调用Windows的API函数串口编程.docx
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调用Windows的API函数串口编程
API串口通信部分
1．串口的操作可以有两种操作方式：
同步操作方式和重叠操作方式（又称为异步操作方式）。
同步操作时，API函数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）；而重叠操作方式，API函数会立即返回，操作在后台进行，避免线程的阻塞。
2．一般都通过四个步骤来完成：
打开串口，配置串口，读写串口，关闭串
（1）打开串口
11．CreateFile来打开或创建的。
该函数的原型为：
HANDLECreateFile（
LPCTSTRlpFileName,//将要打开的串口逻辑名，如“COM1”；
DWORDdwDesiredAccess,//指定串口访问的类型，可以是读取写入或二者并列；
DWORDdwShareMode,//指定共享属性，由于串口不能共享，该参数必须置为0；
LPSECURITY_ATTRIBUTESlpSecurityAttributes,//引用安全性属性结构，缺省值为NULL；
DWORDdwCreationDistribution,//创建标志，对串口操作该参数必须置为OPEN_EXISTING；
DWORDdwFlagsAndAttributes,//属性描述，用于指定该串口是否进行异步操作，该值为
FILE_FLAG_OVERLAPPED，//表示使用异步的I/O；
该值为0，表示同步I/O操作；
HANDLEhTemplateFile）;//对串口而言该参数必须置为NULL；
12．同步I/O方式打开串口的示例代码：
HANDLEhCom; //全局变量，串口句柄
hCom=CreateFile（"COM1",//COM1口
GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,//允许读和写
0,//独占方式
NULL,
OPEN_EXISTING,//打开而不是创建
0,//同步方式
NULL）;
if（hCom==（HANDLE）-1）
{
AfxMessageBox（"打开COM失败!
"）;
returnFALSE;
} returnTRUE;
13．异步I/O方式打开串口的示例代码：
HANDLEhCom; //全局变量，串口句柄
hCom=CreateFile（"COM1", //COM1口
GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,//允许读和写
0, //独占方式
NULL,
OPEN_EXISTING, //打开而不是创建
FILE_ATTRIBUTE_NORMAL|FILE_FLAG_OVERLAPPED,//重叠方式
NULL）;
if（hCom==INVALID_HANDLE_VALUE）
{
AfxMessageBox（"打开COM失败!
"）;
returnFALSE;
} returnTRUE;
（2）配置串口
21．需要一个DCB结构。
DCB结构包含了诸如波特率、数据位数、奇偶校验和停止位数等信息。
在查询或配置串口的属性时，都要用DCB结构来作为缓冲区。
（结构详见后）
22．一般用CreateFile打开串口后，可以调用GetCommState函数来获取串口的初始配置。
GetCommState函数可以获得COM口的设备控制块，从而获得相关参数：
BOOLGetCommState（
HANDLEhFile,//标识通讯端口的句柄
LPDCBlpDCB//指向一个设备控制块（DCB结构）的指针
）;
23．要修改串口的配置，应该先修改DCB结构，然后再调用SetCommState函数设置串口。
SetCommState函数设置COM口的设备控制块：
BOOLSetCommState（
HANDLEhFile,
LPDCBlpDCB
）;
24．程序一般还需要设置I/O缓冲区的大小和超时。
Windows用I/O缓冲区来暂存串口输入和输出的数据。
如果通信的速率较高，则应该设置较大的缓冲区。
调用SetupComm函数可以设置串行口的输入和输出缓冲区的大小。
BOOLSetupComm（
HANDLEhFile, //通信设备的句柄
DWORDdwInQueue, //输入缓冲区的大小（字节数）
DWORDdwOutQueue //输出缓冲区的大小（字节数）
）;
25．在读写串口之前，要用PurgeComm（）函数清空缓冲区，该函数原型：
BOOLPurgeComm（
HANDLEhFile, //串口句柄
DWORDdwFlags //需要完成的操作：
PURGE_TXABORT 中断所有写操作并立即返回，即使写操作还没有完成。
PURGE_RXABORT 中断所有读操作并立即返回，即使读操作还没有完成。
PURGE_TXCLEAR 清除输出缓冲区
PURGE_RXCLEAR 清除输入缓冲区
）;
26．在用ReadFile和WriteFile读写串行口时，需要考虑超时问题。
超时的作用是在指定的时间内没有读入或发送指定数量的字符，ReadFile或WriteFile的操作仍然会结束。
要查询当前的超时设置应调用GetCommTimeouts函数，该函数会填充一个COMMTIMEOUTS结构。
调用SetCommTimeouts可以用某一个COMMTIMEOUTS结构的内容来设置超时。
（详见后）
（3）读写串口
31．我们使用ReadFile和WriteFile读写串口，下面是两个函数的声明：
BOOLReadFile（
HANDLEhFile, //串口的句柄
LPVOIDlpBuffer,//读入的数据存储的地址，//即读入的数据将存储在以该指针的值为首地址的一片内存区
DWORDnNumberOfBytesToRead, //要读入的数据的字节数
LPDWORDlpNumberOfBytesRead, //指向一个DWORD数值，该数值返回读操作实际读入的字节数
LPOVERLAPPEDlpOverlapped //重叠操作时，该参数指向一个OVERLAPPED结构，同步操作时，该参数为NULL。
）;
BOOLWriteFile（
HANDLEhFile, //串口的句柄
LPCVOIDlpBuffer, //写入的数据存储的地址，即以该指针的值为首地址的nNumberOfBytesToWrite 个字节的数据将要写入串口的发送数据缓冲区。
DWORDnNumberOfBytesToWrite, //要写入的数据的字节数
LPDWORDlpNumberOfBytesWritten, //指向指向一个DWORD数值，该数值返回实际写入的字节数
LPOVERLAPPEDlpOverlapped//重叠操作时，该参数指向一个OVERLAPPED结构，同步操作时，该参数为NULL。
）;
ReadFile函数只要在串口输入缓冲区中读入指定数量的字符，就算完成操作。
而WriteFile函数不但要把指定数量的字符拷入到输出缓冲区，而且要等这些字符从串行口送出去后才算完成操作。
如果操作成功，这两个函数都返回TRUE。
需要注意的是，当ReadFile和WriteFile返回FALSE时，不一定就是操作失败，线程应该调用GetLastError函数分析返回的结果。
例如，在重叠操作时如果操作还未完成函数就返回，那么函数就返回FALSE，而且GetLastError函数返回ERROR_IO_PENDING。
这说明重叠操作还未完成。
32．例举同步方式读写串口的代码，同步方式读写串口比较简单：
//同步读串口
charstr[100];
DWORDwCount;//读取的字节数
BOOLbReadStat;
bReadStat=ReadFile（hCom,str,100,&wCount,NULL）;
if（!
bReadStat）
{
AfxMessageBox（"读串口失败!
"）;
returnFALSE;
}returnTRUE;
//同步写串口
charlpOutBuffer[100];
DWORDdwBytesWrite=100;
COMSTATComStat;
DWORDdwErrorFlags;
BOOLbWriteStat;
ClearCommError（hCom,&dwErrorFlags,&ComStat）;
bWriteStat=WriteFile（hCom,lpOutBuffer,dwBytesWrite,&dwBytesWrite,NULL）;
if（!
bWriteStat）
{
AfxMessageBox（"写串口失败!
"）;
}
PurgeComm（hCom,PURGE_TXABORT|
PURGE_RXABORT|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR）;
33．在异步重叠操作时,操作还未完成函数就返回。
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）。
有两种方法可以等待操作完成：
一种方法是用象WaitForSingleObject这样的等待函数来等待OVERLAPPED结构的hEvent成员；另一种方法是调用GetOverlappedResult函数等待，后面将演示说明。
下面我们先简单说一下OVERLAPPED结构和GetOverlappedResult函数：
OVERLAPPED结构
OVERLAPPED结构包含了重叠I/O的一些信息，定义如下：
typedefstruct_OVERLAPPED{//o
DWORD Internal;
DWORD InternalHigh;
DWORD Offset;
DWORD OffsetHigh;
HANDLEhEvent;
}OVERLAPPED;
GetOverlappedResult函数
BOOLGetOverlappedResult（
HANDLEhFile,//串口的句柄
//指向重叠操作开始时指定的OVERLAPPED结构
LPOVERLAPPEDlpOverlapped,
//指向一个32位变量，该变量的值返回实际读写操作传输的字节数。
LPDWORDlpNumberOfBytesTransferred,
//该参数用于指定函数是否一直等到重叠操作结束。
//如果该参数为TRUE，函数直到操作结束才返回。
//如果该参数为FALSE，函数直接返回，这时如果操作没有完成， //通过调用GetLastError（）函数会返回ERROR_IO_INCOMPLETE。
BOOLbWait
）;
在使用ReadFile和WriteFile重叠操作时，线程需要创建OVERLAPPED结构以供这两个函数使用。
线程通过OVERLAPPED结构获得当前的操作状态，该结构最重要的成员是hEvent。
hEvent是读写事件。
当串口使用异步通讯时，函数返回时操作可能还没有完成，程序可以通过检查该事件得知是否读写完毕。
当调用ReadFile,WriteFile函数的时候，该成员会自动被置为无信号状态；当异步重叠操作完成后，该成员变量会自动被置为有信号状态。
GetOverlappedResult该函数返回重叠操作的结果，用来判断异步操作是否完成，它是通过判断OVERLAPPED结构中的hEvent是否被置位来实现的。
异步读串口的示例代码：
charlpInBuffer[1024];
DWORDdwBytesRead=1024;
COMSTATComStat;
DWORDdwErrorFlags;
OVERLAPPEDm_osRead;
memset（&m_osRead,0,sizeof（OVERLAPPED））;
m_osRead.hEvent=CreateEvent（NULL,TRUE,FALSE,NULL）;
ClearCommError（hCom,&dwErrorFlags,&ComStat）;
dwBytesRead=min（dwBytesRead,（DWORD）ComStat.cbInQue）;
if（!
dwBytesRead）
returnFALSE;
BOOLbReadStatus;
bReadStatus=ReadFile（hCom,lpInBuffer,
dwBytesRead,&dwBytesRead,&m_osRead）;
if（!
bReadStatus）//如果ReadFile函数返回FALSE
{
if（GetLastError（）==ERROR_IO_PENDING）
//GetLastError（）函数返回ERROR_IO_PENDING,表明串口正在进行读操作
{
WaitForSingleObject（m_osRead.hEvent,2000）;
//使用WaitForSingleObject函数等待，直到读操作完成或延时已达到2秒钟
//当串口读操作进行完毕后，m_osRead的hEvent事件会变为有信号
PurgeComm（hCom,PURGE_TXABORT|
PURGE_RXABORT|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR）;
returndwBytesRead;
}
return0;
}
PurgeComm（hCom,PURGE_TXABORT|
PURGE_RXABORT|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR）;
returndwBytesRead;
对以上代码再作简要说明：
在使用ReadFile函数进行读操作前，应先使用ClearCommError函数清除错误。
ClearCommError函数的原型如下：
BOOLClearCommError（
HANDLEhFile,//串口句柄
LPDWORDlpErrors,//指向接收错误码的变量
LPCOMSTATlpStat//指向通讯状态缓冲区
）;
该函数获得通信错误并报告串口的当前状态，同时，该函数清除串口的错误标志以便继续输入、输出操作。
参数lpStat指向一个COMSTAT结构，该结构返回串口状态信息。
本文只用到了cbInQue成员变量，该成员变量的值代表输入缓冲区的字节数。
最后用PurgeComm函数清空串口的输入输出缓冲区。
这段代码用WaitForSingleObject函数来等待OVERLAPPED结构的hEvent成员。
异步写串口的示例代码：
charbuffer[1024];
DWORDdwBytesWritten=1024;
DWORDdwErrorFlags;
COMSTATComStat;
OVERLAPPEDm_osWrite;
BOOLbWriteStat;
bWriteStat=WriteFile（hCom,buffer,dwBytesWritten,
&dwBytesWritten,&m_OsWrite）;
if（!
bWriteStat）
{
if（GetLastError（）==ERROR_IO_PENDING）
{
WaitForSingleObject（m_osWrite.hEvent,1000）;
returndwBytesWritten;
}
return0;
}
returndwBytesWritten;
（4）关闭串口
BOOLCloseHandle（
HANDLEhObject;//handletoobjecttoclose
）;
补：
1．DBC结构：
DCB结构包含了串口的各项参数设置，下面仅介绍几个该结构常用的变量：
typedefstruct_DCB{
………
//波特率，指定通信设备的传输速率。
这个成员可以是实际波特率值或者下面的常量值之一：
DWORDBaudRate;
CBR_110，CBR_300，CBR_600，CBR_1200，CBR_2400，CBR_4800，CBR_9600，CBR_19200，CBR_38400，
CBR_56000，CBR_57600，CBR_115200，CBR_128000，CBR_256000，CBR_14400
DWORDfParity;//指定奇偶校验使能。
若此成员为1，允许奇偶校验检查
…
BYTEByteSize;//通信字节位数，4—8
BYTEParity;//指定奇偶校验方法。
此成员可以有下列值：
EVENPARITY偶校验 NOPARITY无校验
MARKPARITY标记校验 ODDPARITY奇校验
BYTEStopBits;//指定停止位的位数。
此成员可以有下列值：
ONESTOPBIT1位停止位 TWOSTOPBITS2位停止位
ONE5STOPBITS 1.5位停止位
………
}DCB;
winbase.h文件中定义了以上用到的常量。
如下：
#defineNOPARITY 0
#defineODDPARITY 1
#defineEVENPARITY 2
#defineONESTOPBIT 0
#defineONE5STOPBITS 1
#defineTWOSTOPBITS 2
#defineCBR_110 110
#defineCBR_300 300
#defineCBR_600 600
#defineCBR_1200 1200
#defineCBR_2400 2400
#defineCBR_4800 4800
#defineCBR_9600 9600
#defineCBR_14400 14400
#defineCBR_19200 19200
#defineCBR_38400 38400
#defineCBR_56000 56000
#defineCBR_57600 57600
#defineCBR_115200 115200
#defineCBR_128000 128000
#defineCBR_256000 256000
2．超时处理：
读写串口的超时有两种：
间隔超时和总超时。
间隔超时是指在接收时两个字符之间的最大时延。
总超时是指读写操作总共花费的最大时间。
写操作只支持总超时，而读操作两种超时均支持。
用COMMTIMEOUTS结构可以规定读写操作的超时。
COMMTIMEOUTS结构的定义为：
typedefstruct_COMMTIMEOUTS{
DWORDReadIntervalTimeout;//读间隔超时
DWORDReadTotalTimeoutMultiplier;//读时间系数
DWORDReadTotalTimeoutConstant;//读时间常量
DWORDWriteTotalTimeoutMultiplier;//写时间系数
DWORDWriteTotalTimeoutConstant;//写时间常量
}COMMTIMEOUTS,*LPCOMMTIMEOUTS;
COMMTIMEOUTS结构的成员都以毫秒为单位。
总超时的计算公式是：
总超时＝时间系数×要求读/写的字符数＋时间常量
例如，要读入10个字符，那么读操作的总超时的计算公式为：
读总超时＝ReadTotalTimeoutMultiplier×10＋ReadTotalTimeoutConstant
可以看出：
间隔超时和总超时的设置是不相关的，这可以方便通信程序灵活地设置各种超时。
如果所有写超时参数均为0，那么就不使用写超时。
如果ReadIntervalTimeout为0，那么就不使用读间隔超时。
如果ReadTotalTimeoutMultiplier和ReadTotalTimeoutConstant都为0，则不使用读总超时。
如果读间隔超时被设置成MAXDWORD并且读时间系数和读时间常量都为0，那么在读一次输入缓冲区的内容后读操作就立即返回，而不管是否读入了要求的字符。
在用重叠方式读写串口时，虽然ReadFile和WriteFile在完成操作以前就可能返回，但超时仍然是起作用的。
在这种情况下，超时规定的是操作的完成时间，而不是ReadFile和WriteFile的返回时间。
配置串口的示例代码：
SetupComm（hCom,1024,1024）;//输入缓冲区和输出缓冲区的大小都是1024
COMMTIMEOUTSTimeOuts;
TimeOuts.ReadIntervalTimeout=1000;//设定读超时
TimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier=500;
TimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant=5000;
TimeOuts.WriteTotalTimeoutMultiplier=500;//设定写超时
TimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant=2000;
SetCommTimeouts（hCom,&TimeOuts）;//设置超时
DCBdcb;
GetCommState（hCom,&dcb）;
dcb.BaudRate=9600;//波特率为9600
dcb.ByteSize=8;//每个字节有8位
dcb.Parity=NOPARITY;//无奇偶校验位
dcb.StopBits=TWOSTOPBITS;//两个停止位
SetCommState（hCom,&dcb）;
PurgeComm（hCom,PU
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