Microsoft Windows 平台下 API调用与单片机进行串口通信

Windows 平台下 API调用与单片机进行串口通信

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- API串口通信
- 使用Win32的API

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API串口通信

串行端口是系统资源的一部分，其本质是作为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（Bit）; 接收数据时，串行的位被转换为字节数据。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(即打开串口)，通信完成后再释放资源(即关闭串口)。
串行通信一般可以分为同步和异步两种操作方式。所谓同步方式是指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才返回。如果规定的待读取数据量大且设定的超时时间也较长，而接收缓冲区较小，则可能引起线程阻塞。而异步方式是利用Windows的多线程结构，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。 如果按驱动方式分，串口通信也可分为查询和事件驱动两种操作类型。
通过Visual C++的标准通信函数_inp和_outp可直接通过串口输入和输出数据。一般来说，在Visual C++中开发串口通信程序主要有调用API函数和使用ActiveX控件技术两种方式。基本步骤为：打开串口设备，设置串口通信属性，进行串口读写操作，关闭串口。下面将较为详细地讨论在VC中实现串口通信的上述两种方法。

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使用Win32的API

API是附带在Windows内部的一个极其重要的组成部分。Windows的32位API主要是一系列复杂的函数和消息集合，可以看做是Windows系统为其下运行的各种开发系统提供的开放式通用功能增强接口。Windows环境下对串行端口进行操作，是把它作为文件来处理的，其中涉及到大量API函数，操作起来比较复杂，可以概括为以下的几个操作步骤：
1. 打开串行通信设备。在VC中使用CreateFile函数打开串口，CreateFile将返回串口的句柄。该句柄将被用于后续的通信操作，并贯穿整个通信过程。当采用异步方式时，CreateFile函数的参数fdwAttrsAndFlags必须设为FILE_FLAG_ OVERLAPPED，如：

m_hComFile =CreateFile(“COM1”,//HANDLE m_hComFile，全局变量GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,// 允许读写操作0,　// 此项必须为0NULL, // 安全设置OPEN_EXISTING,　//设置打开方式FILE_FLAG_OVERLAPPED,//使用异步通信标志NULL );

2.指定并初始化读写缓冲区。程序通过调用SetupComm函数来指定读写缓冲区的大小，并执行重新分配内部输入和输出缓冲的任务，用PurgeComm函数对输入和输出缓冲进行初始化，如:

SetCommMask(m_hComFile, EV_RXCHAR | EV_TXEMPTY ); //设置事件驱动的类型SetupComm(m_hComFile, 1024,1024) ;//设置输入、输出缓冲区的大小PurgeComm(m_hComFile,PURGE_TXABORT | PURGE_RXABORT | PURGE_TXCLEAR | PURGE_RXCLEAR );//清空输入、输出缓冲区*

3.设置串口属性，配置DCB结构。当用CreateFile函数完成串口打开操作时，默认继承设备控制块（DCB结构）设置。通过调用GetCommState函数读取当前串口设备控制块DCB设置，修改后通过SetCommState函数将其写入。也可以使用GetCommProperties获取COMMPROP结构，其中记载了系统支持的各项设置，包括当前所使用的串行设备、数据传输波特率、输入输出缓冲区大小等。例如：

DCB dcb ;//定义设备控制块结构GetCommState(m_hComFile, &dcb ) ;//读取串口原来的参数设置dcb.BaudRate =9600;dcb.ByteSize =8;dcb.Parity = NOPARITY;dcb.StopBits = ONESTOPBIT ;dcb.fBinary = TRUE ;dcb.fParity = FALSE;SetCommState(m_hComFile, &dcb ) ;//串口参数配置

4.设置超时值。串口打开后，I/O操作的超时值采用默认值。超时值的设置与结构COMMTIMEOUTS及函数GetCommTimeouts和SetCommTimeouts有关。用GetCommTimeouts函数可以获得当前I/O操作的超时值配置，而调用SetCommTimeouts函数可以修改此配置，如：

COMMTIMEOUTS timeouts ;//定义超时结构，并填写该结构timeouts.ReadIntervalTimeout = 500;timeouts.ReadTotalTimeoutMultiplier = 1;timeouts.ReadTotalTimeoutConstant = 1000;timeouts.WriteTotalTimeoutMultiplier = 1;timeouts.WriteTotalTimeoutConstant = 1000;　 SetCommTimeouts(m_hComFile，&timeouts );//设置读写操作所允许的超时

5.进行串行数据通信。调用函数ReadFile和WriteFile读写串口。若采用异步通信方式，两函数中最后一个参数为指向OVERLAPPED结构的非空指针，在读写函数返回值为FALSE的情况下，调用GetLastError函数，返回值为ERROR_IO_PENDING，表明I/O操作悬挂，即操作转入后台继续执行。此时，可以用WaitForSingleObject函数来等待结束信号并设置最长等待时间。下面的例子中，在主线程中发送命令，用一个辅助线程来监视串口，有数据到达时依靠事件驱动读入数据并向主线程报告。

6.关闭串行端口。调用函数CloseHandle即可。
总体说来，调用API 函数实现串行通信，程序更为复杂，但应用更加灵活。在API串口通信中可以将串口的属性设置和操作封装成一个专用的串口类，同时结合Windows非阻塞通信、多线程、动态链接库等手段，编写出高质量的通信程序，特别是在CPU处理任务比较繁重、与外围设备中有大量的通信数据时，更具实际意义。

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