基于VC的串行通信技术应用实例

基于VC的串行通信技术应用实例作者：出处：论坛责任编辑：方舟[2003-10-1318:04]本文将介绍在Windows平台下串行通信的工作机制和用VC设计串行通信程序的编程方法串行通信的操作方式下面我们将介绍串行通信的几种操作方式：1.同步方式同步方式中，读串口的函数试图在串口的接收缓冲区中读取规定数目的数据，直到规定数目的数据全部被读出或设定的超时时间已到时才返回。例如:COMMTIMEOUTStimeOver;memset(&&timeOver,0,sizeof(timeOver));DWORDtimeMultiplier,timeConstant;timeOver.ReadTotalTimeoutMultiplier=timeMultiplier;timeOver.ReadTotalTimeoutConstant=timeConstant;SetCommTimeouts(hComport,&&timeOver);……ReadFile(hComport,inBuffer,nWantRead,&&nRealRead,NULL);COMMTIMEOUTS结构用于设置读写函数的等待时间。在ReadFile函数中hComport为待读串口句柄；inBuffer为输入缓冲区大小；nWantRead为每次调用ReadFile时，函数试图读出的字节数；nRealRead为实际读出的字节数；最后一个参数值NULL代表ReadFile将采用同步文件读写的方式。如果所规定的待读取数据的数目nWantRead较大且设定的超时时间也较长，而接收缓冲区中数据较少，则可能引起线程阻塞。解决这一问题的方法是检查COMSTAT结构的cbInQue成员，该成员的大小即为接收缓冲区中处于等待状态的数据的实际个数。如果令nWantRead的值等于COMSTAT.cbInQue，就能较好地防止线程阻塞。2.查询方式查询方式，即一个进程中的某一线程定时地查询串口的接收缓冲区，如果缓冲区中有数据，就读取数据；若缓冲区中没有数据，该线程将继续执行，因此会占用大量的CPU时间，它实际上是同步方式的一种派生。例如:COMMTIMEOUTStimeOver;memset(&&timeOver,0,sizeof(timeOver));timeOver.ReadIntervalTimeout=MAXWORD;SetCommTimeouts(hComport.&&timeOver);……ReadFile(hComport.inBuffer.nWantRead.&&nRealRead,NULL);除了COMMTIMEOUTS结构的变量timeOver设置不同外，查询方式与同步方式在程序代码方面很类似，但二者的工作方式却差别很大。尽管ReadFile采用的也是同步文件读写方式，但由于timeOver的区间超过时间设置为MAXWORD，所以ReadFile每次将读出接收队列中的所有处于等待状态的数据，一次最多可读出nWantRead个字节的数据。3.异步方式异步方式中，利用Windows的多线程结构，可以让串口的读写操作在后台进行，而应用程序的其他部分在前台执行。例如:OVERLAPPEDwrOverlapped;COMMTIMEOUTStimeOver;memset(&&timeOver.0.sizeof(timeOver));DWORDtimeMultiplier,timeConstant;timeOver.ReadTotalTimeoutMultiplier=timeMultiplier;timeOver.ReadTotalTimeoutConstant=timeConstant;SetCommTimeouts(hComport,&&timeOver);wrOverlapped.hEvent=CreateEvent(NULL.TRUE,FALSE,NULL);……ReadFile(hComport,inBuffer,nWantRead,&&nRealRead,&&wrOverlapped);GetOverlappedResult(hComport,&&wrOverlapped,&&nRealRead,TRUE);……ResetEvent(wrOverlapped.hEvent);上面代码中的ReadFile由于采用了异步方式，所以它只返回数据是否已开始读入的状态，并不返回实际的读入数据，即ReadFile中的nRealRead无效。实际读入的数据是由GetOverlappedResult函数返回的，该函数的最后一个参数值为TRUE，表示它等待异步操作结束后才返回到应用程序，此时，GetOverlappedResult函数与WaitForSingleObject函数等效。当采用异步方式时，在用CreateFile打开串口设备时，CreateFile函数的参数fdwAttrsAndFlags必须设为FILE_FLAG_OVERLAPPED。在Windows中，只有在串行设备上才支持异步文件读写，并且，GetOverlappedResult函数也只支持串行设备或用DeviceloControl函数打开的文件。4.事件驱动方式若对端口数据的响应时间要求较严格，可采用事件驱动方式。事件驱动方式通过设置事件通知，当所希望的事件发生时，Windows发出该事件已发生的通知，这与DOS环境下的中断方式很相似。Windows定义了9种串口通信事件，较常用的有以下三种：EV_RXCHAR:接收到一个字节，并放入输入缓冲区；EV_TXEMPTY:输出缓冲区中的最后一个字符，发送出去；EV_RXFLAG:接收到事件字符(DCB结构中EvtChar成员)，放入输入缓冲区。在用SetCommMask()指定了有用的事件后，应用程序可调用WaitCommEvent()来等待事件的发生。SetCommMask(hComm,0)可使WaitCommEvent()中止。例如:COMSTATcomStat;DWORDdwEvent;SetCommMask(hComport,EV_RXCHAR);……if(WaitCommEvent(hComport,&&dwEvent,NULL))if((dwEvent&&EV_RXCHAR)&&&&comstat.cbInQue)ReadFile(hComport,inBuffer,comstat.cbInQue,&&nRealRead,NULL);程序中，我们首先用SetCommMask函数设置事件代码，上面的代码中为EV_RXCHAR，表示接收到一个字符时触发这一事件，然后调用WaitCommEvent函数等待该事件的发生。注意，WaitCommEvent函数第3个参数1pOverlapped可以是一个OVERLAPPED结构的变量指针，也可以是NULL，当用NULL时，表示该函数是同步的，否则表示该函数是异步的。5.几种方式的比较在一般要求情况下，查询方式是一种最直接的读串口方式。但定时查询存在一个致命弱点，即查询是定时发生的，可能发生得过早或过晚。在数据变化较快的情况下，特别是主控计算机的串口通过扩展板扩展至多个时，需定时地对所有串口轮流查询，此时容易发生数据的丢失。虽然定时间隔越小，数据的实时性越高，但系统的资源也被占去越多。Windows中提出文件读写的异步方式，主要是针对文件I/O相对较慢的速度而进行的改进，它利用了Windows的多线程结构。虽然在Windows中没有实现任何对文件I/O的异步操作，但它却能对串口进行异步操作。采用异步方式，可以提高系统的整体性能，在对系统强壮性要求较高的场合，建议采用这种方式。事件驱动方式是一种高效的串口读方式。这种方式的实时性较高，特别是对于扩展了多个串口的情况，并不要求像查询方式那样定时地对所有串口轮流查询，而是像中断方式那样，只有当设定的事件发生时，应用程序得到Windows操作系统发出的消息后，才进行相应处理，避免了数据丢失。在实时性要求较高的场合，笔者建议采用这种方式。