深入浅出VC++串口编程之基于Win32 API

1、API描述

　　在WIN32 API中，串口使用文件方式进行访问，其操作的API基本上与文件操作的API一致。

　　打开串口

　　Win32 中用于打开串口的API 函数为CreateFile，其原型为：

HANDLE CreateFile (
　LPCTSTR lpFileName, //将要打开的串口逻辑名，如COM1 或COM2
　DWORD dwAccess, //指定串口访问的类型，可以是读取、写入或两者并列
　DWORD dwShareMode, //指定共享属性，由于串口不能共享,该参数必须置为0
　LPSECURITY_ATTRIBUTES lpsa, //引用安全性属性结构，缺省值为NULL
　DWORD dwCreate, //创建标志，对串口操作该参数必须置为OPEN EXISTING
　DWORD dwAttrsAndFlags, //属性描述，用于指定该串口是否可进行异步操作，
　//FILE_FLAG_OVERLAPPED：可使用异步的I/O
　HANDLE hTemplateFile //指向模板文件的句柄，对串口而言该参数必须置为NULL
);

　　例如，以下程序用于以同步读写方式打开串口COM1：

HANDLE hCom;
DWORD dwError;
hCon = CreateFile("COM1", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL);
if (hCom == (HANDLE)0xFFFFFFFF)
{
　dwError = GetLastError();
　MessageBox(dwError);
}

　　对于dwAttrsAndFlags参数及FILE_FLAG_OVERLAPPED标志的由来，可解释如下：Windows文件操作分为同步I/O和重叠I/O(Overlapped I/ O)两种方式，在同步I/O方式中，API会阻塞直到操作完成以后才能返回（在多线程方式中，虽然不会阻塞主线程，但是仍然会阻塞监听线程）；而在重叠I/O方式中，API会立即返回，操作在后台进行，避免线程的阻塞。重叠I/O非常灵活，它也可以实现阻塞（例如我们可以设置一定要读取到一个数据才能进行到下一步操作)。如果进行I/O操作的API 在没有完成操作的情况下返回，我们可以通过调用GetOverLappedResult()函数阻塞到I/O操作完成后返回。

　　配置串口

　　配置串口是通过改变设备控制块DCB(Device Control Block) 的成员变量值来实现的，接收缓冲区和发送缓冲区的大小可通过SetupComm函数来设置。

　　DCB结构体定义为：

typedef struct _DCB { // dcb 
　DWORD DCBlength; // sizeof(DCB) 
　DWORD BaudRate; // current baud rate 
　DWORD fBinary: 1; // binary mode, no EOF check 
　DWORD fParity: 1; // enable parity checking 
　DWORD fOutxCtsFlow:1; // CTS output flow control 
　DWORD fOutxDsrFlow:1; // DSR output flow control 
　DWORD fDtrControl:2; // DTR flow control type 
　DWORD fDsrSensitivity:1; // DSR sensitivity 
　DWORD fTXContinueOnXoff:1; // XOFF continues Tx 
　DWORD fOutX: 1; // XON/XOFF out flow control 
　DWORD fInX: 1; // XON/XOFF in flow control 
　DWORD fErrorChar: 1; // enable error replacement 
　DWORD fNull: 1; // enable null stripping 
　DWORD fRtsControl:2; // RTS flow control 
　DWORD fAbortOnError:1; // abort reads/writes on error 
　DWORD fDummy2:17; // reserved 
　WORD wReserved; // not currently used 
　WORD XonLim; // transmit XON threshold 
　WORD XoffLim; // transmit XOFF threshold 
　BYTE ByteSize; // number of bits/byte, 4-8 
　BYTE Parity; // 0-4=no,odd,even,mark,space 
　BYTE StopBits; // 0,1,2 = 1, 1.5, 2 
　char XonChar; // Tx and Rx XON character 
　char XoffChar; // Tx and Rx XOFF character 
　char ErrorChar; // error replacement character 
　char EofChar; // end of input character 
　char EvtChar; // received event character 
　WORD wReserved1; // reserved; do not use 
} DCB; 
而SetupComm函数的原型则为：
BOOL SetupComm(
　HANDLE hFile, // handle to communications device
　DWORD dwInQueue, // size of input buffer
　DWORD dwOutQueue // size of output buffer
);

　　以下程序将串口设置为：波特率为9600，数据位数为7位，停止位为2 位，偶校验，接收缓冲区和发送缓冲区大小均为1024个字节，最后用PurgeComm函数终止所有的后台读写操作并清空接收缓冲区和发送缓冲区：

DCB dcb;
dcb.BaudRate = 9600; //波特率为9600
dcb.ByteSize = 7; //数据位数为7位
dcb.Parity = EVENPARITY; //偶校验
dcb.StopBits = 2; //两个停止位
dcb.fBinary = TRUE;
dcb.fParity = TRUE;
if (!SetCommState(hCom, &dcb))
{
　MessageBox("串口设置出错!");
} 
SetupComm(hCom, 1024, 1024);
PurgeComm(hCom, PURCE_TXABORT | PURGE_RXABORT | PURGE_TXCLEAR | PURGE_RXCLEAR);

　　超时设置

　　超时设置是通过改变COMMTIMEOUTS结构体的成员变量值来实现的，COMMTIMEOUTS的原型为：

typedef struct _COMMTIMEOUTS
{
　DWORD ReadIntervalTimeout; //定义两个字符到达的最大时间间隔，单位：毫秒
　//当读取完一个字符后，超过了ReadIntervalTimeout，仍未读取到下一个字符，就会
　//发生超时
　DWORD ReadTotalTimeoutMultiplier; 
　DWORD ReadTotalTimeoutConstant;
　//其中各时间所满足的关系如下：
　//ReadTotalTimeout = ReadTotalTimeOutMultiplier* BytesToRead + ReadTotalTimeoutConstant
　DWORD WriteTotalTimeoutMultiplier;
　DWORD WriteTotalTimeoutConstant;
} COMMTIMEOUTS, *LPCOMMTIMEOUTS;

　　设置超时的函数为SetCommTimeouts，其原型中接收COMMTIMEOUTS的指针为参数：

BOOL SetCommTimeouts(
　HANDLE hFile, // handle to communications device
　LPCOMMTIMEOUTS lpCommTimeouts // pointer to comm time-out structure
);

　　以下程序将串口读操作的超时设定为10 毫秒：

COMMTIMEOUTS to;
memset(&to, 0, sizeof(to));
to.ReadIntervalTimeout = 10;
SetCommTimeouts(hCom, &to);

　　与SetCommTimeouts对应的GetCommTimeouts()函数的原型为：

BOOL GetCommTimeouts(
　HANDLE hFile, // handle of communications device
　LPCOMMTIMEOUTS lpCommTimeouts // pointer to comm time-out structure
);

　　事件设置

　　在读写串口之前，需要用SetCommMask ()函数设置事件掩模来监视指定通信端口上的事件，其原型为：

BOOL SetCommMask(
　HANDLE hFile, //标识通信端口的句柄
　DWORD dwEvtMask //能够使能的通信事件
);

　　有了Set当然还会有Get，与SetCommMask对应的GetCommMask()函数的原型为：

BOOL GetCommMask(
　HANDLE hFile, //标识通信端口的句柄
　LPDWORD lpEvtMask // address of variable to get event mask
);

　　串口上可以发生的事件可以是如下事件列表中的一个或任意组合：EV_BREAK、EV_CTS、EV_DSR、EV_ERR、EV_RING、EV_RLSD、EV_RXCHAR、EV_RXFLAG、EV_TXEMPTY。

　　我们可以用WaitCommEvent()函数来等待串口上我们利用SetCommMask ()函数设置的事件：

BOOL WaitCommEvent(
　HANDLE hFile, //标识通信端口的句柄
　LPDWORD lpEvtMask, // address of variable for event that occurred
　LPOVERLAPPED lpOverlapped, // address of overlapped structure
);

　　WaitCommEvent()函数一直阻塞，直到串口上发生我们用所SetCommMask ()函数设置的通信事件为止。一般而言，当WaitCommEvent()返回时，程序员可以由分析*lpEvtMask而获得发生事件的类别，再进行相应的处理。

　　读串口

　　对串口进行读取所用的函数和对文件进行读取所用的函数相同，读函数原型如下：

BOOL ReadFile(
　HANDLE hFile, // handle of file to read
　LPVOID lpBuffer, // pointer to buffer that receives data
　DWORD nNumberOfBytesToRead, // number of bytes to read
　LPDWORD lpNumberOfBytesRead, // pointer to number of bytes read
　LPOVERLAPPED lpOverlapped // pointer to structure for overlapped I/O
);

　　写串口

　　对串口进行写入所用的函数和对文件进行写入所用的函数相同，写函数原型如下：

BOOL WriteFile(
　HANDLE hFile, // handle to file to write to
　LPCVOID lpBuffer, // pointer to data to write to file
　DWORD nNumberOfBytesToWrite, // number of bytes to write
　LPDWORD lpNumberOfBytesWritten, // pointer to number of bytes written
　LPOVERLAPPED lpOverlapped // pointer to structure for overlapped I/O
);

　　关闭串口

　　利用API 函数实现串口通信时关闭串口非常简单，只需使用CreateFile 函数返回的句柄作为参数调用CloseHandle 即可：

BOOL CloseHandle(
　HANDLE hObject // handle to object to close
);