用MFC实现串口编程.doc

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1、用MFC实现串口编程（作者：付杰2000年08月04日 11:28）本文详细介绍了串行通信的基本原理，以及在Windows NT、Win98环境下用MFC实现串口（COM）通信的方法：使用ActiveX控件或Win API.并给出用Visual C+6.0编写的相应MFC32位应用程序。关键词：串行通信、VC+6.0、ActiveX控件、Win API、MFC32位应用程序、事件驱动、非阻塞通信、多线程. 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

2、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。

3、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。 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。 电气特性： 数据传输速率最大可到20K bps

4、,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_，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。 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。） 图 最简单的RS232-C信号线接法 以上接法，在设计

5、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: 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); BuildCommDCB() 、setCommState()填写设备控制

6、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); 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 wr30; 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

7、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。 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。 在当前的Workspace中插入MSComm控件。

8、 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 )。 在MainFrm.h中加入MSComm控件。 protected: CMSComm m_ComPort; 在Mainfrm.cpp:OnCreare()中： DWORD style=WS_VISIBLE

9、|WS_CHILD; if (!m_ComPort.Create(NULL,style,CRect(0,0,0,0),this,ID_COMMCTRL) TRACE0(Failed to create OLE Communications Controln); return -1; / fail to create .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，Byt

10、es/ 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); 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

11、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() 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： VARIAN

12、T 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

13、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(k0) 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:On

14、CommSend() 。 / 准备需要发送的命令，放在TxData中 CByteArray array; array.RemoveAll(); array.SetSize(Count); for(i=0;i 0) BOOL fReadStat ; fReadStat = ReadFile( hCom, lpBuffer，dwLength, &dwBytesRead, &READ_OS( npTTYInfo ) ); /读数据 注:我们在CreareFile()时使用了FILE_FLAG_OVERLAPPED,现在ReadFile()也必须使用 LPOVERLAPPED结构.否则,函数会不正确地

15、报告读操作已完成了. 使用LPOVERLAPPED结构, ReadFile()立即返回,不必等待读操作完成,实现非阻塞 通信.此时, ReadFile()返回FALSE, GetLastError()返回ERROR_IO_PENDING. if (!fReadStat) if (GetLastError() = ERROR_IO_PENDING) while(!GetOverlappedResult(hCom, &READ_OS( npTTYInfo ), & dwBytesRead, TRUE ) dwError = GetLastError(); if(dwError = ERROR_IO

16、_INCOMPLETE) continue； /缓冲区数据没有读完，继续 :PostMessage(HWND)hSendWnd,WM_NOTIFYPROCESS,0,0);/通知主线程，串口收到数据 所谓的非阻塞通信，也即异步通信。是指在进行需要花费大量时间的数据读写操作（不仅仅是指串行通信操作）时，一旦调用ReadFile()、WriteFile(), 就能立即返回，而让实际的读写操作在后台运行；相反，如使用阻塞通信，则必须在读或写操作全部完成后才能返回。由于操作可能需要任意长的时间才能完成，于是问题就出现了。 非常阻塞操作还允许读、写操作能同时进行（即重叠操作?），在实际工作中非常有用。

17、要使用非阻塞通信，首先在CreateFile()时必须使用FILE_FLAG_OVERLAPPED；然后在 ReadFile()时lpOverlapped参数一定不能为NULL，接着检查函数调用的返回值，调用GetLastError()，看是否返回ERROR_IO_PENDING。如是，最后调用GetOverlappedResult()返回重叠操作(overlapped operation)的结果;WriteFile()的使用类似。 在主线程中发送下行命令。 BOOLfWriteStat ; char szBuffercount; /准备好发送的数据，放在szBuffer中 fWriteSta

18、t = WriteFile(hCom, szBuffer, dwBytesToWrite, &dwBytesWritten, &WRITE_OS( npTTYInfo ) ); /写数据 注:我们在CreareFile()时使用了FILE_FLAG_OVERLAPPED,现在WriteFile()也必须使用 LPOVERLAPPED结构.否则,函数会不正确地报告写操作已完成了. 使用LPOVERLAPPED结构,WriteFile()立即返回,不必等待写操作完成,实现非阻塞 通信.此时, WriteFile()返回FALSE, GetLastError()返回ERROR_IO_PENDING.

19、 int err=GetLastError(); if (!fWriteStat) if(GetLastError() = ERROR_IO_PENDING) while(!GetOverlappedResult(hCom, &WRITE_OS( npTTYInfo ), &dwBytesWritten, TRUE ) dwError = GetLastError(); if(dwError = ERROR_IO_INCOMPLETE) / normal result if not finished dwBytesSent += dwBytesWritten; continue; . 综上，我

20、们使用了多线程技术，在辅助线程中监视串口，有数据到达时依靠事件驱动，读入数据并向主线程报告（发送数据在主线程中，相对说来，下行命令的数据总是少得多）；并且，WaitCommEvent()、ReadFile()、WriteFile()都使用了非阻塞通信技术，依靠重叠（overlapped）读写操作，让串口读写操作在后台运行。 依托vc6.0丰富的功能，结合我们提及的技术，写出有强大控制能力的串口通信应用程序。就个人而言，我更偏爱API技术，因为控制手段要灵活的多,功能也要强大得多。 串口编程学习日记(1)2007-09-12 11:08串口编程的要点其实就是如何控制收发数据。 它也属于数据流模型

21、的一种,我们平常接触比较多的是文件流操作,控制台的流操作(其实还是文件流),socket流等等.接触过这类编程的程序员应该都知道,流编程其实就4个操作.1. 打开 2. 读 3. 写 4. 关闭看起来很简单,但真正在程序中用好它们,还需要注意很多细节.比如 收发数据的同步 大数据量的收发如何处理 连接超时的处理等等. 1. 打开const CHAR * name = .com4;HANDLE com_handle = :CreateFile(name,GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0,NULL,OPEN_EXISTING, FILE_FLAG_OVERLAPPED

22、,NULL);需要注意的是这里除了name可以更改以外,其余的参数必须使用上述的值. name的命名规则是. + 串口名. 如这里是.com4.这样的命名是为了兼容有些老的WINDOWS库(比如WIN98)和某些虚拟串口而采用的.如果需要枚举系统中的串口,可以访问注册表HKEY_LOCAL_MACHINEHARDWAREDEVICEMAPSERIALCOMM中的内容即可.打开以后还要做些初始化的操作,比如设置串口的属性,设置串口的读写超时(很重要),清空可能遗留在串口中的数据缓冲等.首先设置串口的属性,在WIN32中,有个DCB的结构体,我们只要填充它就可以了.因为这个结构体比较大,我们可以采

23、用WIN32提供的函数BuildCommDCB来构建它. 这里需要提供4项内容.baud(波特率) parity(奇偶校验) data(数据位) stop(停止位). 关于这个函数的其它细节,可以查阅MSDN.DCB dcb;if (!BuildCommDCB(Lbaud=19200 parity=N data=8 stop=1,&dcb) /错误处理 return FALSE;然后我们通过SetCommState来设置DCB.if (!SetCommState(com_handle,&m_dcb) /错误处理 return FALSE;之后我们再设置COM口的读写超时. 我们需要填充COMM

24、TIMEOUTS的结构.COMMTIMEOUTS time_outs;time_outs.ReadIntervalTimeout = 0x0A;time_outs.ReadTotalTimeoutConstant = 0;time_outs.ReadTotalTimeoutMultiplier = 0;time_outs.WriteTotalTimeoutConstant = 0;time_outs.WriteTotalTimeoutMultiplier = 5000;这里每项值的含义要看MSDN.我是采用windows串口通讯工具里的默认设置.接下来用SetCommTimeouts来设置超时

25、.if (!SetCommTimeouts(com_handle,&time_outs) /错误处理 return FALSE;最后我们要清空数据缓冲,以避免遗留的数据干扰我们正常的程序.用PurgeComm来达到目的.if (!:PurgeComm(com_handle, PURGE_TXABORT | PURGE_RXABORT | PURGE_TXCLEAR | PURGE_RXCLEAR ) /错误处理 return FALSE;到这一步,我们的打开操作就算完成串口编程学习日记(2)2007-09-12 11:402. 读,写我们知道,我们刚创建COM句柄是基于overlapped结构

26、的.也就是一种异步机制.overlapped结构里只有一项我们需要关心,就是一个event句柄. 既然我们需要读写操作,那当然得要有2个event句柄才够.所以我们要先创建两个event句柄.enum READ = 0,WRITE,LAST ;HANDLE eventLAST;for (INT i = 0;i 0) /处理收到的数据吧,bytes为收到的数据长度. /继续等待接收 memset(recv_buffer,0,1024); OVERLAPPED ovLAST; memset(&ovREAD,0,sizeof(OVERLAPPED); ovREAD.hEvent = eventREA

27、D; :ReadFile(com_handle,recv_buffer,1024,NULL,&ovREAD); / 数据已经发送出去了 else if (index = WRITE) DWORD bytes = 0; :GetOverlappedResult(com_handle,&ovWRITE, &bytes,FALSE); if (bytes 0) /处理已经发送出去的数据(这个一般不用处理,只是为了同步收发才用的到) 读和写的循环基本就这样了,但一般情况下,我们会把这个循环放到一个独立的线程中去做,这里简单点,就放到主线程了.如果要发数据,还得再单独写一个函数.CHAR send_bu

28、ffer1024;BOOLEAN SendData(const CHAR * data,INT len) memset(&ovWRITE,0,sizeof(OVERLAPPED); ovWRITE.hEvent = eventWRITE; memcpy(send_buffer,data,len); :WriteFile(com_handle,send_buffer,len,NULL,&ovWRITE);这个函数需要注意的是,当数据还没有真正的发送出去的时候,再次调用它会出问题,所以,我们一般还要对发送的数据做一个同步处理,比较通用的做法是维护一个发送队列,如果正在发送时,那么就把待发的数据放到

29、队列里,等真正发送完毕串口编程学习日记(3)2007-09-12 13:393. 关闭把我们创建的资源都释放掉就OK了.:Close(com_handle);for (INT i = 0;i LAST;+i) memset(&ovi,0,sizeof(OVERLAPPED); :CloseHandle(eventi);如果还创建了线程的话,别忘记合理的中断线程.一名高级软件工程师的职业规划2007年12月30日 星期日 下午 02:45 在我上初中的时候,我接触到了一种名叫BASIC的程序汇编语言.当我第一眼看到它时,我就梦想着能有一天成为控制计算机的主人.而在我进入了大学后更是学会了理性地看

30、待我的目标,在对自身作出了比较全面而客观的分析和比较后, 我选择了高级软件工程师作为我大学四年甚至整个人生的奋斗目标. 一. 高级系统工程师的职业定义: 高级软件工程师是IT行业中的重要岗位. 根据开发进度和任务分配, 完成相应模块软件的设计、开发、编程任务; 进行程序单元、功能的测试, 查出软件存在的缺陷并保证其质量; 进行编制项目文档和质量记录的工作; 维护软件使之保持可用性和稳定性. 软件开发是一个系统的过程, 需要经过市场需求分析、软件代码编写、软件测试、软件维护等程序. 软件开发工程师在整个过程中扮演着非常重要的角色, 主要从事根据需求开发项目软件工作.二. 行业背景和发展前途: 软

31、件和信息服务外包产业已成为各个国家经济发展的重点. 从增加值角度来看, 同样金额的出口, 服务外包对中国经济的贡献是来料加工的20倍以上; 从能源消耗上看, 服务外包单位GDP能耗仅为制造业的20%. 这在中国政府大力倡导可持续发展战略以及大力发展高技术第三产业的主旋律下是适应中国经济发展, 也是符合中国社会客观需求的. 可以看到的是, 未来中国软件和信息服务外包产业发展空间巨大, 其原因有三: 首先是具有成本优势, 中国低成本的竞争优势是全世界公认的. 第二, 具有人力资源优势, 中国是世界上人力资源极为丰富的国家, 软件和信息服务外包服务业是劳动密集型产业, 中国未来在软件和信息服务外包业

32、内将成为全球最具竞争力的转移承接地. 第三, 中国有非常庞大的国内市场, 这是中国吸引跨国公司进入很重要的一个原因.但与发展潜力不对称的是, 现今中国软件和信息产业人才相当缺乏,据调查研究显示, 当前中国软件和信息服务外包产业人才流动率较高, 而且缺口很大. 企业成立时间比较短, 规模大多比较小, 企业人才平均流动率达18.28%, 这和缺乏培训、业务来源不稳定、报酬机制不够合理等因素有关. 同时由于产业发展迅速, 人才供不应求, 尤其是本地化人才和中高级管理人才.市场需求的巨大和专业人才的缺乏令人吃惊,但这正是商机和盈利的重要突破口. 可以预见,中国软件和信息服务外包产业将在不久的将来成为引领中国第三产业转型和发展的龙头产业, 相关职业包含高级软件工程师的人才需求将会非常巨大.三.职业所需基本技术及素质: 1.编程开发工具.至少熟练掌握两到三种开发工具的使用, 这是程序员的立身之本. C/C+以其高效率和高度的灵活性成为开发工具中的利器, 很多系统级的软件还是用C/C+编写. 而JAVA的跨平台和与WEB很好的结合是JAVA的优势所在. 其次, 如果能掌握一种简便的可视化开发工具, 如VB,PowerBuilder,Delphi,C+ Builder,则更好, 这些开发工具减小了开发难度, 并能够在无形中强化对象模型的概念.另外, 需要掌握基