基于Windows API函數的串口通訊程序設計

安徽博微長安電子有限公司 龍 灝 丁旭玲

1 引言

隨著監控系統的發展，監控系統與各個外圍設備數據傳輸量巨大，通訊方式越來越多樣，CPU處理任務越來越繁重。串口通訊的數據收發處理是監控程序的重要一部分，串口通信中如何結合異步通信、多線程等技術，編寫出高質量、高效率的串口通信程序，具有一定的現實意義。

2 Windows API串口編程概述

在Windows平臺下，串口被視為一種特殊的文件，串口的操作可以被視為一種文件操作。在實際的編程中，可以使用文件相關的API函數，例如CreateFile（）、ReadFile（）以及WriteFile（）等對串口進行關聯或者操作。

串口的操作模式分為同步模式和異步模式，同步模式是指程序中的代碼按順序執行，只有前面的程序執行完畢并返回，才能繼續執行后面的程序，該模式容易造成程序的假死。異步模式下，調用的函數會立即返回，不會造成線程的阻塞，線程可以在不同的句柄上同時執行I/O操作，甚至可以在同一句柄上同時進行讀寫操作，效率更高。

3 串口類的設計

程序將串口操作函數及相應的變量封裝為串口類，方便主程序調用。主程序可定義串口類的對象調用各種函數，同時對多串口進行監聽及讀寫操作。串口類中的重要函數如表1所示：

表1 串口類包含的函數及功能實現

為了提高程序的效率，串口類中由事件驅動數據發送、接收和線程的退出。類中定義了3個事件：

m_hShutDownEvent(串口關閉事件)、m_hWriteEvent(數據發送事件)、Overlapped結構的m_ov(數據接收事件)。配合線程中的WaitForMultipleObjects()函數，實現線程的調度。為了實現對不同串口初始化，需要使用臨界區對象，以保證在某一時刻只進行一個串口的初始化。部分初始化代碼如下：

If(m_ov.hEvent!=NULL)//事件的建立

ResetEvent(m_ov.hEvent);

m_ov.hEvent=CreatEvent(NULL,TRUE,FALSE,NULL);//事件被定義為手動復位

……

m_h Event Array[0]=m_h Shut Dow n Ev ent;//m_hEventArray為事件數組

m_hEventArray[1]=m_ov.hEvent;

m_hEventArray[2]=m_hWriteEvent;

InitializeCriticalSection(&m_csCommunication);//初始化臨界區對象

……

串口的初始化首先需要使用API函數CreateFile（）打開串口并創建與該串口相關聯的文件。注意將文件相關屬性設置為FILE_FLAG_OVERLAPPED,才可以對串口進行異步操作。打開串口代碼如下：

HANDLE hCom; //定義串口句柄

hCom=CreateFile(szPort,GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,0,NULL,OPEN_EXISTING,

FILE_FLAG_OVERLAPPED,NULL);//創建異步模式文件并關聯串口，返回其句柄

表2 串口配置函數

在獲得通訊設備句柄后，可使用句柄進行串口參數設置。在串口API函數編程時，波特率、校驗方式等參數均被封裝到一個結構體DCB中。在查詢或配置串口的參數時，都要使用該結構體。配置串口使用的函數如表2所示。

串口初始化完成后，可在線程中等待通信事件的發生。線程函數中使用WaitForMultipleObjects()函數對m_hEventArray數組中的3個事件同時進行監測處理。當判斷某個事件為有信號時，執行相應的操作。線程函數部分代碼如下：

for (;;) //循環

{

……

Event = Wait For Multip leObjects(3, por t->m_hEventArray, FALSE, INFINITE);

//無限等待事件的發生

switch (Event)

{

case 0://線程關閉事件為有信號狀態

{

port->m_bThreadAlive = FALSE;

AfxEndThread(0);//退出線程

}

case 1: // 讀事件為有信號狀態

{

GetCommMask(port->m_hComm, &CommEvent);//得到串口事件

if (CommEvent & EV_RXCHAR)//判斷為接收事件

if(!port->m_bBlockRead)

ReceiveChar(port, comstat);//調用ReadFile（）函數讀取數據，每接收一個字節數據向主程序送WM_COMM_RXCHAR消息和接收到的數據

break;

}

case 2: // 寫事件為有信號狀態

{

WriteChar(port);// 調用WriteFile()發送數據

break;

}

}

4 串口類的使用

將串口類的源程序及頭文件導入到主程序工程中，即可在主程序中定義該串口類的對象，通過對象引用串口初始化InitPort()、串口監視函數StartMonitoring()等函數。當需要向串口發送數據時，可調用WritePort（）函數。當串口類的線程收到一個字節的數據，會向主程序發送WM_COM_RXchar消息和接收到的數據，因此在主程序中需自定義WM_COMM_RxCHAR消息，并關聯消息處理函數以處理接收的數據。主程序消息處理函數部分代碼如下所示：

OnRecvByte(UINT wParam,LONG lParam)

{

Unsigned char JustRecv=(unsigned char)wParam;

Int PortNum=(int)lParam;

If(PortNum==1)

{

RecvData[Cnt]=JustRecv;//將接收的字節保存

Cnt++;

}

…

}

上面的代碼為自定義消息WM_COMM_RxCHAR的處理函數OnRecvByte（），在消息處理函數中將不同串口的數據存儲到指定的數組中，供主程序使用。

5 結束語

本文介紹了基于API函數的串口類的實現，綜合使用了異步模式、多線程、事件等方法，并給出VC開發環境下實現串口通信類的關鍵代碼。在實際監控項目中，該串口類運行穩定可靠，實現多串口數據的高效率讀寫，具備較強的實踐價值和參考意義。

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