基于Windows API函數(shù)的串口通訊程序設(shè)計(jì)

安徽博微長安電子有限公司 龍 灝 丁旭玲

1 引言

隨著監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展，監(jiān)控系統(tǒng)與各個(gè)外圍設(shè)備數(shù)據(jù)傳輸量巨大，通訊方式越來越多樣，CPU處理任務(wù)越來越繁重。串口通訊的數(shù)據(jù)收發(fā)處理是監(jiān)控程序的重要一部分，串口通信中如何結(jié)合異步通信、多線程等技術(shù)，編寫出高質(zhì)量、高效率的串口通信程序，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

2 Windows API串口編程概述

在Windows平臺(tái)下，串口被視為一種特殊的文件，串口的操作可以被視為一種文件操作。在實(shí)際的編程中，可以使用文件相關(guān)的API函數(shù)，例如CreateFile（）、ReadFile（）以及WriteFile（）等對(duì)串口進(jìn)行關(guān)聯(lián)或者操作。

串口的操作模式分為同步模式和異步模式，同步模式是指程序中的代碼按順序執(zhí)行，只有前面的程序執(zhí)行完畢并返回，才能繼續(xù)執(zhí)行后面的程序，該模式容易造成程序的假死。異步模式下，調(diào)用的函數(shù)會(huì)立即返回，不會(huì)造成線程的阻塞，線程可以在不同的句柄上同時(shí)執(zhí)行I/O操作，甚至可以在同一句柄上同時(shí)進(jìn)行讀寫操作，效率更高。

3 串口類的設(shè)計(jì)

程序?qū)⒋诓僮骱瘮?shù)及相應(yīng)的變量封裝為串口類，方便主程序調(diào)用。主程序可定義串口類的對(duì)象調(diào)用各種函數(shù)，同時(shí)對(duì)多串口進(jìn)行監(jiān)聽及讀寫操作。串口類中的重要函數(shù)如表1所示：

表1 串口類包含的函數(shù)及功能實(shí)現(xiàn)

為了提高程序的效率，串口類中由事件驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)發(fā)送、接收和線程的退出。類中定義了3個(gè)事件：

m_hShutDownEvent(串口關(guān)閉事件)、m_hWriteEvent(數(shù)據(jù)發(fā)送事件)、Overlapped結(jié)構(gòu)的m_ov(數(shù)據(jù)接收事件)。配合線程中的WaitForMultipleObjects()函數(shù)，實(shí)現(xiàn)線程的調(diào)度。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)不同串口初始化，需要使用臨界區(qū)對(duì)象，以保證在某一時(shí)刻只進(jìn)行一個(gè)串口的初始化。部分初始化代碼如下：

If(m_ov.hEvent!=NULL)//事件的建立

ResetEvent(m_ov.hEvent);

m_ov.hEvent=CreatEvent(NULL,TRUE,FALSE,NULL);//事件被定義為手動(dòng)復(fù)位

……

m_h Event Array[0]=m_h Shut Dow n Ev ent;//m_hEventArray為事件數(shù)組

m_hEventArray[1]=m_ov.hEvent;

m_hEventArray[2]=m_hWriteEvent;

InitializeCriticalSection(&m_csCommunication);//初始化臨界區(qū)對(duì)象

……

串口的初始化首先需要使用API函數(shù)CreateFile（）打開串口并創(chuàng)建與該串口相關(guān)聯(lián)的文件。注意將文件相關(guān)屬性設(shè)置為FILE_FLAG_OVERLAPPED,才可以對(duì)串口進(jìn)行異步操作。打開串口代碼如下：

HANDLE hCom; //定義串口句柄

hCom=CreateFile(szPort,GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,0,NULL,OPEN_EXISTING,

FILE_FLAG_OVERLAPPED,NULL);//創(chuàng)建異步模式文件并關(guān)聯(lián)串口，返回其句柄

表2 串口配置函數(shù)

在獲得通訊設(shè)備句柄后，可使用句柄進(jìn)行串口參數(shù)設(shè)置。在串口API函數(shù)編程時(shí)，波特率、校驗(yàn)方式等參數(shù)均被封裝到一個(gè)結(jié)構(gòu)體DCB中。在查詢或配置串口的參數(shù)時(shí)，都要使用該結(jié)構(gòu)體。配置串口使用的函數(shù)如表2所示。

串口初始化完成后，可在線程中等待通信事件的發(fā)生。線程函數(shù)中使用WaitForMultipleObjects()函數(shù)對(duì)m_hEventArray數(shù)組中的3個(gè)事件同時(shí)進(jìn)行監(jiān)測(cè)處理。當(dāng)判斷某個(gè)事件為有信號(hào)時(shí)，執(zhí)行相應(yīng)的操作。線程函數(shù)部分代碼如下：

for (;;) //循環(huán)

{

……

Event = Wait For Multip leObjects(3, por t->m_hEventArray, FALSE, INFINITE);

//無限等待事件的發(fā)生

switch (Event)

{

case 0://線程關(guān)閉事件為有信號(hào)狀態(tài)

{

port->m_bThreadAlive = FALSE;

AfxEndThread(0);//退出線程

}

case 1: // 讀事件為有信號(hào)狀態(tài)

{

GetCommMask(port->m_hComm, &CommEvent);//得到串口事件

if (CommEvent & EV_RXCHAR)//判斷為接收事件

if(!port->m_bBlockRead)

ReceiveChar(port, comstat);//調(diào)用ReadFile（）函數(shù)讀取數(shù)據(jù)，每接收一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)向主程序送WM_COMM_RXCHAR消息和接收到的數(shù)據(jù)

break;

}

case 2: // 寫事件為有信號(hào)狀態(tài)

{

WriteChar(port);// 調(diào)用WriteFile()發(fā)送數(shù)據(jù)

break;

}

}

4 串口類的使用

將串口類的源程序及頭文件導(dǎo)入到主程序工程中，即可在主程序中定義該串口類的對(duì)象，通過對(duì)象引用串口初始化InitPort()、串口監(jiān)視函數(shù)StartMonitoring()等函數(shù)。當(dāng)需要向串口發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，可調(diào)用WritePort（）函數(shù)。當(dāng)串口類的線程收到一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，會(huì)向主程序發(fā)送WM_COM_RXchar消息和接收到的數(shù)據(jù)，因此在主程序中需自定義WM_COMM_RxCHAR消息，并關(guān)聯(lián)消息處理函數(shù)以處理接收的數(shù)據(jù)。主程序消息處理函數(shù)部分代碼如下所示：

OnRecvByte(UINT wParam,LONG lParam)

{

Unsigned char JustRecv=(unsigned char)wParam;

Int PortNum=(int)lParam;

If(PortNum==1)

{

RecvData[Cnt]=JustRecv;//將接收的字節(jié)保存

Cnt++;

}

…

}

上面的代碼為自定義消息WM_COMM_RxCHAR的處理函數(shù)OnRecvByte（），在消息處理函數(shù)中將不同串口的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到指定的數(shù)組中，供主程序使用。

5 結(jié)束語

本文介紹了基于API函數(shù)的串口類的實(shí)現(xiàn)，綜合使用了異步模式、多線程、事件等方法，并給出VC開發(fā)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)串口通信類的關(guān)鍵代碼。在實(shí)際監(jiān)控項(xiàng)目中，該串口類運(yùn)行穩(wěn)定可靠，實(shí)現(xiàn)多串口數(shù)據(jù)的高效率讀寫，具備較強(qiáng)的實(shí)踐價(jià)值和參考意義。

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