VC++ 6.0实现串行通信的三种方法（转）

 用VC 6.0实现串行通信的三种方法 
中国科学院上海光学精密机械研究所(201800) 王颖 

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前 言 
---- 在实验室和工业应用中，串口是常用的计算机与外部串行设备之间的数据传输通道，由
于串行通信方便易行，所以应用广泛。依据不同的条件实现对串口的灵活编程控制是我们所需
要的。 
----在光学镜片镀膜工艺中，用单片机进行多路温度数据采集控制，采集结果以串行方式进
入主机，每隔10秒向主机发送一次采样数据，主机向单片机发送相关的控制命令，实现串行数
据接收、处理、记录、显示，实时绘制曲线。串行通信程序开发环境为 VC＋＋ 6.0。 

Windows下串行通信 
----与以往DOS下串行通信程序不同的是，Windows不提倡应用程序直接控制硬件，而是通过
Windows操作系统提供的设备驱动程序来进行数据传递。串行口在Win 32中是作为文件来进行
处理的，而不是直接对端口进行操作，对于串行通信，Win 32 提供了相应的文件I/O函数与通
信函数，通过了解这些函数的使用，可以编制出符合不同需要的通信程序。 
----与通信设备相关的结构有COMMCONFIG、 COMMPROP、COMMTIMEOUTS、COMSTAT、DCB、MOD
EMDEVCAPS、 MODEMSETTINGS共7个，与通信有关的Windows API函数共有26个，详细说明可参
考 MSDN帮助文件。以下将结合实例，给出实现串行通信的三种方法。 

实现串行通信的三种方法 
----方法一：使用VC＋＋提供的串行通信控件 MSComm 
----首先，在对话框中创建通信控件，若Control工具栏中缺少该控件，可通过菜单Project
→Add to Project→Components and Control插入即可，再将该控件从工具箱中拉到对话框中
。此时，你只需要关心控件提供的对 Windows 通信驱动程序的 API 函数的接口。换句话说，
只需要设置和监视MSComm控件的属性和事件。 

----在ClassWizard中为新创建的通信控件定义成员对象（CMSComm m_Serial），通过该对象
便可以对串口属性进行设置，MSComm 控件共有27 个属性，这里只介绍其中几个常用属性： 

CommPort    设置并返回通信端口号，缺省为
            COM1。
Settings      以字符串的形式设置并返回波特
            率、奇偶校验、数据位、停止位。 
PortOpen     设置并返回通信端口的状态，也可
            以打开和关闭端口。 
Input        从接收缓冲区返回和删除字符。 
Output       向发送缓冲区写一个字符串。
InputLen     设置每次Input读入的字符个数，缺
            省值为0，表明读取接收缓冲区中的全
            部内容。
InBufferCount   返回接收缓冲区中已接收到的字符
              数，将其置0可以清除接收缓冲区。
InputMode     定义Input属性获取数据的方式（为
              0：文本方式；为1：二进制方式）。

----RThreshold 和 SThreshold 属性，表示在 OnComm 事件发生之前，接收缓冲区或发送缓
冲区中可以接收的字符数。 

---- 以下是通过设置控件属性对串口进行初始化的实例： 

   BOOL    CSampleDlg:: PortOpen()
{
   BOOL   m_Opened;
   ……
   m_Serial.SetCommPort(2);    //指定串口号
   m_Serial.SetSettings(“4800,N,8,1");
      //通信参数设置
   m_Serial.SetInBufferSize(1024); //指定接收缓冲区大小
   m_Serial.SetInBufferCount(0); //清空接收缓冲区
   m_Serial.InputMode(1);      //设置数据获取方式
   m_Serial.SetInputLen(0);     //设置读取方式
   m_Opened=m_Serail.SetPortOpen(1);
     //打开指定的串口
   return  m_Opened;
   }

---- 打开所需串口后，需要考虑串口通信的时机。在接收或发送数据过程中，可能需要监视
并响应一些事件和错误，所以事件驱动是处理串行端口交互作用的一种非常有效的方法。使用
 OnComm 事件和 CommEvent 属性捕捉并检查通信事件和错误的值。发生通信事件或错误时，
将触发 OnComm 事件，CommEvent 属性的值将被改变，应用程序检查 CommEvent 属性值并作
出相应的反应。在程序中用ClassWizard为 CMSComm控件添加OnComm消息处理函数： 

void  CSampleDlg::OnComm()
{
  ……
  switch(m_Serial.GetCommEvent())
  {
     case  2:
       //  串行口数据接收，处理；
   }
}

----方法二：在单线程中实现自定义的串口通信类 

----控件简单易用，但由于必须拿到对话框中使用，在一些需要在线程中实现通信的应用场
合，控件的使用显得捉襟见肘。此时，若能够按不同需要定制灵活的串口通信类将弥补控件的
不足，以下将介绍如何在单线程中建立自定义的通信类。 

----该通信类CSimpleComm需手动加入头文件与源文件，其基类为CObject，大致建立步骤如
下： 

----(1) 打开串口，获取串口资源句柄 

----通信程序从CreateFile处指定串口设备及相关的操作属性，再返回一个句柄，该句柄将
被用于后续的通信操作，并贯穿整个通信过程。CreateFile() 函数中有几个值得注意的参数
设置：串口共享方式应设为0，串口为不可共享设备；创建方式必须为OPEN_EXISTING,即打开
已有的串口。对于dwFlagAndAttribute参数，对串口有意义的值是FILE_FLAG_OVERLAPPED，该
标志表明串口采用异步通信模式，可进行重叠操作；若值为NULL，则为同步通信方式，在同步
方式下，应用程序将始终控制程序流，直到程序结束，若遭遇通信故障等因素，将导致应用程
序的永久等待，所以一般多采用异步通信。 

----（2）串口设置 

---- 串口打开后，其属性被设置为默认值，根据具体需要，通过调用GetCommState(hComm,
＆dcb)读取当前串口设备控制块DCB（Device Control Block）设置，修改后通过SetCommSta
te(hComm,＆dcb)将其写入。再需注意异步读写的超时控制设置， 通过COMMTIMEOUTS结构设置
超时，调用SetCommTimeouts(hComm,＆ timeouts)将结果写入。以下是温度监控程序中串口初
始化成员函数： 

BOOL  CSimpleComm::Open( )
    {
    DCB dcb;
m_hIDComDev=CreateFile
( “COM2", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE，0,
NULL,OPEN_EXISTING,FILE_ATTRIBUTE_NORMAL|
FILE_FLAG_OVE    RLAPPED, NULL );      
   //  打开串口，异步操作
    if( m_hIDComDev ==NULL)return( FALSE);
    dcb.DCBlength = sizeof( DCB );
   GetCommState( m_hIDComDev, ＆dcb );
      //  获得端口默认设置
   dcb.BaudRate=CBR_4800;
   dcb.ByteSize=8;
   dcb.Parity= NOPARITY;
   dcb.StopBits=(BYTE) ONESTOPBIT;
   …… }
 
----（3）串口读写操作 

----主要运用ReadFile（）与WriteFile（）API函数，若为异步通信方式，两函数中最后一
个参数为指向OVERLAPPED结构的非空指针，在读写函数返回值为FALSE的情况下，调用GetLas
tError（）函数，返回值为ERROR_IO_PENDING，表明I/O操作悬挂，即操作转入后台继续执行
。此时，可以用WaitForSingleObject()来等待结束信号并设置最长等待时间。举例如下： 

    BOOL   bReadStatus;
bReadStatus = ReadFile( m_hIDComDev, buffer,
 dwBytesRead, ＆dwBytesRead,  ＆m_OverlappedRead );
    if(!bReadStatus)
   {
   if(GetLastError()==ERROR_IO_PENDING)
   {
   WaitForSingleObject(m_OverlappedRead.hEvent,1000);
   return ((int)dwBytesRead);
   }
   return(0);
   }
   return ((int)dwBytesRead);

----定义全局变量m_Serial作为新建通信类CSimpleComm的对象，通过调用类的成员函数即可
实现所需串行通信功能。与方法一相比，方法二赋予串行通信程序设计较大的灵活性，端口的
读写可选择较简单的查询式，或通过设置与外设数据发送时间间隔TimeCycle相同的定时器：
SetTimer(1,TimeCycle,NULL)，进行定时读取或发送。 

     CSampleView:: OnTimer(UINT nIDEvent)
     {
       char  InputData[30];
       m_Serial.ReadData(InputData,30);
       // 数据处理     } 

----若对端口数据的响应时间要求较严格，可采用事件驱动 I/O读写，Windows定义了9种串
口通信事件，较常用的有： 

EV_RXCHAR:    接收到一个字节，并放入输入
                缓冲区。
EV_TXEMPTY:   输出缓冲区中的最后一个字
                符发送出去。
EV_RXFLAG:    接收到事件字符(DCB结构中
                EvtChar成员)，放入输入缓冲区。

----在用SetCommMask()指定了有用的事件后，应用程序可调用WaitCommEvent()来等待事件
的发生。SetCommMask(hComm,0)可使WaitCommEvent() 中止。 

---- 方法三：多线程下实现串行通信 

---- 方法一、二适用于单线程通信。在很多工业控制系统中，常通过扩展串口连接多个外设
，各外设发送数据的重复频率不同，要求后台实时无差错捕捉、采集、处理、记录各端口数据
，这就需要在自定义的串行通信类中创建端口监视线程，以便在指定的事件发生时向相关的窗
口发送通知消息。 

----线程的基本概念可详见VC＋＋参考书目，Windows内部的抢先调度程序在活动的线程之间
分配CPU时间，Win 32 区分两种不同类型的线程，一种是用户界面线程UI（User Interface 
Thread）,它包含消息循环或消息泵，用于处理接收到的消息；另一种是工作线程（Work Thr
ead），它没有消息循环，用于执行后台任务。用于监视串口事件的线程即为工作线程。 

----多线程通信类的编写在端口的配置，连接部分与单线程通信类相同，在端口配置完毕后
，最重要的是根据实际情况，建立多线程之间的同步对象，如信号灯、临界区、事件等，相关
细节可参考VC＋＋ 中的同步类。 

----一切就绪后即可启动工作线程： 

CWinThrea ＊CommThread =
 AfxBeginThread(CommWatchThread,  // 线程函数名
(LPVOID) m_pTTYInfo, // 传递的参数
THREAD_PRIORITY_ABOVE_NORMAL,
  // 设置线程优先级
(UINT) 0,   //  最大堆栈大小
(DWORD) CREATE_SUSPENDED, //创建标志
(LPSECURITY_ATTRIBUTES) NULL); //安全性标志

---- 同时，在串口事件监视线程中： 

if(WaitCommEvent(pTTYInfo－>idComDev,
 ＆dwEvtMask,NULL))
    {
if((dwEvtMask  ＆ pTTYInfo－>dwEvtMask )
 == pTTYInfo－>dwEvtMask)
    {
   WaitForSingleObject(pTTYInfo－>hPostEvent,0xFFFFFFFF);
ResetEvent(pTTYInfo－>hPostEvent);   
 // 置同步事件对象为非信号态
::PostMessage(CSampleView,ID_COM1_DATA,0,0);
 // 发送通知消息
    }
    }

----用PostMessage()向指定窗口的消息队列发送通知消息，相应地，需要在该窗口建立消息
与成员函数间的映射，用ON_MESSAGE将消息与成员函数名关联。 

BEGIN_MESSAGE_MAP(CSampleView, CView)
 //{{AFX_MSG_MAP(CSampleView)
ON_MESSAGE(ID_COM1_DATA, OnProcessCom1Data)  
    ON_MESSAGE(ID_COM2_DATA, OnProcessCom2Data)  
……
//}}AFX_MSG_MAP
END_MESSAGE_MAP()

----然后在各成员函数中完成对各串口数据的接收处理，但必须保证在下一次监测到有数据
到来之前，能够完成所有的中间处理工作，否则将造成数据的捕捉错误。 

----多线程的实现可以使得各端口独立，准确地实现串行通信，使串口通信具有更广泛的灵
活性与严格性，且充分利用了CPU时间。但在具体的实时监控系统中如何协调多个线程，线程
之间以何种方式实现同步也是在多线程串行通信程序实现的难点。 

结 语 
----以VC＋＋ 6.0 为工具，实现串行通信的三种方法各有利弊。
 根据不同需要，选择合适的方法，将达到事半功倍的效果。在温度监控系统中，笔者采用了
方法二，在Windows 98、Windows 95 上运行稳定，取得了良好的效果。