多线程技术在VC++串口通信程序中的应用研究
2009-08-23 19:59
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概述
在现代的各种实时监控系统和通信系统中，在Windows 9X/NT下利用VC++对RS-232串口编程是常用的手段。Windows
9X/NT是抢先式的多任务操作系统，程序对CPU的占用时间由系统决定。多任务指的是系统可以同时运行多个进程，每个进程又可以同时执行多个线程。进程是应用程序的运行实例，拥有自己的地址空间。每个进程拥有一个主线程，
同时还可以建立其他的线程。线程是操作系统分配CPU时间的基本实体，每个线程占用的CPU时间由系统分配，系统不停的在线程之间切换。进程中的线程共享进程的虚拟地址空间，可以访问进程的资源，处于并行执行状态，这就是多线程的基本概念。
2 VC++对多线程的支持
使用MFC开发是较普遍的VC++编程方法。在VC++6.0下，MFC应用程序的线程由CWinThread对象表示。VC++把线程分为两种：用户界面线程和工作者线程。用户界面线程能够提供界面和用户交互，通常用于处理用户输入并相应各种事件和消息；而工作者线程主要用来处理程序的后台任务。
程序一般不需要直接创建CWinThread对象，通过调用AfxBeginThread()函数就会自动创建一个CWinThread对象，从而开始一个进程。创建上述的两种线程都利用这个函数。
线程的终止取决于下列事件之一：线程函数返回；线程调用ExitThread()退出；异常情况下用线程的句柄调用TerminateThread()退出；线程所属的进程被终止。
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多线程在串口通信中的应用
3.1
串口通信对线程同步的要求
因为同一进程的所有线程共享进程的虚拟地址空间，而在Windows 9X/NT系统下线程是汇编级中断，所以有可能多个线程同时访问同一个对象。这些对象可能是全局变量，MFC的对象，MFC的API等。串口通信的几个特点决定了必须采用措施来同步线程的执行。
串口通信中，对于每个串口对象，只有一个缓冲区，发送和接收都要用到，必须建立起同步机制，使得在一个时候只能进行一种操作，否则通信就会出错。
进行串口通信处理的不同线程之间需要协调运行。如果一个线程必须等待另一个线程结束才能运行，则应该挂起该线程以减少对CPU资源的占用，通过另一进程完成后发出的信号(线程间通信)来激活。
VC++提供了同步对象来协调多线程的并行，常用的有以下几种：
CSemaphore：信号灯对象，允许一定数目的线程访问某个共享资源，常用来控制访问共享资源的线程数量。
Cmutex：互斥量对象，一个时刻至多只允许一个线程访问某资源，未被占用时处于有信号状态，可以实现对共享资源的互斥访问。
CEvent：事件对象，用于使一个线程通知其他线程某一事件的发生，所以也可以用来封锁对某一资源的访问，直到线程释放资源使其成为有信号状态。适用于某一线程等待某事件发生才能执行的场合。
CCriticalSection：临界区对象，将一段代码置入临界区，只允许最多一个线程进入执行这段代码。一个临界区仅在创建它的进程中有效。
3.2
等待函数
Win32 API提供了能使线程阻塞其自身执行的等待函数，等待其监视的对象产生一定的信号才停止阻塞，继续线程的执行。其意义是通过暂时挂起线程减少对CPU资源的占用。在某些大型监控系统中，串口通信只是其中事务处理的一部分，所以必须考虑程序执行效率问题，当串口初始化完毕后，就使其处于等待通信事件的状态，减少消耗的CPU时间，提高程序运行效率。
常用的等待函数是WaitForSingleObject()和WaitForMultipleObjects()，前者可监测单个同步对象，后者可同时监测多个同步对象。
3.3
串口通信的重叠I/O方式
MFC对于串口作为文件设备处理，用CreateFile()打开串口，获得一个串口句柄。打开后SetCommState()进行端口配置，包括缓冲区设置，超时设置和数据格式等。成功后就可以调用函数ReadFile()和WriteFile()进行数据的读写，用WaitCommEvent()监视通信事件。CloseHandle()用于关闭串口。
在ReadFile()和WriteFile()读写串口时，可以采取同步执行方式，也可以采取重叠I/O方式。同步执行时，函数直到执行完毕才返回，因而同步执行的其他线程会被阻塞，效率下降；而在重叠方式下，调用的读写函数会立即返回，I/O操作在后台进行，这样线程就可以处理其他事务。这样，线程可以在同一串口句柄上实现读写操作，实现"重叠"。
使用重叠I/O方式时，线程要创建OVERLAPPED结构供读写函数使用，该结构最重要的成员是hEvent事件句柄。它将作为线程的同步对象使用，读写函数完成时hEvent处于有信号状态，表示可进行读写操作；读写函数未完成时，hEvent被置为无信号。
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程序关键代码的实现
程序专门建立了一个串口通信类，下面给出关键成员函数的核心代码。
UINT CommThread(LPVOID pParam) file://用于监控串口的工作者线程
{
BOOL bResult = FALSE;
if (m_hComm) file://查看端口是否打开，这里m_hComm同上，作者在这里做了简化
PurgeComm(m_hComm, PURGE_RXCLEAR | PURGE_TXCLEAR | PURGE_RXABORT |
PURGE_TXABORT);
for (;;) file://只要线程运行，就处于监视端口行为的无限循环
{
bResult = WaitCommEvent(m_hComm, &Event, &m_ov);
file://m_ov是OVERLAPPED类型的成员变量
if (!bResult)
{ file://进行出错处理}
else
{
Event = WaitForMultipleObjects(4, m_hEvent, FALSE, INFINITE);
file://无限等待设定的事件发生，数组m_hEvent根据需要定义了须响应的接收，发送，关闭端口事件和OVERLAPPED类型的hEvent事件
switch (Event)
{ file://读写事件的响应处理过程，在此略}
}
return 0;
}
在VC++中有两种方法可以进行串口通讯。一种是利用Microsoft公司提供的ActiveX控件
Microsoft Communications Control。另一种是直接用VC++访问串口。下面将简述这两种方法。
一、Microsoft Communications Control
Microsoft公司在WINDOWS中提供了一个串口通讯控件，用它，我们可以很简单的利用串口进行通讯。在使用它之前，应将控件加在应用程序的对话框上。然后再用ClassWizard
生成相应的对象。现在我们可以使用它了。
该控件有很多自己的属性，你可以通过它的属性窗口来设置，也可以用程序设置。我推荐用程序设置，这样更灵活。
SetCommPort：指定使用的串口。
GetCommPort：得到当前使用的串口。
SetSettings：指定串口的参数。一般设为默认参数"9600，N，8，1"。这样方便与其他串口进行通讯。
GetSettings：取得串口参数。
SetPortOpen：打开或关闭串口，当一个程序打开串口时，另外的程序将无法使用该串口。
GetPortOpen：取得串口状态。
GetInBufferCount：输入缓冲区中接受到的字符数。
SetInPutLen：一次读取输入缓冲区的字符数。设置为0时，程序将读取缓冲区的全部字符。
GetInPut：读取输入缓冲区。
GetOutBufferCount：输出缓冲区中待发送的字符数。
SetOutPut：写入输出缓冲区。
一般而言，使用上述函数和属性就可以进行串口通讯了。以下是一个范例。
#define MESSAGELENGTH 100
class CMyDialog : public CDialog
{
protected:
VARIANT InBuffer;
VARIANT OutBuffer;
CMSComm m_Com;
public:
......
}
BOOL CMyDiaLog::OnInitDialog()
{
CDialog::OnInitDialog();
m_Com.SetCommPort(1);
if (!m_Com.GetPortOpen()) {
m_Com.SetSettings("57600,N,8,1");
m_Com.SetPortOpen(true);
m_Com.SetInBufferCount(0);
SetTimer(1,10,NULL);
InBuffer.bstrVal=new unsigned short[MESSAGELENGTH];
OutBuffer.bstrVal=new unsigned short[MESSAGELENGTH];
OutBuffer.vt=VT_BSTR;
}
return true;
}
void CMyDiaLog::OnTimer(UINT nIDEvent)
{
if (m_Com.GetInBufferCount()>=MESSAGELENGTH) {
InBuffer=m_Com.GetInput();
// handle the InBuffer.
// Fill the OutBuffer.
m_Com.SetOutput(OutBuffer);
}
CDialog::OnTimer(nIDEvent);
}
用该控件传输的数据是UNICODE格式。关于UNICODE和ANSI的关系和转换请参看MSDN。
关于该控件的其他详细资料请查看MSDN关于COMM CONTROL部分。
二、直接用VC++访问串口。
在VC++中，串口和磁盘文件可以统一的方式来简单读写。这两者几乎没有什么不同，只是在WINDOWS 9X下磁盘文件只能做同步访问，而串口只能做异步访问。
CreateFile：用指定的方式打开指定的串口。通常的方式为
m_hCom = CreateFile( "COM1", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL | FILE_FLAG_OVERLAPPED, NULL );
m_hCom为文件句柄。GENERIC_READ | GENERIC_WRITE指定可以对串口进行读写操作。第三个参数0表示串口为独占打开。OPEN_EXISTING表示当指定串口不存在时，程序将返回失败。 FILE_ATTRIBUTE_NORMAL
| FILE_FLAG_OVERLAPPED则表示文件属性。当打开串口时，必须指定 FILE_FLAG_OVERLAPPED，它表示文件或设备不会维护访问指针，则在读写时，必须使用OVERLAPPED
结构指定访问的文件偏移量。
ReadFile：读取串口数据。
WriteFile：向串口写数据。
CloseHandle：关闭串口。
COMMTIMEOUTS：COMMTIMEOUTS主要用于串口超时参数设置。COMMTIMEOUTS结构如下：
typedef struct _COMMTIMEOUTS {
DWORD ReadIntervalTimeout;
DWORD ReadTotalTimeoutMultiplier;
DWORD ReadTotalTimeoutConstant;
DWORD WriteTotalTimeoutMultiplier;
DWORD WriteTotalTimeoutConstant;
} COMMTIMEOUTS,*LPCOMMTIMEOUTS;
ReadIntervalTimeout：两字符之间最大的延时，当读取串口数据时，一旦两个字符传输的时间差超过该时间，读取函数将返回现有的数据。设置为0表示该参数不起作用。
ReadTotalTimeoutMultiplier：读取每字符间的超时。
ReadTotalTimeoutConstant：一次读取串口数据的固定超时。所以在一次读取串口的操作中，其超时为ReadTotalTimeoutMultiplier乘以读取的字节数再加上 ReadTotalTimeoutConstant。将ReadIntervalTimeout设置为MAXDWORD，并将ReadTotalTimeoutMultiplier
和ReadTotalTimeoutConstant设置为0，表示读取操作将立即返回存放在输入缓冲区的字符。
WriteTotalTimeoutMultiplier：写入每字符间的超时。
WriteTotalTimeoutConstant：一次写入串口数据的固定超时。所以在一次写入串口的操作中，其超时为WriteTotalTimeoutMultiplier乘以写入的字节数再加上 WriteTotalTimeoutConstant。
SetCommTimeouts函数可以设置某设备句柄的超时参数，要得到某设备句柄的超时参数可以用GetCommTimeouts函数。
DCB：DCB结构主要用于串口参数设置。该结构太庞大，这里就不一一讲述了，有兴趣者可查看MSDN关于DCB的描述。其中下面两个是比较重要的属性。
BaudRate：串口的通讯速度。一般设置为9600。
ByteSize：字节位数。一般设置为8。
DCB结构可以用SetCommState函数来设置，并可以用GetCommState来得到现有串口的属性。
SetupComm：设置串口输入、输出缓冲区。
OVERLAPPED：保存串口异步通讯的信息。具体结构如下：
typedef struct _OVERLAPPED {
DWORD Internal;
DWORD InternalHigh;
DWORD Offset;
DWORD OffsetHigh;
HANDLE hEvent;
} OVERLAPPED;
Internal，InternalHigh是保留给系统使用的，用户不需要设置。
Offset，OffsetHigh是读写串口的偏移量，一般设置OffsetHigh为NULL，可以支持2GB数据。
hEvent读写事件，因为串口是异步通讯，操作可能被其他进程堵塞，程序可以通过检查该时间来得知是否读写完毕。事件将在读写完成后，自动设置为有效。
通过以上这些函数和结构，我们就可以通过串口进行通讯了，现在我们具体看下面的实例：
BOOL CSerial::Open( int nPort, int nBaud )
{
if( m_bOpened ) return( TRUE );
char szPort[15];
DCB dcb;
wsprintf( szPort, "COM%d", nPort );
m_hComDev = CreateFile( szPort, GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL | FILE_FLAG_OVERLAPPED, NULL );
if( m_hComDev == NULL ) return( FALSE );
memset( &m_OverlappedRead, 0, sizeof( OVERLAPPED ) );
memset( &m_OverlappedWrite, 0, sizeof( OVERLAPPED ) );
COMMTIMEOUTS CommTimeOuts;
CommTimeOuts.ReadIntervalTimeout = 0xFFFFFFFF;
CommTimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier = 0;
CommTimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant = 0;
CommTimeOuts.WriteTotalTimeoutMultiplier = 0;
CommTimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant = 5000;
SetCommTimeouts( m_hComDev, &CommTimeOuts );
m_OverlappedRead.hEvent = CreateEvent( NULL, TRUE, FALSE, NULL );
m_OverlappedWrite.hEvent = CreateEvent( NULL, TRUE, FALSE, NULL );
dcb.DCBlength = sizeof( DCB );
GetCommState( m_hComDev, &dcb );
dcb.BaudRate = nBaud;
dcb.ByteSize = 8;
if( !SetCommState( m_hComDev, &dcb ) ||
!SetupComm( m_hComDev, 10000, 10000 ) ||
m_OverlappedRead.hEvent == NULL ||
m_OverlappedWrite.hEvent == NULL ){
DWORD dwError = GetLastError();
if( m_OverlappedRead.hEvent != NULL ) CloseHandle( m_OverlappedRead.hEvent );
if( m_OverlappedWrite.hEvent != NULL ) CloseHandle( m_OverlappedWrite.hEvent );
CloseHandle( m_hComDev );
return FALSE;
}
m_bOpened = TRUE;
return m_bOpened;
}
int CSerial::InBufferCount( void )
{
if( !m_bOpened || m_hComDev == NULL ) return( 0 );
DWORD dwErrorFlags;
COMSTAT ComStat;
ClearCommError( m_hIDComDev, &dwErrorFlags, &ComStat );
return (int)ComStat.cbInQue;
}
DWORD CSerial::ReadData( void *buffer, DWORD dwBytesRead)
{
if( !m_bOpened || m_hComDev == NULL ) return 0;
BOOL bReadStatus;
DWORD dwErrorFlags;
COMSTAT ComStat;
ClearCommError( m_hComDev, &dwErrorFlags, &ComStat );
if( !ComStat.cbInQue ) return 0;
dwBytesRead = min(dwBytesRead,(DWORD) ComStat.cbInQue);
bReadStatus = ReadFile( m_hComDev, buffer, dwBytesRead, &dwBytesRead, &m_OverlappedRead );
if( !bReadStatus ){
if( GetLastError() == ERROR_IO_PENDING ){
WaitForSingleObject( m_OverlappedRead.hEvent, 2000 );
return dwBytesRead;
}
return 0;
}
return dwBytesRead;
}
DWORD CSerial::SendData( const char *buffer, DWORD dwBytesWritten)
{
if( !m_bOpened || m_hComDev == NULL ) return( 0 );
BOOL bWriteStat;
bWriteStat = WriteFile( m_hComDev, buffer, dwBytesWritten, &dwBytesWritten, &m_OverlappedWrite );
if( !bWriteStat){
if ( GetLastError() == ERROR_IO_PENDING ) {
WaitForSingleObject( m_OverlappedWrite.hEvent, 1000 );
return dwBytesWritten;
}
return 0;
}
return dwBytesWritten;
}
上述函数基本实现串口的打开，读写操作。本文章略去该串口类的说明和关闭函数。读者应该能将这些内容写完。接下来，你就可以在你的程序中调用该串口类了。关于本文有任何疑问，请与作者联系。
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-51）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32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（Windows
NT、Win98、Windows2000）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RS-232C接口有22根线，采用标准的25芯插头座（或者9芯插头座）。25芯和9芯的主要信号线相同。以下的介绍是以25芯的RS-232C为例。
①主要信号线定义：
2脚：发送数据TXD；
3脚：接收数据RXD；
4脚：请求发送RTS；
5脚：清除发送CTS；
6脚：数据设备就绪DSR；20脚：数据终端就绪DTR；
8脚：数据载波检测DCD；
1脚：保护地； 7脚：信号地。
②电气特性：
数据传输速率最大可到20K bps,最大距离仅15m.
注：看了微软的MSDN 6.0，其Windows
API中关于串行通讯设备（不一定都是串口RS-232C或RS-422或RS-449）速率的设置，最大可支持到RS_256000，即256K
bps! 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9600 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3到5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。）
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。）
三．16位串口应用程序的简单回顾
16位串口应用程序中，使用的16位的Windows
API通信函数:
① OpenComm()
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：int idComDev;
idComDev = OpenComm("COM1", 1024, 128);
CloseComm(idComDev);
② BuildCommDCB()
、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：DCB dcb;
BuildCommDCB("COM1:2400,n,8,1", &dcb);
SetCommState(&dcb);
③ ReadComm
、WriteComm()对串口进行读写操作，即数据的接收和发送.
例：char *m_pRecieve; int count;
ReadComm(idComDev,m_pRecieve,count);
Char wr[30]; int count2;
WriteComm(idComDev,wr,count2);
16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32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32位串口应用程序
32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++ 6.0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------>Add
to Project---->Components and Controls----->Registered ActiveX Controls--->选择Components: Microsoft Communications Control,
version 6.0 插入到当前的Workspace中。
结果添加了类CMSComm(及相应文件：mscomm.h和mscomm.cpp
)。
⑵．在MainFrm.h中加入MSComm控件。
protected:
CMSComm m_ComPort;
在Mainfrm.cpp::OnCreare()中：
DWORD style=WS_VISIBLE|WS_CHILD;
if (!m_ComPort.Create(NULL,style,CRect(0,0,0,0),this,ID_COMMCTRL)){
TRACE0("Failed to create OLE Communications Control ");
return -1; // fail to create
}
⑶.初始化串口
m_ComPort.SetCommPort(1); //选择COM?
m_ComPort. SetInBufferSize(1024); //设置输入缓冲区的大小，Bytes
m_ComPort. SetOutBufferSize(512); //设置输入缓冲区的大小，Bytes//
if(!m_ComPort.GetPortOpen()) //打开串口
m_ComPort.SetPortOpen(TRUE);
m_ComPort.SetInputMode(1); //设置输入方式为二进制方式
m_ComPort.SetSettings("9600,n,8,1"); //设置波特率等参数
m_ComPort.SetRThreshold(1); //为1表示有一个字符引发一个事件
m_ComPort.SetInputLen(0);
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MainFrm.h中：
protected:
afx_msg void OnCommMscomm();
DECLARE_EVENTSINK_MAP()
在MainFrm.cpp中：
BEGIN_EVENTSINK_MAP(CMainFrame,CFrameWnd )
ON_EVENT(CMainFrame,ID_COMMCTRL,1,OnCommMscomm,VTS_NONE)
//映射ActiveX控件事件
END_EVENTSINK_MAP()
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：
VARIANT GetInput()；及 void SetOutput(const VARIANT& newValue);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_UNICODE_UNICODE也是这样！
WinNT支持宽字符,
而Win95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：
void CMainFrame::OnCommMscomm(){
VARIANT vResponse;
int k;
if(m_commCtrl.GetCommEvent()==2) {
k=m_commCtrl.GetInBufferCount(); //接收到的字符数目
if(k>0) {
vResponse=m_commCtrl.GetInput(); //read
SaveData(k,(unsigned char*) vResponse.parray->pvData);
} // 接收到字符，MSComm控件发送事件
}
。。。。。 //
处理其他MSComm控件
}
void CMainFrame::OnCommSend() {
。。。。。。。。 //
准备需要发送的命令，放在TxData[]中
CByteArray array;
array.RemoveAll();
array.SetSize(Count);
for(i=0;i
array.SetAt(i, TxData[i]);
m_ComPort.SetOutput(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32位的API
通信函数:
可能很多朋友会觉得奇怪：用32位API函数编写串口通信程序，不就是把16位的API换成32位吗？16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MainFrm.cpp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( "COM2", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, // 允许读写
0, //
此项必须为0
NULL,
// no security attrs
OPEN_EXISTING, //设置产生方式
FILE_FLAG_OVERLAPPED, //
我们准备使用异步通信
NULL );
请大家注意，我们使用了FILE_FLAG_OVERLAPPED结构。这正是使用API实现非阻塞通信的关键所在。
ASSERT(hCom!=INVALID_HANDLE_VALUE); //检测打开串口操作是否成功
SetCommMask(hCom, EV_RXCHAR|EV_TXEMPTY );//设置事件驱动的类型
SetupComm( hCom, 1024,512) ; //设置输入、输出缓冲区的大小
PurgeComm( hCom, PURGE_TXABORT | PURGE_RXABORT | PURGE_TXCLEAR
| PURGE_RXCLEAR ); //清干净输入、输出缓冲区
COMMTIMEOUTS CommTimeOuts ; //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
dcb.BaudRate =9600; dcb.ByteSize =8; dcb.Parity = NOPARITY;
dcb.StopBits = ONESTOPBIT ;dcb.fBinary = TRUE ;dcb.fParity = FALSE;
SetCommState(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( (LPSECURITY_ATTRIBUTES) NULL, //安全属性
0,//初始化线程栈的大小，缺省为与主线程大小相同
(LPTHREAD_START_ROUTINE)CommWatchProc, //线程的全局函数
GetSafeHwnd(), //此处传入了主框架的句柄
0, &dwThreadID );
ASSERT(hCommWatchThread!=NULL);
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。
UINT CommWatchProc(HWND hSendWnd){
DWORD dwEvtMask=0 ;
SetCommMask( hCom, EV_RXCHAR|EV_TXEMPTY );//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 ((dwEvtMask & EV_RXCHAR) == EV_RXCHAR){ //
缓冲区中有数据到达
COMSTAT ComStat ; DWORD dwLength;
ClearCommError(hCom, &dwErrorFlags, &ComStat ) ;
dwLength = ComStat.cbInQue ; //输入缓冲区有多少数据？
if (dwLength > 0) {
BOOL fReadStat ;
fReadStat = ReadFile( hCom, lpBuffer，dwLength,
&dwBytesRead;
&READ_OS( npTTYInfo ) ); //读数据
注:我们在CreareFile()时使用了FILE_FLAG_OVERLAPPED,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ERROR_IO_PENDING.
if (!fReadStat){
if (GetLastError() == ERROR_IO_PENDING){
while(!GetOverlappedResult(hCom,
&READ_OS( npTTYInfo ), & dwBytesRead, TRUE )){
dwError = GetLastError();
if(dwError == ERROR_IO_INCOMPLETE) continue；
//缓冲区数据没有读完，继续
…… ……
::PostMessage((HWND)hSendWnd,WM_NOTIFYPROCESS,0,0);//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FILE_FLAG_OVERLAPPED；然后在
ReadFile()时lpOverlapped参数一定不能为NULL，接着检查函数调用的返回值，调用GetLastError()，看是否返回ERROR_IO_PENDING。如是，最后调用GetOverlappedResult()返回重叠操作(overlapped
operation)的结果;WriteFile()的使用类似。
⑸．在主线程中发送下行命令。
BOOL fWriteStat ; char szBuffer[count];
…………//准备好发送的数据，放在szBuffer[]中
fWriteStat = WriteFile(hCom, szBuffer, dwBytesToWrite,
&dwBytesWritten, &WRITE_OS( npTTYInfo ) ); //写数据
注:我们在CreareFile()时使用了FILE_FLAG_OVERLAPPED,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ERROR_IO_PENDING.
int err=GetLastError();
if (!fWriteStat) {
if(GetLastError() == ERROR_IO_PENDING){
while(!GetOverlappedResult(hCom, &WRITE_OS( npTTYInfo ),
&dwBytesWritten, TRUE )) {
dwError = GetLastError();
if(dwError == ERROR_IO_INCOMPLETE){
// normal result if not finished
dwBytesSent += dwBytesWritten; continue; }
......................
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vc6.0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。
概述
在现代的各种实时监控系统和通信系统中，在Windows 9X/NT下利用VC++对RS-232串口编程是常用的手段。Windows
9X/NT是抢先式的多任务操作系统，程序对CPU的占用时间由系统决定。多任务指的是系统可以同时运行多个进程，每个进程又可以同时执行多个线程。进程是应用程序的运行实例，拥有自己的地址空间。每个进程拥有一个主线程，
同时还可以建立其他的线程。线程是操作系统分配CPU时间的基本实体，每个线程占用的CPU时间由系统分配，系统不停的在线程之间切换。进程中的线程共享进程的虚拟地址空间，可以访问进程的资源，处于并行执行状态，这就是多线程的基本概念。
2 VC++对多线程的支持
使用MFC开发是较普遍的VC++编程方法。在VC++6.0下，MFC应用程序的线程由CWinThread对象表示。VC++把线程分为两种：用户界面线程和工作者线程。用户界面线程能够提供界面和用户交互，通常用于处理用户输入并相应各种事件和消息；而工作者线程主要用来处理程序的后台任务。
程序一般不需要直接创建CWinThread对象，通过调用AfxBeginThread()函数就会自动创建一个CWinThread对象，从而开始一个进程。创建上述的两种线程都利用这个函数。
线程的终止取决于下列事件之一：线程函数返回；线程调用ExitThread()退出；异常情况下用线程的句柄调用TerminateThread()退出；线程所属的进程被终止。
3
多线程在串口通信中的应用
3.1
串口通信对线程同步的要求
因为同一进程的所有线程共享进程的虚拟地址空间，而在Windows 9X/NT系统下线程是汇编级中断，所以有可能多个线程同时访问同一个对象。这些对象可能是全局变量，MFC的对象，MFC的API等。串口通信的几个特点决定了必须采用措施来同步线程的执行。
串口通信中，对于每个串口对象，只有一个缓冲区，发送和接收都要用到，必须建立起同步机制，使得在一个时候只能进行一种操作，否则通信就会出错。
进行串口通信处理的不同线程之间需要协调运行。如果一个线程必须等待另一个线程结束才能运行，则应该挂起该线程以减少对CPU资源的占用，通过另一进程完成后发出的信号(线程间通信)来激活。
VC++提供了同步对象来协调多线程的并行，常用的有以下几种：
CSemaphore：信号灯对象，允许一定数目的线程访问某个共享资源，常用来控制访问共享资源的线程数量。
Cmutex：互斥量对象，一个时刻至多只允许一个线程访问某资源，未被占用时处于有信号状态，可以实现对共享资源的互斥访问。
CEvent：事件对象，用于使一个线程通知其他线程某一事件的发生，所以也可以用来封锁对某一资源的访问，直到线程释放资源使其成为有信号状态。适用于某一线程等待某事件发生才能执行的场合。
CCriticalSection：临界区对象，将一段代码置入临界区，只允许最多一个线程进入执行这段代码。一个临界区仅在创建它的进程中有效。
3.2
等待函数
Win32 API提供了能使线程阻塞其自身执行的等待函数，等待其监视的对象产生一定的信号才停止阻塞，继续线程的执行。其意义是通过暂时挂起线程减少对CPU资源的占用。在某些大型监控系统中，串口通信只是其中事务处理的一部分，所以必须考虑程序执行效率问题，当串口初始化完毕后，就使其处于等待通信事件的状态，减少消耗的CPU时间，提高程序运行效率。
常用的等待函数是WaitForSingleObject()和WaitForMultipleObjects()，前者可监测单个同步对象，后者可同时监测多个同步对象。
3.3
串口通信的重叠I/O方式
MFC对于串口作为文件设备处理，用CreateFile()打开串口，获得一个串口句柄。打开后SetCommState()进行端口配置，包括缓冲区设置，超时设置和数据格式等。成功后就可以调用函数ReadFile()和WriteFile()进行数据的读写，用WaitCommEvent()监视通信事件。CloseHandle()用于关闭串口。
在ReadFile()和WriteFile()读写串口时，可以采取同步执行方式，也可以采取重叠I/O方式。同步执行时，函数直到执行完毕才返回，因而同步执行的其他线程会被阻塞，效率下降；而在重叠方式下，调用的读写函数会立即返回，I/O操作在后台进行，这样线程就可以处理其他事务。这样，线程可以在同一串口句柄上实现读写操作，实现"重叠"。
使用重叠I/O方式时，线程要创建OVERLAPPED结构供读写函数使用，该结构最重要的成员是hEvent事件句柄。它将作为线程的同步对象使用，读写函数完成时hEvent处于有信号状态，表示可进行读写操作；读写函数未完成时，hEvent被置为无信号。
4
程序关键代码的实现
程序专门建立了一个串口通信类，下面给出关键成员函数的核心代码。
UINT CommThread(LPVOID pParam) file://用于监控串口的工作者线程
{
BOOL bResult = FALSE;
if (m_hComm) file://查看端口是否打开，这里m_hComm同上，作者在这里做了简化
PurgeComm(m_hComm, PURGE_RXCLEAR | PURGE_TXCLEAR | PURGE_RXABORT |
PURGE_TXABORT);
for (;;) file://只要线程运行，就处于监视端口行为的无限循环
{
bResult = WaitCommEvent(m_hComm, &Event, &m_ov);
file://m_ov是OVERLAPPED类型的成员变量
if (!bResult)
{ file://进行出错处理}
else
{
Event = WaitForMultipleObjects(4, m_hEvent, FALSE, INFINITE);
file://无限等待设定的事件发生，数组m_hEvent根据需要定义了须响应的接收，发送，关闭端口事件和OVERLAPPED类型的hEvent事件
switch (Event)
{ file://读写事件的响应处理过程，在此略}
}
return 0;
}
在VC++中有两种方法可以进行串口通讯。一种是利用Microsoft公司提供的ActiveX控件
Microsoft Communications Control。另一种是直接用VC++访问串口。下面将简述这两种方法。
一、Microsoft Communications Control
Microsoft公司在WINDOWS中提供了一个串口通讯控件，用它，我们可以很简单的利用串口进行通讯。在使用它之前，应将控件加在应用程序的对话框上。然后再用ClassWizard
生成相应的对象。现在我们可以使用它了。
该控件有很多自己的属性，你可以通过它的属性窗口来设置，也可以用程序设置。我推荐用程序设置，这样更灵活。
SetCommPort：指定使用的串口。
GetCommPort：得到当前使用的串口。
SetSettings：指定串口的参数。一般设为默认参数"9600，N，8，1"。这样方便与其他串口进行通讯。
GetSettings：取得串口参数。
SetPortOpen：打开或关闭串口，当一个程序打开串口时，另外的程序将无法使用该串口。
GetPortOpen：取得串口状态。
GetInBufferCount：输入缓冲区中接受到的字符数。
SetInPutLen：一次读取输入缓冲区的字符数。设置为0时，程序将读取缓冲区的全部字符。
GetInPut：读取输入缓冲区。
GetOutBufferCount：输出缓冲区中待发送的字符数。
SetOutPut：写入输出缓冲区。
一般而言，使用上述函数和属性就可以进行串口通讯了。以下是一个范例。
#define MESSAGELENGTH 100
class CMyDialog : public CDialog
{
protected:
VARIANT InBuffer;
VARIANT OutBuffer;
CMSComm m_Com;
public:
......
}
BOOL CMyDiaLog::OnInitDialog()
{
CDialog::OnInitDialog();
m_Com.SetCommPort(1);
if (!m_Com.GetPortOpen()) {
m_Com.SetSettings("57600,N,8,1");
m_Com.SetPortOpen(true);
m_Com.SetInBufferCount(0);
SetTimer(1,10,NULL);
InBuffer.bstrVal=new unsigned short[MESSAGELENGTH];
OutBuffer.bstrVal=new unsigned short[MESSAGELENGTH];
OutBuffer.vt=VT_BSTR;
}
return true;
}
void CMyDiaLog::OnTimer(UINT nIDEvent)
{
if (m_Com.GetInBufferCount()>=MESSAGELENGTH) {
InBuffer=m_Com.GetInput();
// handle the InBuffer.
// Fill the OutBuffer.
m_Com.SetOutput(OutBuffer);
}
CDialog::OnTimer(nIDEvent);
}
用该控件传输的数据是UNICODE格式。关于UNICODE和ANSI的关系和转换请参看MSDN。
关于该控件的其他详细资料请查看MSDN关于COMM CONTROL部分。
二、直接用VC++访问串口。
在VC++中，串口和磁盘文件可以统一的方式来简单读写。这两者几乎没有什么不同，只是在WINDOWS 9X下磁盘文件只能做同步访问，而串口只能做异步访问。
CreateFile：用指定的方式打开指定的串口。通常的方式为
m_hCom = CreateFile( "COM1", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL | FILE_FLAG_OVERLAPPED, NULL );
m_hCom为文件句柄。GENERIC_READ | GENERIC_WRITE指定可以对串口进行读写操作。第三个参数0表示串口为独占打开。OPEN_EXISTING表示当指定串口不存在时，程序将返回失败。 FILE_ATTRIBUTE_NORMAL
| FILE_FLAG_OVERLAPPED则表示文件属性。当打开串口时，必须指定 FILE_FLAG_OVERLAPPED，它表示文件或设备不会维护访问指针，则在读写时，必须使用OVERLAPPED
结构指定访问的文件偏移量。
ReadFile：读取串口数据。
WriteFile：向串口写数据。
CloseHandle：关闭串口。
COMMTIMEOUTS：COMMTIMEOUTS主要用于串口超时参数设置。COMMTIMEOUTS结构如下：
typedef struct _COMMTIMEOUTS {
DWORD ReadIntervalTimeout;
DWORD ReadTotalTimeoutMultiplier;
DWORD ReadTotalTimeoutConstant;
DWORD WriteTotalTimeoutMultiplier;
DWORD WriteTotalTimeoutConstant;
} COMMTIMEOUTS,*LPCOMMTIMEOUTS;
ReadIntervalTimeout：两字符之间最大的延时，当读取串口数据时，一旦两个字符传输的时间差超过该时间，读取函数将返回现有的数据。设置为0表示该参数不起作用。
ReadTotalTimeoutMultiplier：读取每字符间的超时。
ReadTotalTimeoutConstant：一次读取串口数据的固定超时。所以在一次读取串口的操作中，其超时为ReadTotalTimeoutMultiplier乘以读取的字节数再加上 ReadTotalTimeoutConstant。将ReadIntervalTimeout设置为MAXDWORD，并将ReadTotalTimeoutMultiplier
和ReadTotalTimeoutConstant设置为0，表示读取操作将立即返回存放在输入缓冲区的字符。
WriteTotalTimeoutMultiplier：写入每字符间的超时。
WriteTotalTimeoutConstant：一次写入串口数据的固定超时。所以在一次写入串口的操作中，其超时为WriteTotalTimeoutMultiplier乘以写入的字节数再加上 WriteTotalTimeoutConstant。
SetCommTimeouts函数可以设置某设备句柄的超时参数，要得到某设备句柄的超时参数可以用GetCommTimeouts函数。
DCB：DCB结构主要用于串口参数设置。该结构太庞大，这里就不一一讲述了，有兴趣者可查看MSDN关于DCB的描述。其中下面两个是比较重要的属性。
BaudRate：串口的通讯速度。一般设置为9600。
ByteSize：字节位数。一般设置为8。
DCB结构可以用SetCommState函数来设置，并可以用GetCommState来得到现有串口的属性。
SetupComm：设置串口输入、输出缓冲区。
OVERLAPPED：保存串口异步通讯的信息。具体结构如下：
typedef struct _OVERLAPPED {
DWORD Internal;
DWORD InternalHigh;
DWORD Offset;
DWORD OffsetHigh;
HANDLE hEvent;
} OVERLAPPED;
Internal，InternalHigh是保留给系统使用的，用户不需要设置。
Offset，OffsetHigh是读写串口的偏移量，一般设置OffsetHigh为NULL，可以支持2GB数据。
hEvent读写事件，因为串口是异步通讯，操作可能被其他进程堵塞，程序可以通过检查该时间来得知是否读写完毕。事件将在读写完成后，自动设置为有效。
通过以上这些函数和结构，我们就可以通过串口进行通讯了，现在我们具体看下面的实例：
BOOL CSerial::Open( int nPort, int nBaud )
{
if( m_bOpened ) return( TRUE );
char szPort[15];
DCB dcb;
wsprintf( szPort, "COM%d", nPort );
m_hComDev = CreateFile( szPort, GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL | FILE_FLAG_OVERLAPPED, NULL );
if( m_hComDev == NULL ) return( FALSE );
memset( &m_OverlappedRead, 0, sizeof( OVERLAPPED ) );
memset( &m_OverlappedWrite, 0, sizeof( OVERLAPPED ) );
COMMTIMEOUTS CommTimeOuts;
CommTimeOuts.ReadIntervalTimeout = 0xFFFFFFFF;
CommTimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier = 0;
CommTimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant = 0;
CommTimeOuts.WriteTotalTimeoutMultiplier = 0;
CommTimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant = 5000;
SetCommTimeouts( m_hComDev, &CommTimeOuts );
m_OverlappedRead.hEvent = CreateEvent( NULL, TRUE, FALSE, NULL );
m_OverlappedWrite.hEvent = CreateEvent( NULL, TRUE, FALSE, NULL );
dcb.DCBlength = sizeof( DCB );
GetCommState( m_hComDev, &dcb );
dcb.BaudRate = nBaud;
dcb.ByteSize = 8;
if( !SetCommState( m_hComDev, &dcb ) ||
!SetupComm( m_hComDev, 10000, 10000 ) ||
m_OverlappedRead.hEvent == NULL ||
m_OverlappedWrite.hEvent == NULL ){
DWORD dwError = GetLastError();
if( m_OverlappedRead.hEvent != NULL ) CloseHandle( m_OverlappedRead.hEvent );
if( m_OverlappedWrite.hEvent != NULL ) CloseHandle( m_OverlappedWrite.hEvent );
CloseHandle( m_hComDev );
return FALSE;
}
m_bOpened = TRUE;
return m_bOpened;
}
int CSerial::InBufferCount( void )
{
if( !m_bOpened || m_hComDev == NULL ) return( 0 );
DWORD dwErrorFlags;
COMSTAT ComStat;
ClearCommError( m_hIDComDev, &dwErrorFlags, &ComStat );
return (int)ComStat.cbInQue;
}
DWORD CSerial::ReadData( void *buffer, DWORD dwBytesRead)
{
if( !m_bOpened || m_hComDev == NULL ) return 0;
BOOL bReadStatus;
DWORD dwErrorFlags;
COMSTAT ComStat;
ClearCommError( m_hComDev, &dwErrorFlags, &ComStat );
if( !ComStat.cbInQue ) return 0;
dwBytesRead = min(dwBytesRead,(DWORD) ComStat.cbInQue);
bReadStatus = ReadFile( m_hComDev, buffer, dwBytesRead, &dwBytesRead, &m_OverlappedRead );
if( !bReadStatus ){
if( GetLastError() == ERROR_IO_PENDING ){
WaitForSingleObject( m_OverlappedRead.hEvent, 2000 );
return dwBytesRead;
}
return 0;
}
return dwBytesRead;
}
DWORD CSerial::SendData( const char *buffer, DWORD dwBytesWritten)
{
if( !m_bOpened || m_hComDev == NULL ) return( 0 );
BOOL bWriteStat;
bWriteStat = WriteFile( m_hComDev, buffer, dwBytesWritten, &dwBytesWritten, &m_OverlappedWrite );
if( !bWriteStat){
if ( GetLastError() == ERROR_IO_PENDING ) {
WaitForSingleObject( m_OverlappedWrite.hEvent, 1000 );
return dwBytesWritten;
}
return 0;
}
return dwBytesWritten;
}
上述函数基本实现串口的打开，读写操作。本文章略去该串口类的说明和关闭函数。读者应该能将这些内容写完。接下来，你就可以在你的程序中调用该串口类了。关于本文有任何疑问，请与作者联系。
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-51）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32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（Windows
NT、Win98、Windows2000）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RS-232C接口有22根线，采用标准的25芯插头座（或者9芯插头座）。25芯和9芯的主要信号线相同。以下的介绍是以25芯的RS-232C为例。
①主要信号线定义：
2脚：发送数据TXD；
3脚：接收数据RXD；
4脚：请求发送RTS；
5脚：清除发送CTS；
6脚：数据设备就绪DSR；20脚：数据终端就绪DTR；
8脚：数据载波检测DCD；
1脚：保护地； 7脚：信号地。
②电气特性：
数据传输速率最大可到20K bps,最大距离仅15m.
注：看了微软的MSDN 6.0，其Windows
API中关于串行通讯设备（不一定都是串口RS-232C或RS-422或RS-449）速率的设置，最大可支持到RS_256000，即256K
bps! 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9600 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3到5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。）
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。）
三．16位串口应用程序的简单回顾
16位串口应用程序中，使用的16位的Windows
API通信函数:
① OpenComm()
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：int idComDev;
idComDev = OpenComm("COM1", 1024, 128);
CloseComm(idComDev);
② BuildCommDCB()
、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：DCB dcb;
BuildCommDCB("COM1:2400,n,8,1", &dcb);
SetCommState(&dcb);
③ ReadComm
、WriteComm()对串口进行读写操作，即数据的接收和发送.
例：char *m_pRecieve; int count;
ReadComm(idComDev,m_pRecieve,count);
Char wr[30]; int count2;
WriteComm(idComDev,wr,count2);
16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32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32位串口应用程序
32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++ 6.0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------>Add
to Project---->Components and Controls----->Registered ActiveX Controls--->选择Components: Microsoft Communications Control,
version 6.0 插入到当前的Workspace中。
结果添加了类CMSComm(及相应文件：mscomm.h和mscomm.cpp
)。
⑵．在MainFrm.h中加入MSComm控件。
protected:
CMSComm m_ComPort;
在Mainfrm.cpp::OnCreare()中：
DWORD style=WS_VISIBLE|WS_CHILD;
if (!m_ComPort.Create(NULL,style,CRect(0,0,0,0),this,ID_COMMCTRL)){
TRACE0("Failed to create OLE Communications Control ");
return -1; // fail to create
}
⑶.初始化串口
m_ComPort.SetCommPort(1); //选择COM?
m_ComPort. SetInBufferSize(1024); //设置输入缓冲区的大小，Bytes
m_ComPort. SetOutBufferSize(512); //设置输入缓冲区的大小，Bytes//
if(!m_ComPort.GetPortOpen()) //打开串口
m_ComPort.SetPortOpen(TRUE);
m_ComPort.SetInputMode(1); //设置输入方式为二进制方式
m_ComPort.SetSettings("9600,n,8,1"); //设置波特率等参数
m_ComPort.SetRThreshold(1); //为1表示有一个字符引发一个事件
m_ComPort.SetInputLen(0);
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MainFrm.h中：
protected:
afx_msg void OnCommMscomm();
DECLARE_EVENTSINK_MAP()
在MainFrm.cpp中：
BEGIN_EVENTSINK_MAP(CMainFrame,CFrameWnd )
ON_EVENT(CMainFrame,ID_COMMCTRL,1,OnCommMscomm,VTS_NONE)
//映射ActiveX控件事件
END_EVENTSINK_MAP()
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：
VARIANT GetInput()；及 void SetOutput(const VARIANT& newValue);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_UNICODE_UNICODE也是这样！
WinNT支持宽字符,
而Win95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：
void CMainFrame::OnCommMscomm(){
VARIANT vResponse;
int k;
if(m_commCtrl.GetCommEvent()==2) {
k=m_commCtrl.GetInBufferCount(); //接收到的字符数目
if(k>0) {
vResponse=m_commCtrl.GetInput(); //read
SaveData(k,(unsigned char*) vResponse.parray->pvData);
} // 接收到字符，MSComm控件发送事件
}
。。。。。 //
处理其他MSComm控件
}
void CMainFrame::OnCommSend() {
。。。。。。。。 //
准备需要发送的命令，放在TxData[]中
CByteArray array;
array.RemoveAll();
array.SetSize(Count);
for(i=0;i
array.SetAt(i, TxData[i]);
m_ComPort.SetOutput(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32位的API
通信函数:
可能很多朋友会觉得奇怪：用32位API函数编写串口通信程序，不就是把16位的API换成32位吗？16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MainFrm.cpp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( "COM2", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, // 允许读写
0, //
此项必须为0
NULL,
// no security attrs
OPEN_EXISTING, //设置产生方式
FILE_FLAG_OVERLAPPED, //
我们准备使用异步通信
NULL );
请大家注意，我们使用了FILE_FLAG_OVERLAPPED结构。这正是使用API实现非阻塞通信的关键所在。
ASSERT(hCom!=INVALID_HANDLE_VALUE); //检测打开串口操作是否成功
SetCommMask(hCom, EV_RXCHAR|EV_TXEMPTY );//设置事件驱动的类型
SetupComm( hCom, 1024,512) ; //设置输入、输出缓冲区的大小
PurgeComm( hCom, PURGE_TXABORT | PURGE_RXABORT | PURGE_TXCLEAR
| PURGE_RXCLEAR ); //清干净输入、输出缓冲区
COMMTIMEOUTS CommTimeOuts ; //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
dcb.BaudRate =9600; dcb.ByteSize =8; dcb.Parity = NOPARITY;
dcb.StopBits = ONESTOPBIT ;dcb.fBinary = TRUE ;dcb.fParity = FALSE;
SetCommState(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( (LPSECURITY_ATTRIBUTES) NULL, //安全属性
0,//初始化线程栈的大小，缺省为与主线程大小相同
(LPTHREAD_START_ROUTINE)CommWatchProc, //线程的全局函数
GetSafeHwnd(), //此处传入了主框架的句柄
0, &dwThreadID );
ASSERT(hCommWatchThread!=NULL);
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。
UINT CommWatchProc(HWND hSendWnd){
DWORD dwEvtMask=0 ;
SetCommMask( hCom, EV_RXCHAR|EV_TXEMPTY );//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 ((dwEvtMask & EV_RXCHAR) == EV_RXCHAR){ //
缓冲区中有数据到达
COMSTAT ComStat ; DWORD dwLength;
ClearCommError(hCom, &dwErrorFlags, &ComStat ) ;
dwLength = ComStat.cbInQue ; //输入缓冲区有多少数据？
if (dwLength > 0) {
BOOL fReadStat ;
fReadStat = ReadFile( hCom, lpBuffer，dwLength,
&dwBytesRead;
&READ_OS( npTTYInfo ) ); //读数据
注:我们在CreareFile()时使用了FILE_FLAG_OVERLAPPED,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ERROR_IO_PENDING.
if (!fReadStat){
if (GetLastError() == ERROR_IO_PENDING){
while(!GetOverlappedResult(hCom,
&READ_OS( npTTYInfo ), & dwBytesRead, TRUE )){
dwError = GetLastError();
if(dwError == ERROR_IO_INCOMPLETE) continue；
//缓冲区数据没有读完，继续
…… ……
::PostMessage((HWND)hSendWnd,WM_NOTIFYPROCESS,0,0);//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FILE_FLAG_OVERLAPPED；然后在
ReadFile()时lpOverlapped参数一定不能为NULL，接着检查函数调用的返回值，调用GetLastError()，看是否返回ERROR_IO_PENDING。如是，最后调用GetOverlappedResult()返回重叠操作(overlapped
operation)的结果;WriteFile()的使用类似。
⑸．在主线程中发送下行命令。
BOOL fWriteStat ; char szBuffer[count];
…………//准备好发送的数据，放在szBuffer[]中
fWriteStat = WriteFile(hCom, szBuffer, dwBytesToWrite,
&dwBytesWritten, &WRITE_OS( npTTYInfo ) ); //写数据
注:我们在CreareFile()时使用了FILE_FLAG_OVERLAPPED,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ERROR_IO_PENDING.
int err=GetLastError();
if (!fWriteStat) {
if(GetLastError() == ERROR_IO_PENDING){
while(!GetOverlappedResult(hCom, &WRITE_OS( npTTYInfo ),
&dwBytesWritten, TRUE )) {
dwError = GetLastError();
if(dwError == ERROR_IO_INCOMPLETE){
// normal result if not finished
dwBytesSent += dwBytesWritten; continue; }
......................
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vc6.0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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