串行通信的基本原理及用MFC实现串口通信_Visual C++/MFC_站长学院

串行通信的基本原理及用MFC实现串口通信

[2007-12-07 00:00:00] 作者：Northz.com 来源：北方站长站

　　实际工作中利用串口完成通信任务的时候非常之多。已有一些文章介绍串口编程的文章在计算机杂志上发表。但总的感觉说来不太全面，特别是介绍32位下编程的更少，且很不详细。笔者在实际工作中积累了较多经验,结合硬件、软件，重点提及比较新的技术，及需要注意的要点作一番探讨。希望对各位需要编写串口通信程序的朋友有一些帮助。
　　
　　一．串行通信的基本原理
　　串行端口的本质功能是作为CPU和串行设备间的编码转换器。当数据从 CPU经过串行端口发送出去时，字节数据转换为串行的位。在接收数据时，串行的位被转换为字节数据。
　　
　　在Windows环境（Windows NT、Win98、Windows2000）下，串口是系统资源的一部分。应用程序要使用串口进行通信，必须在使用之前向操作系统提出资源申请要求（打开串口），通信完成后必须释放资源（关闭串口）。
　　
　　二．串口信号线的接法
　　一个完整的RS-232C接口有22根线，采用标准的25芯插头座（或者9芯插头座）。25芯和9芯的主要信号线相同。以下的介绍是以25芯的RS-232C为例。
　　
　　①主要信号线定义：
　　
　　2脚：发送数据TXD； 3脚：接收数据RXD； 4脚：请求发送RTS； 5脚：清除发送CTS；
　　
　　6脚：数据设备就绪DSR；20脚：数据终端就绪DTR； 8脚：数据载波检测DCD；
　　
　　1脚：保护地；　　 7脚：信号地。
　　
　　②电气特性：
　　
　　数据传输速率最大可到20K bps,最大距离仅15m.
　　
　　注：看了微软的MSDN 6.0，其Windows API中关于串行通讯设备（不一定都是串口RS-232C或RS-422或RS-449）速率的设置，最大可支持到RS_256000，即256K bps! 也不知道到底是什么串行通讯设备？但不管怎样，一般主机和单片机的串口通讯大多都在9600 bps,可以满足通讯需求。
　　
　　③接口的典型应用：
　　
　　大多数计算机应用系统与智能单元之间只需使用3到5根信号线即可工作。这时，除了TXD、RXD以外，还需使用RTS、CTS、DCD、DTR、DSR等信号线。（当然，在程序中也需要对相应的信号线进行设置。）
　　
　　以上接法，在设计程序时，直接进行数据的接收和发送就可以了，不需要　　对信号线的状态进行判断或设置。（如果应用的场合需要使用握手信号等，需要对相应的信号线的状态进行监测或设置。）
　　
　　三．16位串口应用程序的简单回顾
　　16位串口应用程序中，使用的16位的Windows API通信函数:
　　
　　① OpenComm() 打开串口资源，并指定输入、输出缓冲区的大小（以字节计）；
　　
　　CloseComm() 关闭串口;
　　
　　例：int idComDev;
　　
　　idComDev = OpenComm("COM1", 1024, 128);
　　
　　CloseComm(idComDev);
　　
　　② BuildCommDCB() 、setCommState()填写设备控制块DCB，然后对已打开的串口进行参数配置;
　　
　　例：DCB dcb;
　　
　　BuildCommDCB("COM1:2400,n,8,1", &dcb);
　　
　　SetCommState(&dcb);
　　
　　③ ReadComm 、WriteComm()对串口进行读写操作，即数据的接收和发送.
　　
　　例：char *m_pRecieve; int count;
　　
　　ReadComm(idComDev,m_pRecieve,count);
　　
　　Char wr[30]; int count2;
　　
　　WriteComm(idComDev,wr,count2);
　　
　　16位下的串口通信程序最大的特点就在于：串口等外部设备的操作有自己特有的API函数；而32位程序则把串口操作（以及并口等）和文件操作统一起来了，使用类似的操作。
　　
　　四．在MFC下的32位串口应用程序
　　32位下串口通信程序可以用两种方法实现：利用ActiveX控件；使用API 通信函数。
　　
　　使用ActiveX控件，程序实现非常简单，结构清晰，缺点是欠灵活；使用API 通信函数的优缺点则基本上相反。
　　
　　以下介绍的都是在单文档（SDI）应用程序中加入串口通信能力的程序。
　　
　　㈠使用ActiveX控件：
　　VC++ 6.0提供的MSComm控件通过串行端口发送和接收数据，为应用程序提供串行通信功能。使用非常方便，但可惜的是，很少有介绍MSComm控件的资料。
　　
　　⑴．在当前的Workspace中插入MSComm控件。
　　
　　Project菜单------>Add to Project---->Components and Controls----->Registered
　　
　　ActiveX Controls--->选择Components: Microsoft Communications Control,
　　
　　version 6.0 插入到当前的Workspace中。
　　
　　结果添加了类CMSComm(及相应文件：mscomm.h和mscomm.cpp )。
　　
　　⑵．在MainFrm.h中加入MSComm控件。
　　
　　protected:
　　
　　CMSComm m_ComPort;
　　
　　在Mainfrm.cpp::OnCreare()中：
　　
　　DWORD style=WS_VISIBLE|WS_CHILD;
　　
　　if (!m_ComPort.Create(NULL,style,CRect(0,0,0,0),this,ID_COMMCTRL)){
　　
　　TRACE0("Failed to create OLE Communications Control ");
　　
　　return -1;　　 // fail to create
　　
　　}
　　
　　⑶.初始化串口
　　
　　m_ComPort.SetCommPort(1);　　//选择COM?
　　
　　m_ComPort. SetInBufferSize(1024); //设置输入缓冲区的大小，Bytes
　　
　　m_ComPort. SetOutBufferSize(512); //设置输入缓冲区的大小，Bytes//
　　
　　if(!m_ComPort.GetPortOpen()) //打开串口
　　
　　m_ComPort.SetPortOpen(TRUE);
　　
　　m_ComPort.SetInputMode(1); //设置输入方式为二进制方式
　　
　　m_ComPort.SetSettings("9600,n,8,1"); //设置波特率等参数
　　
　　m_ComPort.SetRThreshold(1); //为1表示有一个字符引发一个事件
　　
　　m_ComPort.SetInputLen(0);
　　
　　⑷．捕捉串口事项。MSComm控件可以采用轮询或事件驱动的方法从端口获取数据。我们介绍比较使用的事件驱动方法：有事件（如接收到数据）时通知程序。在程序中需要捕获并处理这些通讯事件。
　　
　　在MainFrm.h中：
　　
　　protected:
　　
　　afx_msg void OnCommMscomm();
　　
　　DECLARE_EVENTSINK_MAP()
　　
　　在MainFrm.cpp中：
　　
　　BEGIN_EVENTSINK_MAP(CMainFrame,CFrameWnd )
　　
　　ON_EVENT(CMainFrame,ID_COMMCTRL,1,OnCommMscomm,VTS_NONE)
　　
　　//映射ActiveX控件事件
　　
　　END_EVENTSINK_MAP()
　　
　　⑸．串口读写. 完成读写的函数的确很简单，GetInput()和SetOutput()就可。两个函数的原型是：
　　
　　VARIANT GetInput()；及 void SetOutput(const VARIANT& newValue);都要使用VARIANT类型（所有Idispatch::Invoke的参数和返回值在内部都是作为VARIANT对象处理的）。
　　
　　无论是在PC机读取上传数据时还是在PC机发送下行命令时，我们都习惯于使用字符串的形式（也可以说是数组形式）。查阅VARIANT文档知道，可以用BSTR表示字符串，但遗憾的是所有的BSTR都是包含宽字符，即使我们没有定义_UNICODE_UNICODE也是这样！ WinNT支持宽字符, 而Win95并不支持。为解决上述问题，我们在实际工作中使用CbyteArray，给出相应的部分程序如下：
　　
　　void CMainFrame::OnCommMscomm(){
　　
　　VARIANT vResponse;　　 int k;
　　
　　if(m_commCtrl.GetCommEvent()==2) {
　　
　　k=m_commCtrl.GetInBufferCount(); //接收到的字符数目
　　
　　if(k>0) {
　　
　　vResponse=m_commCtrl.GetInput(); //read
　　
　　SaveData(k,(unsigned char*) vResponse.parray->pvData);
　　
　　} // 接收到字符，MSComm控件发送事件 }
　　
　　。。。。。 // 处理其他MSComm控件
　　
　　}
　　
　　void CMainFrame::OnCommSend() {
　　
　　。。。。。。。。 // 准备需要发送的命令，放在TxData[]中
　　
　　CByteArray array;
　　
　　array.RemoveAll();
　　
　　array.SetSize(Count);
　　
　　for(i=0;i
　　array.SetAt(i, TxData[i]);
　　
　　m_ComPort.SetOutput(COleVariant(array)); // 发送数据
　　
　　}
　　
　　请大家认真关注第⑷、⑸中内容，在实际工作中是重点、难点所在。
　　
　　㈡使用32位的API 通信函数:
　　
　　可能很多朋友会觉得奇怪：用32位API函数编写串口通信程序，不就是把16位的API换成32位吗？16位的串口通信程序可是多年之前就有很多人研讨过了……
　　
　　此文主要想介绍一下在API串口通信中如何结合非阻塞通信、多线程等手段，编写出高质量的通信程序。特别是在CPU处理任务比较繁重、与外围设备中有大量的通信数据时，更有实际意义。
　　
　　⑴．在中MainFrm.cpp定义全局变量
　　
　　HANDLE　　　　hCom; // 准备打开的串口的句柄
　　
　　HANDLE　　　　hCommWatchThread ;//辅助线程的全局函数
　　
　　⑵．打开串口，设置串口
　　
　　hCom =CreateFile( "COM2", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, // 允许读写
　　
　　0,　　　　　　　　　　// 此项必须为0
　　
　　NULL,　　　　　　　　 // no security attrs
　　
　　OPEN_EXISTING,　　　　//设置产生方式
　　
　　FILE_FLAG_OVERLAPPED, // 我们准

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