串口通信技術(shù)在VisualC++中的實(shí)現(xiàn)

摘要:本文介紹了串口通信的基本原理，分析和研究了串口通信在VisualC++開發(fā)環(huán)境下的實(shí)現(xiàn)方法，并對(duì)各種實(shí)現(xiàn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較。

關(guān)鍵詞:串口通信;多線程;非阻塞通信;MSComm控件

1串口通信的基本原理

串口的本質(zhì)功能是作為CPU和串口通信設(shè)備間的編碼轉(zhuǎn)換器。當(dāng)數(shù)據(jù)從CPU經(jīng)過(guò)串口發(fā)送出去時(shí)，字節(jié)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串口的位。在接收數(shù)據(jù)時(shí)，串口的位被轉(zhuǎn)換為字節(jié)數(shù)據(jù)。

在Windows環(huán)境下，串口是系統(tǒng)資源的一部分。應(yīng)用程序要使用串口進(jìn)行通信，必須在使用之前向操作系統(tǒng)提出資源申請(qǐng)要求(打開串口)，通信完成后必須釋放資源，即關(guān)閉串口。

2VC下的32位串口應(yīng)用程序

32位下串口通信程序可以用3種方法實(shí)現(xiàn):MSComm控件;使用API通信函數(shù)或者CSerialPort類。下面介紹的都是在單文檔應(yīng)用程序中加入串口通信功能的程序。

2.1使用MSComm控件

VC++6.0提供的MSComm控件通過(guò)串口端口發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，為應(yīng)用程序提供串口通信功能，使用非常方便。

在當(dāng)前的對(duì)話框中插入一個(gè)MSComm控件，然后在ClassWizard中為新創(chuàng)建的通信控件定義一個(gè)成員對(duì)象(CMSCommm_Com)，接下來(lái)只需要通過(guò)該成員對(duì)象即可設(shè)置MSComm控件的相關(guān)屬性。MSComm控件提供了很多屬性，通常我們只需要設(shè)置幾個(gè)常用的屬性，即初始化串口，然后需要打開串口。

(1)初始化串口

串口的初始化主要是通過(guò)串口的屬性設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)。利用成員對(duì)象m_Com初始化串口參數(shù)的主要流程如圖1所示。(2)捕捉串口事件

MSComm控件可以采用查詢或事件驅(qū)動(dòng)的方式從端口獲取數(shù)據(jù)。事件驅(qū)動(dòng)方式是處理串口端口交互作用的一種非常有效的方法。在許多情況下，在事件發(fā)生時(shí)需要得到通知，例如:在串口接收緩沖區(qū)中有字符，或者CD線上或RTS線上一個(gè)字符到達(dá)或一個(gè)事件發(fā)生時(shí)，可以利用MSComm控件的OnComm事件捕獲并處理這些通信事件，OnComm事件還可以檢查和處理通信錯(cuò)誤。

查詢方式實(shí)質(zhì)上屬于事件驅(qū)動(dòng)，但在某些情況下，這種方式更為便捷。在程序的每個(gè)關(guān)鍵功能之后，可以通過(guò)檢查CommEvent屬性值來(lái)查詢霎時(shí)間和錯(cuò)誤，只要CommEvent屬性的值有了變化，就表明有一個(gè)事件或一個(gè)錯(cuò)誤發(fā)生。如果應(yīng)用程序較小，且自成一體，則該方法更為可取。本文介紹使用比較廣泛的事件驅(qū)動(dòng)方法:有事件(如接收到數(shù)據(jù))時(shí)通知程序。在程序中需要捕獲并處理這些通信事件。OnComm事件的程序結(jié)構(gòu)如下:

voidCMainFrame::OnCommMscomm()

{

……

switch(m_Com.GetCommEvent())

{

……

case2://串口數(shù)據(jù)接收和處理

……

}

}

2.2使用32位的API通信函數(shù)

在VC++6.0下，MFC應(yīng)用程序的線程由CWinThread對(duì)象表示。VC++把線程分為兩種:用戶界面線程和工作者線程。用戶界面線程能夠提供界面和用戶交互，通常用于處理用戶輸入及其相應(yīng)的各種事件和消息;而工作都線程主要用來(lái)處理程序的后臺(tái)任務(wù)。程序一般不需要直接創(chuàng)建CWinThread對(duì)象，通過(guò)調(diào)用AfxBeginThread()函數(shù)就會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建一個(gè)CWinThread對(duì)象，從而開始一個(gè)線程。創(chuàng)建上述的兩種線程都利用這個(gè)函數(shù)。

首先在在MainFrm.cpp中定義全局變量(串口句柄hCom和hCommWatchThread)，然后在程序中創(chuàng)建一個(gè)串口，并進(jìn)行相應(yīng)的串口參數(shù)設(shè)置，然后啟動(dòng)一個(gè)工作者線程，主要用它來(lái)監(jiān)視串口狀態(tài)，看有無(wú)數(shù)據(jù)到達(dá)、通信有無(wú)錯(cuò)誤;而用戶界面線程則可專心進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、提供友好的用戶界面等重要的工作，最后為工作者線程寫一個(gè)全局函數(shù)，主要完成數(shù)據(jù)接收的工作。程序處理的流程如圖3所示。

數(shù)據(jù)接收函數(shù)的編寫相對(duì)較簡(jiǎn)單，首先調(diào)用SetCommMask設(shè)置只接收字符，然后調(diào)用WAITcOMMeVENT等待串口事件的發(fā)生。當(dāng)串口有數(shù)據(jù)到來(lái)時(shí)，判斷其是否為字符，若是，則調(diào)用ClearCommError獲取串口的狀態(tài)并清除串口的錯(cuò)誤，再調(diào)用ReadFile讀取數(shù)據(jù)，并通過(guò)串口狀態(tài)的cbInQue屬性獲取數(shù)據(jù)的大小，最后再將數(shù)據(jù)顯示出來(lái)。

值得注意的是，如果在CreateFile()時(shí)使用了FILE_FLAG_OVERLAPPED，則在ReadFile()中必須采用LPOVERLAPPED結(jié)構(gòu)。否則，函數(shù)會(huì)錯(cuò)誤地報(bào)告該操作已完成了。

在此，我們使用了多線程技術(shù)，在工作者線程中監(jiān)視串口，有數(shù)據(jù)到達(dá)時(shí)依靠事件驅(qū)動(dòng)，讀入數(shù)據(jù)并向主線程報(bào)告。并且，WaitCommEvent()、ReadFile()、WriteFile()都使用了非阻塞通信技術(shù)，依靠重疊(overlapped)讀寫操作，讓串口讀寫操作在后臺(tái)運(yùn)行。

2.3使用簡(jiǎn)單而強(qiáng)大的多線程串口編程工具CSerialPort類

使用MSComm控件編程簡(jiǎn)單，對(duì)付簡(jiǎn)單的任務(wù)完全可以勝任，但當(dāng)我們需要在程序中用多個(gè)串口，而且還要做很多復(fù)雜的處理，那么最好不用MSComm通信控件。如果這時(shí)你不想自己編寫底層的東西或者對(duì)API函數(shù)不是很了解，你可以使用CSerialPort類來(lái)完成比較復(fù)雜的任務(wù)。這是RemonSpekreijse寫的一個(gè)串口類，類作者已作了一個(gè)基于對(duì)話框，且同時(shí)能檢測(cè)4個(gè)串口的示例程序。有了這個(gè)類，我們編程就容易多了，只要在程序中加入這個(gè)類文件，然后就可以按照通常的方法使用該類中的一些函數(shù)。該類可在相關(guān)網(wǎng)站上下載。

3結(jié)語(yǔ)