,dcb)读串口原来的参数设置dcbBaudRate=dcbByteSize=dcbParity=NOPARITYdcbStopBits=ONESTOPBITdcbfBinary=TRUEdcbfParity=FALSESetCommState(hCom,dcb)串口参数配置上述的COMMTIMEOUTS结构和DCB都很重要实际工作中需要仔细选择参数。⑶启动一个辅助线程用于串口事件的处理。Windows提供了两种线程辅助线程和用户界面线程。区别在于:辅助线程没有窗口所以它没有自己的消息循环。但是辅助线程很容易编程通常也很有用。在次我们使用辅助线程。主要用它来监视串口状态看有无数据到达、通信有无错误而主线程则可专心进行数据处理、提供友好的用户界面等重要的工作。hCommWatchThread=    CreateThread((LPSECURITYATTRIBUTES),安全属性        ,初始化线程栈的大小缺省为与主线程大小相同        (LPTHREADSTARTROUTINE)CommWatchProc,线程的全局函数        GetSafeHwnd(),此处传入了主框架的句柄        ,dwThreadID)  ASSERT(hCommWatchThread!=)⑷为辅助线程写一个全局函数主要完成数据接收的工作。请注意OVERLAPPED结构的使用以及怎样实现了非阻塞通信。UINTCommWatchProc(HWNDhSendWnd){  DWORDdwEvtMask=  SetCommMask(hCom,EVRXCHAR|EVTXEMPTY)有哪些串口事件需要监视?  WaitCommEvent(hCom,dwEvtMask,os)等待串口通信事件的发生  检测返回的dwEvtMask知道发生了什么串口事件:  if((dwEvtMaskEVRXCHAR)==EVRXCHAR){缓冲区中有数据到达  COMSTATComStatDWORDdwLength  ClearCommError(hCom,dwErrorFlags,ComStat)  dwLength=ComStatcbInQue输入缓冲区有多少数据?  if(dwLength>){BOOLfReadStat    fReadStat=ReadFile(hCom,lpBufferdwLength,dwBytesRead,            READOS(npTTYInfo))读数据注:我们在CreareFile()时使用了FILEFLAGOVERLAPPED,现在ReadFile()也必须使用  LPOVERLAPPED结构否则,函数会不正确地报告读操作已完成了    使用LPOVERLAPPED结构,ReadFile()立即返回,不必等待读操作完成,实现非阻塞    通信此时,ReadFile()返回FALSE,GetLastError()返回ERRORIOPENDINGif(!fReadStat){  if(GetLastError()==ERRORIOPENDING){    while(!GetOverlappedResult(hCom,      READOS(npTTYInfo),dwBytesRead,TRUE)){      dwError=GetLastError()      if(dwError==ERRORIOINCOMPLETE)continue            缓冲区数据没有读完继续      …………        ::PostMessage((HWND)hSendWnd,WMNOTIFYPROCESS,,)通知主线程串口收到数据  }  所谓的非阻塞通信也即异步通信。是指在进行需要花费大量时间的数据读写操作(不仅仅是指串行通信操作)时一旦调用ReadFile()、WriteFile(),就能立即返回而让实际的读写操作在后台运行相反如使用阻塞通信则必须在读或写操作全部完成后才能返回。由于操作可能需要任意长的时间才能完成于是问题就出现了。非常阻塞操作还允许读、写操作能同时进行(即重叠操作)在实际工作中非常有用。要使用非阻塞通信首先在CreateFile()时必须使用FILEFLAGOVERLAPPED然后在ReadFile()时lpOverlapped参数一定不能为接着检查函数调用的返回值调用GetLastError()看是否返回ERRORIOPENDING。如是最后调用GetOverlappedResult()返回重叠操作(overlappedoperation)的结果WriteFile()的使用类似。⑸.在主线程中发送下行命令。BOOL  fWriteStatcharszBuffercount      …………准备好发送的数据放在szBuffer中fWriteStat=WriteFile(hCom,szBuffer,dwBytesToWrite,          dwBytesWritten,WRITEOS(npTTYInfo))写数据注:我们在CreareFile()时使用了FILEFLAGOVERLAPPED,现在WriteFile()也必须使用  LPOVERLAPPED结构否则,函数会不正确地报告写操作已完成了  使用LPOVERLAPPED结构,WriteFile()立即返回,不必等待写操作完成,实现非阻塞通信此时,WriteFile()返回FALSE,GetLastError()返回ERRORIOPENDINGinterr=GetLastError()if(!fWriteStat){  if(GetLastError()==ERRORIOPENDING){    while(!GetOverlappedResult(hCom,WRITEOS(npTTYInfo),          dwBytesWritten,TRUE)){      dwError=GetLastError()      if(dwError==ERRORIOINCOMPLETE){          normalresultifnotfinished        dwBytesSent=dwBytesWrittencontinue}    综上我们使用了多线程技术在辅助线程中监视串口有数据到达时依靠事件驱动读入数据并向主线程报告(发送数据在主线程中相对说来下行命令的数据总是少得多)并且WaitCommEvent()、ReadFile()、WriteFile()都使用了非阻塞通信技术依靠重叠(overlapped)读写操作让串口读写操作在后台运行。依托vc丰富的功能结合我们提及的技术写出有强大控制能力的串口通信应用程序。就个人而言我更偏爱API技术因为控制手段要灵活的多,功能也要强大得多。

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