在Windows应用程序的开发中,我们常常需要面临与外围数据源设备通信的问题。计算机和单片机(如MCS-51)都具有串行通信口,可以设计相应的串口通信程序,完成二者之间的数据通信任务。
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)。
串口通信程序的流程如下图:
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
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