Windows下C++ 串口编程实例

原文链接：http://blog.sina.com.cn/s/blog_afb1793101016mq2.html

1. 本例子使用了比较规范的软件设计方法，类的设计具有比较好的可扩展性和移植性、代码的注释采用doxgen支持的javaDoc风格。

2. 为了能方便初学者更快地了解和入门，几乎每一行代码都加上了详细的注释，对于注释中如果依然有不清楚的概念，相信你通过百度和google一定能找到答案。

3. 本例子设计的串口操作类可以直接移植到其他的工程中去，大家也可以根据自己的需要添加其他的接口。

4. 本例子只实现了串口数据的基本收发功能，其实为了保证串口数据传输的正确性，往往需要设计一些串口通信协议，协议的设计有待你自己完成，如果以后有时间，我也会尝试提供一种比较基本的串口通信协议设计案例给大家学习。

5. 关于本程序的验证方法，可以使用虚拟串口软件VSPM和串口调试助手进行程序的测试与验证.

下面即为例子工程的三个文件，SerialPort.h、SerialPort.cpp、maincpp

工程文件，需要使用vs2008打开。下载

http://ticktick.blog.51cto.com/ext/down_att.php?aid=23099&code=6280

SerialPort.h

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/// COPYRIGHT NOTICE
/// Copyright (c) 2009, 华中科技大学tickTick Group  （版权声明）
/// All rights reserved.
///
/// @file    SerialPort.h
/// @brief   串口通信类头文件
///
/// 本文件完成串口通信类的声明
///
/// @version 1.0
/// @author  卢俊
/// @E-mail：lujun.hust@gmail.com
/// @date    2010/03/19
///
///  修订说明：
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

#ifndef SERIALPORT_H_
#define SERIALPORT_H_

#include <Windows.h>

/** 串口通信类
*
*  本类实现了对串口的基本操作
*  例如监听发到指定串口的数据、发送指定数据到串口
*/
class CSerialPort
{
public:
CSerialPort(void);
~CSerialPort(void);

public:

/** 初始化串口函数
*
*  @param:  UINT portNo 串口编号,默认值为1,即COM1,注意,尽量不要大于9
*  @param:  UINT baud   波特率,默认为9600
*  @param:  char parity 是否进行奇偶校验,'Y'表示需要奇偶校验,'N'表示不需要奇偶校验
*  @param:  UINT databits 数据位的个数,默认值为8个数据位
*  @param:  UINT stopsbits 停止位使用格式,默认值为1
*  @param:  DWORD dwCommEvents 默认为EV_RXCHAR,即只要收发任意一个字符,则产生一个事件
*  @return: bool  初始化是否成功
*  @note:   在使用其他本类提供的函数前,请先调用本函数进行串口的初始化
*　　　　　   /n本函数提供了一些常用的串口参数设置,若需要自行设置详细的DCB参数,可使用重载函数
*           /n本串口类析构时会自动关闭串口,无需额外执行关闭串口
*  @see:
*/
bool InitPort(UINT  portNo = 1, UINT  baud = CBR_9600, char  parity = 'N', UINT  databits = 8, UINT  stopsbits = 1, DWORD dwCommEvents = EV_RXCHAR);

/** 串口初始化函数
*
*  本函数提供直接根据DCB参数设置串口参数
*  @param:  UINT portNo
*  @param:  const LPDCB & plDCB
*  @return: bool  初始化是否成功
*  @note:   本函数提供用户自定义地串口初始化参数
*  @see:
*/
bool InitPort(UINT  portNo, const LPDCB& plDCB);

/** 开启监听线程
*
*  本监听线程完成对串口数据的监听,并将接收到的数据打印到屏幕输出
*  @return: bool  操作是否成功
*  @note:   当线程已经处于开启状态时,返回flase
*  @see:
*/
bool OpenListenThread();

/** 关闭监听线程
*
*
*  @return: bool  操作是否成功
*  @note:   调用本函数后,监听串口的线程将会被关闭
*  @see:
*/
bool CloseListenTread();

/** 向串口写数据
*
*  将缓冲区中的数据写入到串口
*  @param:  unsigned char * pData 指向需要写入串口的数据缓冲区
*  @param:  unsigned int length 需要写入的数据长度
*  @return: bool  操作是否成功
*  @note:   length不要大于pData所指向缓冲区的大小
*  @see:
*/
bool WriteData(unsigned char* pData, unsigned int length);

/** 获取串口缓冲区中的字节数
*
*
*  @return: UINT  操作是否成功
*  @note:   当串口缓冲区中无数据时,返回0
*  @see:
*/
UINT GetBytesInCOM();

/** 读取串口接收缓冲区中一个字节的数据
*
*
*  @param:  char & cRecved 存放读取数据的字符变量
*  @return: bool  读取是否成功
*  @note:
*  @see:
*/
bool ReadChar(char &cRecved);

private:

/** 打开串口
*
*
*  @param:  UINT portNo 串口设备号
*  @return: bool  打开是否成功
*  @note:
*  @see:
*/
bool openPort(UINT  portNo);

/** 关闭串口
*
*
*  @return: void  操作是否成功
*  @note:
*  @see:
*/
void ClosePort();

/** 串口监听线程
*
*  监听来自串口的数据和信息
*  @param:  void * pParam 线程参数
*  @return: UINT WINAPI 线程返回值
*  @note:
*  @see:
*/
static UINT WINAPI ListenThread(void* pParam);

private:

/** 串口句柄 */
HANDLE  m_hComm;

/** 线程退出标志变量 */
static bool s_bExit;

/** 线程句柄 */
volatile HANDLE    m_hListenThread;

/** 同步互斥,临界区保护 */
CRITICAL_SECTION   m_csCommunicationSync;       //!< 互斥操作串口

};

#endif //SERIALPORT_H_

SerialPort.cpp

//////////////////////////////////////////////////////////////////////////
/// COPYRIGHT NOTICE
/// Copyright (c) 2009, 华中科技大学tickTick Group  （版权声明）
/// All rights reserved.
///
/// @file    SerialPort.cpp
/// @brief   串口通信类的实现文件
///
/// 本文件为串口通信类的实现代码
///
/// @version 1.0
/// @author  卢俊
/// @E-mail：lujun.hust@gmail.com
/// @date    2010/03/19
///
///
///  修订说明：
//////////////////////////////////////////////////////////////////////////

#include "StdAfx.h"
#include "SerialPort.h"
#include <process.h>
#include <iostream>

/** 线程退出标志 */
bool CSerialPort::s_bExit = false;
/** 当串口无数据时,sleep至下次查询间隔的时间,单位:秒 */
const UINT SLEEP_TIME_INTERVAL = 5;

CSerialPort::CSerialPort(void)
: m_hListenThread(INVALID_HANDLE_VALUE)
{
m_hComm = INVALID_HANDLE_VALUE;
m_hListenThread = INVALID_HANDLE_VALUE;

InitializeCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

}

CSerialPort::~CSerialPort(void)
{
CloseListenTread();
ClosePort();
DeleteCriticalSection(&m_csCommunicationSync);
}

bool CSerialPort::InitPort(UINT portNo /*= 1*/, UINT baud /*= CBR_9600*/, char parity /*= 'N'*/,
UINT databits /*= 8*/, UINT stopsbits /*= 1*/, DWORD dwCommEvents /*= EV_RXCHAR*/)
{

/** 临时变量,将制定参数转化为字符串形式,以构造DCB结构 */
char szDCBparam[50];
sprintf_s(szDCBparam, "baud=%d parity=%c data=%d stop=%d", baud, parity, databits, stopsbits);

/** 打开指定串口,该函数内部已经有临界区保护,上面请不要加保护 */
if (!openPort(portNo))
{
return false;
}

/** 进入临界段 */
EnterCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

/** 是否有错误发生 */
BOOL bIsSuccess = TRUE;

/** 在此可以设置输入输出的缓冲区大小,如果不设置,则系统会设置默认值.
*  自己设置缓冲区大小时,要注意设置稍大一些,避免缓冲区溢出
*/
/*if (bIsSuccess )
{
bIsSuccess = SetupComm(m_hComm,10,10);
}*/

/** 设置串口的超时时间,均设为0,表示不使用超时限制 */
COMMTIMEOUTS  CommTimeouts;
CommTimeouts.ReadIntervalTimeout = 0;
CommTimeouts.ReadTotalTimeoutMultiplier = 0;
CommTimeouts.ReadTotalTimeoutConstant = 0;
CommTimeouts.WriteTotalTimeoutMultiplier = 0;
CommTimeouts.WriteTotalTimeoutConstant = 0;
if (bIsSuccess)
{
bIsSuccess = SetCommTimeouts(m_hComm, &CommTimeouts);
}

DCB  dcb;
if (bIsSuccess)
{
// 将ANSI字符串转换为UNICODE字符串
DWORD dwNum = MultiByteToWideChar(CP_ACP, 0, szDCBparam, -1, NULL, 0);
wchar_t *pwText = new wchar_t[dwNum];
if (!MultiByteToWideChar(CP_ACP, 0, szDCBparam, -1, pwText, dwNum))
{
bIsSuccess = TRUE;
}

/** 获取当前串口配置参数,并且构造串口DCB参数 */
bIsSuccess = GetCommState(m_hComm, &dcb) && BuildCommDCB(pwText, &dcb);
/** 开启RTS flow控制 */
dcb.fRtsControl = RTS_CONTROL_ENABLE;

/** 释放内存空间 */
delete[] pwText;
}

if (bIsSuccess)
{
/** 使用DCB参数配置串口状态 */
bIsSuccess = SetCommState(m_hComm, &dcb);
}

/**  清空串口缓冲区 */
PurgeComm(m_hComm, PURGE_RXCLEAR | PURGE_TXCLEAR | PURGE_RXABORT | PURGE_TXABORT);

/** 离开临界段 */
LeaveCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

return bIsSuccess == TRUE;
}

bool CSerialPort::InitPort(UINT portNo, const LPDCB& plDCB)
{
/** 打开指定串口,该函数内部已经有临界区保护,上面请不要加保护 */
if (!openPort(portNo))
{
return false;
}

/** 进入临界段 */
EnterCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

/** 配置串口参数 */
if (!SetCommState(m_hComm, plDCB))
{
return false;
}

/**  清空串口缓冲区 */
PurgeComm(m_hComm, PURGE_RXCLEAR | PURGE_TXCLEAR | PURGE_RXABORT | PURGE_TXABORT);

/** 离开临界段 */
LeaveCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

return true;
}

void CSerialPort::ClosePort()
{
/** 如果有串口被打开，关闭它 */
if (m_hComm != INVALID_HANDLE_VALUE)
{
CloseHandle(m_hComm);
m_hComm = INVALID_HANDLE_VALUE;
}
}

bool CSerialPort::openPort(UINT portNo)
{
/** 进入临界段 */
EnterCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

/** 把串口的编号转换为设备名 */
char szPort[50];
sprintf_s(szPort, "COM%d", portNo);

/** 打开指定的串口 */
m_hComm = CreateFileA(szPort,  /** 设备名,COM1,COM2等 */
GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, /** 访问模式,可同时读写 */
0,                            /** 共享模式,0表示不共享 */
NULL,                         /** 安全性设置,一般使用NULL */
OPEN_EXISTING,                /** 该参数表示设备必须存在,否则创建失败 */
0,
0);

/** 如果打开失败，释放资源并返回 */
if (m_hComm == INVALID_HANDLE_VALUE)
{
LeaveCriticalSection(&m_csCommunicationSync);
return false;
}

/** 退出临界区 */
LeaveCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

return true;
}

bool CSerialPort::OpenListenThread()
{
/** 检测线程是否已经开启了 */
if (m_hListenThread != INVALID_HANDLE_VALUE)
{
/** 线程已经开启 */
return false;
}

s_bExit = false;
/** 线程ID */
UINT threadId;
/** 开启串口数据监听线程 */
m_hListenThread = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ListenThread, this, 0, &threadId);
if (!m_hListenThread)
{
return false;
}
/** 设置线程的优先级,高于普通线程 */
if (!SetThreadPriority(m_hListenThread, THREAD_PRIORITY_ABOVE_NORMAL))
{
return false;
}

return true;
}

bool CSerialPort::CloseListenTread()
{
if (m_hListenThread != INVALID_HANDLE_VALUE)
{
/** 通知线程退出 */
s_bExit = true;

/** 等待线程退出 */
Sleep(10);

/** 置线程句柄无效 */
CloseHandle(m_hListenThread);
m_hListenThread = INVALID_HANDLE_VALUE;
}
return true;
}

UINT CSerialPort::GetBytesInCOM()
{
DWORD dwError = 0;  /** 错误码 */
COMSTAT  comstat;   /** COMSTAT结构体,记录通信设备的状态信息 */
memset(&comstat, 0, sizeof(COMSTAT));

UINT BytesInQue = 0;
/** 在调用ReadFile和WriteFile之前,通过本函数清除以前遗留的错误标志 */
if (ClearCommError(m_hComm, &dwError, &comstat))
{
BytesInQue = comstat.cbInQue; /** 获取在输入缓冲区中的字节数 */
}

return BytesInQue;
}

UINT WINAPI CSerialPort::ListenThread(void* pParam)
{
/** 得到本类的指针 */
CSerialPort *pSerialPort = reinterpret_cast<CSerialPort*>(pParam);

// 线程循环,轮询方式读取串口数据
while (!pSerialPort->s_bExit)
{
UINT BytesInQue = pSerialPort->GetBytesInCOM();
/** 如果串口输入缓冲区中无数据,则休息一会再查询 */
if (BytesInQue == 0)
{
Sleep(SLEEP_TIME_INTERVAL);
continue;
}

/** 读取输入缓冲区中的数据并输出显示 */
char cRecved = 0x00;
do
{
cRecved = 0x00;
if (pSerialPort->ReadChar(cRecved) == true)
{
std::cout << cRecved;
continue;
}
} while (--BytesInQue);
}

return 0;
}

bool CSerialPort::ReadChar(char &cRecved)
{
BOOL  bResult = TRUE;
DWORD BytesRead = 0;
if (m_hComm == INVALID_HANDLE_VALUE)
{
return false;
}

/** 临界区保护 */
EnterCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

/** 从缓冲区读取一个字节的数据 */
bResult = ReadFile(m_hComm, &cRecved, 1, &BytesRead, NULL);
if ((!bResult))
{
/** 获取错误码,可以根据该错误码查出错误原因 */
DWORD dwError = GetLastError();

/** 清空串口缓冲区 */
PurgeComm(m_hComm, PURGE_RXCLEAR | PURGE_RXABORT);
LeaveCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

return false;
}

/** 离开临界区 */
LeaveCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

return (BytesRead == 1);

}

bool CSerialPort::WriteData(unsigned char* pData, unsigned int length)
{
BOOL   bResult = TRUE;
DWORD  BytesToSend = 0;
if (m_hComm == INVALID_HANDLE_VALUE)
{
return false;
}

/** 临界区保护 */
EnterCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

/** 向缓冲区写入指定量的数据 */
bResult = WriteFile(m_hComm, pData, length, &BytesToSend, NULL);
if (!bResult)
{
DWORD dwError = GetLastError();
/** 清空串口缓冲区 */
PurgeComm(m_hComm, PURGE_RXCLEAR | PURGE_RXABORT);
LeaveCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

return false;
}

/** 离开临界区 */
LeaveCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

return true;
}

main.cpp

int _tmain(int argc, _TCHAR* argv[])
{

CSerialPort mySerialPort;

if (!mySerialPort.InitPort(2))
{
std::cout << "initPort fail !" << std::endl;
}
else
{
std::cout << "initPort success !" << std::endl;
}

if (!mySerialPort.OpenListenThread())
{
std::cout << "OpenListenThread fail !" << std::endl;
}
else
{
std::cout << "OpenListenThread success !" << std::endl;
}

int temp;
std::cin >> temp;

return 0;
}