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用VC 6.0实现串行通信的三种方法.doc

发布时间：2022-05-29 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.06M 资料格式：doc 举报 版权申诉
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    用 VC 6.0 实现串行通信的三种方法 中国科学院 王颖 ---- 摘要： 本文介绍了在 Windows 平台下串行通信的实现机制，讨论了根据不 同的条件用 Visual C++ 设计串行通信程序的三种方法，并结合实际，实现对温 度数据的接收监控。 ---- 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 10S 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，MODEMDEVCAPS， 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 通讯驱动程序的 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 设置并返回通讯端口号，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 设置并返回通讯端口的状态，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 { BOOL CSampleDlg:: PortOpen() m_Opened; ...... m_Serial.SetCommPort(2); m_Serial.SetSettings("4800,N,8,1"); m_Serial.SetInBufferSize(1024); m_Serial.SetInBufferCount(0); m_Serial.InputMode(1); m_Serial.SetInputLen(0); m_Opened=m_Serail.SetPortOpen(1); // 指定串口号 // 通信参数设置 // 指定接收缓冲区大小 // 清空接收缓冲区 // 设置数据获取方式 // 设置读取方式 // 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 属性捕捉并检查通讯事 件和错误的值。发生通讯事件或错误时，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： CSampleDlg::OnComm() void { ...... 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 SetCommState(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 // 打开串口，异步操作 if( m_hIDComDev == NULL ) return( FALSE ); RLAPPED, NULL );
    // 获得端口默认设置 dcb.DCBlength = sizeof( DCB ); GetCommState( m_hIDComDev, &dcb ); 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 GetLastError（）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) { } InputData[30]; char 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 Thread），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 = AfxBegin Thread(CommWatchThread, // 线程函数名 (LPVOID) m_pTTYInfo, THREAD_PRIORITY_ABOVE_NORMAL, (UINT) 0, (DWORD) CREATE_SUSPENDED , (LPSECURITY_ATTRIBUTES) NULL); // 传递的参数 // 设置线程优先级 // 最大堆栈大小 // 创建标志 // 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 ::PostMessage(CSampleView,ID_COM1_DATA,0,0); // 发送通知消息 态 } } ---- 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。 ---- 以 VC++ 6.0 为工具，实现串行通信的三种方法各有利弊
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