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1、串口 API 在工业控制中,工控机(一般都基于 Windows 平台)经常需要与智能仪表通过 串口进行通信。串口通信方便易行,应用广泛。 一般情况下,工控机和各智能仪表通过 RS485 总线进行通信。RS485 的通信方 式是半双工的,只能由作为主节点的工控 PC 机依次轮询网络上的各智能控制单 元子节点。每次通信都是由 PC 机通过串口向智能控制单元发布命令,智能控制 单元在接收到正确的命令后作出应答。在 Win32 下,可以使用两种编程方式实现串口通信,其一是使用 ActiveX 控件,这种方法程序简单,但欠灵活。其二是调用 Windows 的 API 函数,这种 方法可以清楚地掌握串口通
2、信的机制,并且自由灵活。本文我们只介绍 API 串 口通信部分。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。 无论那种操作方式,一般都通过四个步骤来完成: (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Win32 系统把文件的概念进行了扩展。无论是文件、通信设备、命名管道、 邮件槽、磁盘、还是控制台,都是用 API 函数 Cr
3、eateFile 来打开或创建的。该 函数的原型为:HANDLE CreateFile( LPCTSTR lpFileName,DWORD dwDesiredAccess,DWORD dwShareMode,LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes,DWORD dwCreationDistribution, DWORD dwFlagsAndAttributes, HANDLE hTemplateFile); 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;
4、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; 同步 I/O 方式打开串口的示例代码:HANDLE hCom
5、; /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!“);return FALSE;return TRUE; 重叠 I/O 打开串口的示例代码: HANDLE hCom; /全局变量,串口句柄hCom =CreateFile(“COM1“, /COM1 口GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,
6、/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!“);return FALSE;return TRUE; (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
7、 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:typedef struct _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:DWORD BaudRate; CBR_110,CBR_300,CBR_600,CBR_1200,CBR_2400,CBR_4800,CBR_9600,CB R_19200, CBR_38400,
8、CBR_56000, CBR_57600, CBR_115200, CBR_128000, CBR_256000, CBR_14400DWORD fParity; / 指定奇偶校验使能。若此成员为 1,允许奇偶校验检查 BYTE ByteSize; / 乐蜂网优惠券通信字节位数,48 BYTE Parity; /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 BYTE StopBits; /指定停止位的位数。此成员可以有下列值: ONESTOPBIT 1 位停止位 TWOSTOPBITS
9、 2 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: #define NOPARITY 0 #define ODDPARITY 1 #define EVENPARITY 2 #define ONESTOPBIT 0 #define ONE5STOPBITS 1 #define TWOSTOPBITS 2 #define CBR_110 110 #define CBR_300 300 #define CBR_600 600 #define CBR_1200 1200 #define CBR_2400 2400 #define
10、 CBR_4800 4800 #define CBR_9600 9600 #define CBR_14400 14400 #define CBR_19200 19200 #define CBR_38400 38400 #define CBR_56000 56000 #define CBR_57600 57600 #define CBR_115200 115200 #define CBR_128000 128000 #define CBR_256000 256000 GetCommState 函数可以获得 COM 口的设备控制块,从而获得相关参数: BOOL GetCommState(HANDL
11、E hFile, /标识通讯端口的句柄LPDCB lpDCB /指向一个设备控制块(DCB 结构)的指针); SetCommState 函数设置 COM 口的设备控制块: BOOL SetCommState(HANDLE hFile, LPDCB lpDCB );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。 BOOL SetupComm(HANDLE hFile, / 通信设备的句柄
12、 DWORD dwInQueue, / 输入缓冲区的大小(字节数) DWORD dwOutQueue / 输出缓冲区的大小(字节数));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
13、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: typedef struct _COMMTIMEOUTS DWORD ReadIntervalTimeout; /读间隔超时DWORD Read http:/ ; /读时间系数DWORD ReadTotalTimeoutConstant; /读时间常量DWORD WriteTotalTimeoutMultiplier; / 写时间系数DWORD WriteTotalTim
14、eoutConstant; /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ReadTotalTimeoutMultiplier10ReadTotalTimeoutConstant 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
15、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 1024COMMTIMEOUTS TimeOuts;/设定读超时TimeOuts.ReadIntervalTimeout=1000;TimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier=500;TimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant=5000;/设定写超时TimeOuts