如何用 API进行串口编程.docx
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如何用API进行串口编程
用WindowsAPI进行串口编程的一般步骤及相关函数讲解
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2011-09-1507:
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虽然使用诸如CSerialPortVC串口类，MSCommVC串口控件等非常方便，但有时这些控件并不适合自己的特殊需求，所以有必要了解一下基于WindowsAPI的串口编程方法，下面介绍一下API串口编程的一般步骤及相关串口API函数。
串口操作一般有四步，分别是：
1）打开串口
2）配置串口
3）读写串口
4）关闭串口
１、打开串口
在《VC打开串口》一文中我们已经单独介绍过如果利用API打开串口的方法，打开串口是用API函数CreateFile来打开或创建的。
该函数的原型为：
1HANDLECreateFile（LPCTSTRlpFileName,
2DWORDdwDesiredAccess,
3DWORDdwShareMode,
4LPSECURITY_ATTRIBUTESlpSecurityAttributes,
5DWORDdwCreationDistribution,
6DWORDdwFlagsAndAttributes,
7HANDLEhTemplateFile）;
参数详解：
lpFileName：
将要打开的串口逻辑名，如“COM1”；
dwDesiredAccess：
指定串口访问的类型，可以是读取、写入或二者并列；
dwShareMode：
指定共享属性，由于串口不能共享，该参数必须置为0；
lpSecurityAttributes：
引用安全性属性结构，缺省值为NULL；
dwCreationDistribution：
创建标志，对串口操作该参数必须置为OPEN_EXISTING；
dwFlagsAndAttributes：
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；
hTemplateFile：
对串口而言该参数必须置为NULL；
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（也称为异步操作方式）。
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。
同步I/O方式打开串口的示例：
8HANDLEhCom;//全局变量，串口句柄
9hCom=CreateFile（"COM1",//COM1口
10GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,//允许读和写
110,//独占方式
12NULL,
13OPEN_EXISTING,//打开而不是创建
140,//同步方式
15NULL）;
16if（hCom==（HANDLE）-1）
17{
18AfxMessageBox（"打开COM失败!
"）;
19returnFALSE;
20}
21returnTRUE;
重叠I/O打开串口的示例：
22HANDLEhCom;//全局变量，串口句柄
23hCom=CreateFile（"COM1",//COM1口
24GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,//允许读和写
250,//独占方式
26NULL,
27OPEN_EXISTING,//打开而不是创建
28FILE_ATTRIBUTE_NORMAL|FILE_FLAG_OVERLAPPED,//重叠方式
29NULL）;
30if（hCom==INVALID_HANDLE_VALUE）
31{
32AfxMessageBox（"打开COM失败!
"）;
33returnFALSE;
34}
35returnTRUE;
2、配置串口
在打开通讯设备句柄后，常常需要对串口进行一些初始化配置工作。
这需要通过一个DCB结构来进行。
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。
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。
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。
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：
36typedefstruct_DCB{
37………
38//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：
39DWORDBaudRate;
40CBR_110，CBR_300，CBR_600，CBR_1200，CBR_2400，CBR_4800，CBR_9600，CBR_19200，CBR_38400，
41CBR_56000，CBR_57600，CBR_115200，CBR_128000，CBR_256000，CBR_14400
42
43DWORDfParity;//指定奇偶校验使能。
若此成员为1，允许奇偶校验检查
44…
45BYTEByteSize;//通信字节位数，4—8
46BYTEParity;//指定奇偶校验方法。
此成员可以有下列值：
47EVENPARITY偶校验NOPARITY无校验
48MARKPARITY标记校验ODDPARITY奇校验
49BYTEStopBits;//指定停止位的位数。
此成员可以有下列值：
50ONESTOPBIT1位停止位TWOSTOPBITS2位停止位
51ONE5STOPBITS1.5位停止位
52………
53}DCB;
54winbase.h文件中定义了以上用到的常量。
如下：
55#defineNOPARITY0
56#defineODDPARITY1
57#defineEVENPARITY2
58#defineONESTOPBIT0
59#defineONE5STOPBITS1
60#defineTWOSTOPBITS2
61#defineCBR_110110
62#defineCBR_300300
63#defineCBR_600600
64#defineCBR_12001200
65#defineCBR_24002400
66#defineCBR_48004800
67#defineCBR_96009600
68#defineCBR_1440014400
69#defineCBR_1920019200
70#defineCBR_3840038400
71#defineCBR_5600056000
72#defineCBR_5760057600
73#defineCBR_115200115200
74#defineCBR_128000128000
75#defineCBR_256000256000
GetCommState函数可以获得COM口的设备控制块，从而获得相关参数：
76BOOLGetCommState（
77HANDLEhFile,//标识通讯端口的句柄
78LPDCBlpDCB//指向一个设备控制块（DCB结构）的指针
79）;
80SetCommState函数设置COM口的设备控制块：
81BOOLSetCommState（
82HANDLEhFile,
83LPDCBlpDCB
84）;
除了在BCD中的设置外，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。
85BOOLSetupComm（
86
87HANDLEhFile,//通信设备的句柄
88DWORDdwInQueue,//输入缓冲区的大小（字节数）
89DWORDdwOutQueue//输出缓冲区的大小（字节数）
90）;
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。
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：
91typedefstruct_COMMTIMEOUTS{
92DWORDReadIntervalTimeout;//读间隔超时
93DWORDReadTotalTimeoutMultiplier;//读时间系数
94DWORDReadTotalTimeoutConstant;//读时间常量
95DWORDWriteTotalTimeoutMultiplier;//写时间系数
96DWORDWriteTotalTimeoutConstant;//写时间常量
97}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：
98SetupComm（hCom,1024,1024）;//输入缓冲区和输出缓冲区的大小都是1024
99
100COMMTIMEOUTSTimeOuts;
101//设定读超时
102TimeOuts.ReadIntervalTimeout=1000;
103TimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier=500;
104TimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant=5000;
105//设定写超时
106TimeOuts.WriteTotalTimeoutMultiplier=500;
107TimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant=2000;
108SetCommTimeouts（hCom,&TimeOuts）;//设置超时
109
110DCBdcb;
111GetCommState（hCom,&dcb）;
112dcb.BaudRate=9600;//波特率为9600
113dcb.ByteSize=8;//每个字节有8位
114dcb.Parity=NOPARITY;//无奇偶校验位
115dcb.StopBits=TWOSTOPBITS;//两个停止位
116SetCommState（hCom,&dcb）;
117
118PurgeComm（hCom,PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR）;
在读写串口之前，还要用PurgeComm（）函数清空缓冲区，该函数原型：
119BOOLPurgeComm（
120
121HANDLEhFile,//串口句柄
122DWORDdwFlags//需要完成的操作
123）;
参数dwFlags指定要完成的操作，可以是下列值的组合：
124PURGE_TXABORT中断所有写操作并立即返回，即使写操作还没有完成。
125PURGE_RXABORT中断所有读操作并立即返回，即使读操作还没有完成。
126PURGE_TXCLEAR清除输出缓冲区
127PURGE_RXCLEAR清除输入缓冲区
3、读写串口
我们使用ReadFile和WriteFile读写串口，下面是两个函数的声明：
128BOOLReadFile（
129
130HANDLEhFile,//串口的句柄
131
132//读入的数据存储的地址，
133//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
134LPVOIDlpBuffer,
135DWORDnNumberOfBytesToRead,//要读入的数据的字节数
136
137//指向一个DWORD数值，该数值返回读操作实际读入的字节数
138LPDWORDlpNumberOfBytesRead,
139
140//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。
141LPOVERLAPPEDlpOverlapped
142）;
143BOOLWriteFile（
144
145HANDLEhFile,//串口的句柄
146
147//写入的数据存储的地址，
148//即以该指针的值为首地址的nNumberOfBytesToWrite
149//个字节的数据将要写入串口的发送数据缓冲区。
150LPCVOIDlpBuffer,
151
152DWORDnNumberOfBytesToWrite,//要写入的数据的字节数
153
154//指向指向一个DWORD数值，该数值返回实际写入的字节数
155LPDWORDlpNumberOfBytesWritten,
156
157//重叠操作时，该参数指向一个OVERLAPPED结构，
158//同步操作时，该参数为NULL。
159LPOVERLAPPEDlpOverlapped
160）;
在用ReadFile和WriteFile读写串口时，既可以同步执行，也可以重叠执行。
在同步执行时，函数直到操作完成后才返回。
这意味着同步执行时线程会被阻塞，从而导致效率下降。
在重叠执行时，即使操作还未完成，这两个函数也会立即返回，费时的I/O操作在后台进行。
ReadFile和WriteFile函数是同步还是异步由CreateFile函数决定，如果在调用CreateFile创建句柄时指定了FILE_FLAG_OVERLAPPED标志，那么调用ReadFile和WriteFile对该句柄进行的操作就应该是重叠的；如果未指定重叠标志，则读写操作应该是同步的。
ReadFile和WriteFile函数的同步或者异步应该和CreateFile函数相一致。
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。
同步方式读写串口比较简单，下面先例举同步方式读写串口的代码：
161//同步读串口
162charstr[100];
163DWORDwCount;//读取的字节数
164BOOLbReadStat;
165bReadStat=ReadFile（hCom,str,100,&wCount,NULL）;
166if（!
bReadStat）
167{
168AfxMessageBox（"读串口失败!
"）;
169returnFALSE;
170}
171returnTRUE;
172
173//同步写串口
174
175charlpOutBuffer[100];
176DWORDdwBytesWrite=100;
177COMSTATComStat;
178DWORDdwErrorFlags;
179BOOLbWriteStat;
180ClearCommError（hCom,&dwErrorFlags,&ComStat）;
181bWriteStat=WriteFile（hCom,lpOutBuffer,dwBytesWrite,&dwBytesWrite,NULL）;
182if（!
bWriteStat）
183{
184AfxMessageBox（"写串口失败!
"）;
185}
186PurgeComm（hCom,PURGE_TXABORT|
187PURGE_RXABORT|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR）;
在重叠操作时,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：
188typedefstruct_OVERLAPPED{//o
189DWORDInternal;
190DWORDInternalHigh;
191DWORDOffset;
192DWORDOffsetHigh;
193HANDLEhEvent;
194}OVERLAPPED;
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；当重叠操作完成后，该成员变量会自动被置为有信号状态。
195GetOverlappedResult函数
196BOOLGetOverlappedResult（
197HANDLEhFile,//串口的句柄
198
199//指向重叠操作开始时指定的OVERLAPPED结构
200LPOVERLAPPEDlpOverlapped,
201
202//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。
203LPDWORDlpNumberOfBytesTransferred,
204
205//该参数用于指定函数是否一直等到重叠操作结束。
206//如果该参数为TRUE，函数直到操作结束才返回。
207//如果该参数为FALSE，函数直接返回，这时如果操作没有完成，
208//通过调用GetLastError（）函数会返回ERROR_IO_INCOMPLETE。
209BOOLbWait
210）;
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：
211charlpInBuffer[1024];
212DWORDdwBytesRead=1024;
213COMSTATComStat;
214DWORDdwErrorFlags;
215OVERLAPPEDm_osRead;
216memset（&m_osRead,0,sizeof（OVERLAPPED））;
217m_osRead.hEvent=CreateEvent（NULL,TRUE,FALSE,NULL）;
218
219ClearCommError（hCom,&dwErrorFlags,&ComStat）;
220dwBytesRead=min（dwBytesRead,（DWORD）ComStat.cbInQue）;
221if（!
dwBytesRead）
222returnFALSE;
223BOOLbReadStatus;
224bReadStatus=ReadFile（hCom,lpInBuffer,
225dwBytesRead,&dwBytesRead,&m_osRead）;
226
227if（!
bReadStatus）//如果ReadFile函数返回FALSE
228{
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