串口通信技术在Visual C++中的实现

　　摘要:本文介绍了串口通信的基本原理,分析和研究了串口通信在Visual C++开发环境下的实现方法,并对各种实现方法的优缺点进行了比较。
　　关键词:串口通信;多线程;非阻塞通信;MSComm控件
　　
　　1 串口通信的基本原理
　　串口的本质功能是作为CPU和串口通信设备间的编码转换器。当数据从CPU经过串口发送出去时,字节数据转换为串口的位。在接收数据时,串口的位被转换为字节数据。
　　在Windows环境下,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,即关闭串口。
　　
　　2 VC下的32位串口应用程序
　　32位下串口通信程序可以用3种方法实现:MSComm控件;使用API通信函数或者CSerialPort类。下面介绍的都是在单文档应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控件通过串口端口发送和接收数据,为应用程序提供串口通信功能,使用非常方便。
　　在当前的对话框中插入一个MSComm控件,然后在ClassWizard中为新创建的通信控件定义一个成员对象(CMSComm m_Com),接下来只需要通过该成员对象即可设置MSComm控件的相关属性。MSComm控件提供了很多属性,通常我们只需要设置几个常用的属性,即初始化串口,然后需要打开串口。
　　(1)初始化串口
　　串口的初始化主要是通过串口的属性设置相应的参数。利用成员对象m_Com初始化串口参数的主要流程如图1所示。

 
　　(2)捕捉串口事件
　　MSComm控件可以采用查询或事件驱动的方式从端口获取数据。事件驱动方式是处理串口端口交互作用的一种非常有效的方法。在许多情况下,在事件发生时需要得到通知,例如:在串口接收缓冲区中有字符,或者CD线上或RTS线上一个字符到达或一个事件发生时,可以利用MSComm控件的OnComm事件捕获并处理这些通信事件,OnComm事件还可以检查和处理通信错误。
　　查询方式实质上属于事件驱动,但在某些情况下,这种方式更为便捷。在程序的每个关键功能之后,可以通过检查CommEvent属性值来查询霎时间和错误,只要CommEvent属性的值有了变化,就表明有一个事件或一个错误发生。如果应用程序较小,且自成一体,则该方法更为可取。本文介绍使用比较广泛的事件驱动方法: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信事件。

　　[8]电大学习网.免费论文网[EB/OL]. /d/file/p/2024/0424/fontbr />　　(3)串口读写
　　完成读写的函数很简单,只需调用GetInput()和SetOutput()两个函数即可。两个函数的原型是:VARIANT GetInput()及void SetOutput(const VARIANT& NEWvALUE),两者都要使用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。字符串可以用BSTR表示,但是所有的BSTR都是包含宽字符,WinNT支持宽字符,而Win95并不支持。为解决上述问题,我们在实际应用中使用CbyteArray。串口接收数据的处理流程如图2所示。

 
　　OnComm事件的程序结构如下:
　　void CMainFrame::OnCommMscomm()
　　{
　　……
　　switch( m_Com.GetCommEvent( ) )
　　{
　　……
　　case 2: //串口数据接收和处理
　　……
　　}
　　}
　　
　　2.2 使用32位的API通信函数
　　在VC++6.0下,MFC应用程序的线程由CWinThread对象表示。VC++把线程分为两种:用户界面线程和工作者线程。用户界面线程能够提供界面和用户交互,通常用于处理用户输入及其相应的各种事件和消息;而工作都线程主要用来处理程序的后台任务。程序一般不需要直接创建CWinThread对象,通过调用AfxBeginThread()函数就会自动创建一个CWinThread对象,从而开始一个线程。创建上述的两种线程都利用这个函数。
　　首先在在MainFrm.cpp中定义全局变量(串口句柄hCom和hCommWatchThread),然后在程序中创建一个串口,并进行相应的串口参数设置,然后启动一个工作者线程,主要用它来监视串口状态,看有无数据到达、通信有无错误;而用户界面线程则可专心进行数据处理、提供友好的用户界面等重要的工作,最后为工作者线程写一个全局函数,主要完成数据接收的工作。程序处理的流程如图3所示。
　　数据接收函数的编写相对较简单,首先调用SetCommMask设置只接收字符,然后调用WAITcOMMeVENT等待串口事件的发生。当串口有数据到来时,判断其是否为字符,若是,则调用ClearCommError获取串口的状态并清除串口的错误,再调用ReadFile读取数据,并通过串口状态的cbInQue属性获取数据的大小,最后再将数据显示出来。
　　值得注意的是,如果在CreateFile()时使用了FILE_FLAG_OVERLAPPED,则在ReadFile()中必须采用LPOVERLAPPED结构。否则,函数会错误地报告该操作已完成了。
　　在此,我们使用了多线程技术,在工作者线程中监视串口,有数据到达时依靠事件驱动,读入数据并向主线程报告。并且,WaitCommEvent()、ReadFile()、WriteFile()都使用了非阻塞通信技术,依靠重叠(overlapped)读写操作,让串口读写操作在后台运行。
　　2.3 使用简单而强大的多线程串口编程工具CSerialPort类
　　使用MSComm控件编程简单,对付简单的任务完全可以胜任,但当我们需要在程序中用多个串口,而且还要做很多复杂的处理,那么最好不用MSComm通信控件。如果这时你不想自己编写底层的东西或者对API函数不是很了解,你可以使用CSerialPort类来完成比较复杂的任务。这是Remon Spekreijse写的一个串口类,类作者已作了一个基于对话框,且同时能检测4个串口的示例程序。有了这个类,我们编程就容易多了,只要在程序中加入这个类文件,然后就可以按照通常的方法使用该类中的一些函数。该类可在相关网站上下载。
　　
　　3 结语
　　本文在阐述了串口通信的基本原理之后,讨论了实现串口通信的具体方法,其中使用API函数实现串口编程,方法灵活,功能强大,但需要编程人员对串口听硬件工作原理有较深入的了解;使用MSComm控件编程方法简单,容易实现,但灵活性较差,可以很方便地实现简单任务。
　　
　　参考文献
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　　[4]李子彬,赵志诚,张井岗.基于VC++6.0的PC机与PLC串口通信的实现及其应用[J].太原科技大学学报,2008(03).
 

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