湖南大学（长沙410082） 于小亿 王 辉 张志学
摘 要 详细介绍了在Windows环境下应用VC++实现PC机与单片机的几种串行通信方法，给出了用Visual C++6.0编写的PC机程序和用C51编写的单片机通信程序。经实际应用系统运行稳定可靠。
关键词 Visual C++ 类 串行通信
工业控制领域（如DCS系统），经常涉及到串行通信问题。为了实现微机和单片机之间的数据交换，人们用各种不同方法实现串行通信，如DOS下采用汇编语言或C语言，但在Windows 环境下却存在一些困难和不足。在Windows操作系统已经占据统治地位的情况下（何况有些系统根本不支持DOS如Windows2000）开发Windows 环境下串行通信技术就显得日益重要。
VC++6.0是微软公司于1998年推出的一种开发环境，以其强大的功能，友好的界面，32位面向对象的程序设计及Active X的灵活性而受广大软件开发者的青睐，被广泛应用于各个领域。应用VC++开发串行通信目前通常有如下几种方法：一是利用Windows API通信函数；二是利用VC的标准通信函数_inp、_inpw、_inpd、_outp、_outpw、_outpd等直接对串口进行操作；三是使用Microsoft Visual C++的通信控件（MSComm）；四是利用第三方编写的通信类。以上几种方法中第一种使用面较广，但由于比较复杂，专业化程度较高，使用较困难；第二种需要了解硬件电路结构原理；第三种方法看来较简单，只需要对串口进行简单配置，但是由于使用令人费解的VARIANT 类，使用也不是很容易；第四种方法是利用一种用于串行通信的CSerial类（这种类是由第三方提供），只要理解这种类的几个成员函数，就能方便的使用。笔者利用CSerial类很方便地实现了在固定式EBM气溶胶灭火系统分区启动器（单片机系统）与上位机的通信。以下将结合实例，给出实现串行通信的几种方法。
1 Windows API通信函数方法
与通信有关的Windows API函数共有26个，但主要有关的有：
CreateFile() 用 “comn”（n为串口号）作为文件名就可以打开串口。
ReadFile() 读串口。
WriteFile() 写串口。
CloseHandle() 关闭串口句柄。初始化时应注意CreateFile()函数中串口共享方式应设为0，串口为不可共享设备，其它与一般文件读写类似。以下给出API实现的源代码。
1.1 发送的例程
//声明全局变量
HANDLE m_hIDComDev；
OVERLAPPED m_OverlappedRead, m_Over lappedWrite;
//初始化串口
void CSerialAPIView::OnInitialUpdate()
{
CView::OnInitialUpdate();
Char szComParams[50];
DCB dcb;
Memset(&m_OverlappedRead, 0, sizeof (OVERLAPPED));
Memset(&m_OverlappedWrite, 0, sizeof (OVERLAPPED));
m_hIDComDev = NULL;
m_hIDComDev = CreateFile(“COM2”, GENERIC_READ│GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, FILE_ATTRIBUTE_NORMAL│FILE_FLAG_OVERLAPPED, NULL);
if (m_hIDComDev == NULL)
{
AfxMessageBox(“Can not open serial port!”);
goto endd;
}
memset(&m_OverlappedRead, 0, sizeof (OVERLAPPED));
memset(&m_OverlappedWrite, 0, sizeof (OVERLAPPED));
COMMTIMEOUTS CommTimeOuts;
CommTimeOuts. ReadIntervalTimeout=0×FFFFFFFF;
CommTimeOuts. ReadTotalTimeoutMultiplier = 0;
CommTimeOuts. ReadTotalTimeoutConstant = 0;
CommTimeOuts. WriteTotalTimeoutMultiplier = 0;
CommTimeOuts. WriteTotalTimeoutConstant = 5000;
SetCommTimeouts(m_hIDComDev, &CommTimeOuts);
Wsprintf(szComparams, “COM2:9600, n, 8, 1”);
m_OverlappedRead. hEvent = CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL);
m_OverlappedWrite. hEvent = CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL);
dcb. DCBlength = sizeof(DCB);
GetCommState(m_hIDComDev, &dcb);
dcb. BaudRate = 9600;
dcb. ByteSize= 8;
unsigned char ucSet;
ucSet = (unsigned char) ((FC_RTSCTS&FC_DTRDSR) != 0);
ucSet = (unsigned char) ((FC_RTSCTS&FC_RTSCTS) ! = 0);
ucSet = (unsigned char) ((FC_RTSCTS&FC_XONXOFF) ! = 0);
if (!SetCommState(m_hIDComDev, &dcb)‖
!SetupComm(m_hIDComDev,10000,10000)‖
m_OverlappedRead. hEvent ==NULL‖
m_OverlappedWrite. hEvent ==NULL)
{
DWORD dwError = GetLastError();
if (m_OverlappedRead. hEvent != NULL) CloseHandle(m_OverlappedRead. hEvent);
if (m_OverlappedWrite. hEvent != NULL) CloseHandle(m_OverlappedWrite. hEvent);
CloseHandle(m_hIDComDev);
}
endd:
;
}
//发送数据
void CSerialAPIView::OnSend()
{
char szMessage[20] = “thank you very much”;
DWORD dwBytesWritten;
for (int i=0; i＜sizeof(szMessage); i++)
{
WriteFile(m_hIDComDev, (LPSTR)&szMessage[i], 1, &dwBytesWritten, &m_OverlappedWrite);
if (WaitForSingleObject(m_OverlapperWrite, hEvent, 1000))dwBytesWritten = 0;
else{
GentOverlappedResult(m_hIDComDev, &m_OverlappedWrite, &dwBytesWritten, FALSE);
m_OverlappedWrite. Offset += dwBytesWritten;
}
dwBytesWritten++;
}
}
1.2 接收例程
DCB ComDcb; //设备控制块
HANDLE hCom; //global handle
hCom = CreateFile ("COM1",GENERIC_READ| GENERIC_WRITE,0,
NULL,OPEN_EXISTING,FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,NULL);
if (hCom==INVALID_HANDLE_VALUE)
{
AfxMessageBox("无法打开串行口");
}
else
{
COMMTIMEOUTS CommTimeOuts ;
SetCommMask(hCom, EV_RXCHAR ) ;
SetupComm(hCom, 4096, 4096 ) ; /*设置收发缓冲区 尺寸为4K */
PurgeComm(hCom, PURGE_TXABORT| PURGE_RXABORT |
PURGE_TXCLEAR| PURGE_RXCLEAR ) ; //清收发缓冲区
//以下初始化结构变量CommTimeOuts, 设置超时参数 CommTimeOuts.ReadIntervalTimeout = 0×FFFFFFFF ;
CommTimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier = 0 ;
CommTimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant = 4000 ;
CommTimeOuts.WriteTotalTimeoutMultiplier = 0;
CommTimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant = 4000 ;
SetCommTimeouts(hCom, &CommTimeOuts ); //设置超时参数
ComDcb.DCBlength = sizeof( DCB ) ;
GetCommState( hCom, &ComDcb ) ; //获取当前参数
ComDcb.BaudRate =9600; //波特率
ComDcb.ByteSize = 8; //数据位
ComDcb.Parity = 0; /*校验 0~4=no, odd, even, mark, space */
SetCommState(hCom, &ComDcb ) ;
} //设置新的通信参数
接收可用定时器或线程等
DWORD dRead,dReadNum;
unsigned char buff [200];
dRead=ReadFile(hCom, buff, 100, &dReadNum, NULL); //接收100个字符，
//dReadNum为实际接收字节数
2 利用端口函数直接操作
这种方式主要是采用两个端口函数_inp(), _outp()实现对串口的读写，其中读端口函数的原型为：
int _inp(unsigned shot port)
该函数从端口读取一个字节，端口号为0~65535。
写端口的函数原型为：
int _outp(unsigned shot port, int databyte)
该函数向指定端口写入一个字节。
不同的计算机串口地址可能不一样，通过向串口的控制及收发寄存器进行读写，可以实现灵活的串口通信功能，由于涉及具体的硬件电路讨论比较复杂，在此不加赘述。
3 MSComm控件
MSComm控件是微软开发的专用通信控件，封装了串口的所有功能，使用很方便，但在实际应用中要小心对其属性进行配置。下面详细说明该类应用方法。
3.1 MSComm控件的属性
CommPort：设置串口号，类型 short :1-comm1 2-comm2.
Settings：设置串口通信参数，类型 CString :B波特率，P奇偶性（N无校验，E偶校验，O奇校验），D字节有效位数，S停止位。
PortOpen：设置或返回串口状态，类型 BOOL：TURE打开，FALSE关闭。
InputMode:设置从接收缓冲区读取数据的格式，类型 long： 0-Text 1-Bin。
Input:从接收缓冲区读取数据，类型 VARIANT。
InBufferCount:接收缓冲区中的字节数，类型：short。
InBufferSize:接收缓冲区的大小，类型：short。
Output:向发送缓冲区写入数据，类型：VARIANT。
OutBufferCount:发送缓冲区中的字节数，类型：short。
OutBufferSize:发送缓冲区的大小，类型：short。
InputLen:设置或返回Input读出的字节数，类型：short。
CommEvent:串口事件，类型：short。
3.2 程序示例
串口初始化
if (!m_comm.GetPortOpen())
m_comm.SetPortOpen(TURE); /*打开串口*/
m_comm.SetSettings("4800,n,8,1"); /*串口参数设置*/
m_comm.SetInputMode(0); /*设置TEXT缓冲区输入方式*/
m_comm.SetRthresHold(1); /*每接收一个字符则激发OnComm()事件*/
接收数据
m_comm.SetInputLen(1); /*每次读取一个字符
VARINAT V1=m_comm.GetInput();
/*读入字符*/
m_V1=V1.bstrval;
发送字符 m_comm.SetOutput(Colevariant ("Hello"); /*发送 “Hello” */
3.3 注意
SetOutput方法可以传输文本数据或二进制数据。用SetOutput方法传输文本数据，必须定义一个包含一个字符串的 Variant。发送二进制数据，必须传递一个包含字节数组的Variant 到 Output 属性。正常情况下，如果发送一个 ANSI 字符串到应用程序，可以以文本数据的形式发送。如果发送包含嵌入控制字符、Null 字符等的数据，要以二进制形式发送。此处望引起读者注意，笔者曾经在此犯错。
4 VC++类CSerial
4.1 串行通信类CSerial简介
Cserial 是由MuMega Technologies公司提供的一个免费的VC++类，可方便地实现串行通信。以下为该类定义的说明部分。
class CSerial
{
public:
CSerial();
~CSerial();
BOOL Open( int nPort = 2, int nBaud = 9600 );
BOOL Close( void );
int ReadData( void *, int );
int SendData( const char *, int );
int ReadDataWaiting( void );
BOOL IsOpened( void ){ return( m_bOpened ); }
protected:
BOOL WriteCommByte( unsigned char );
HANDLE m_hIDComDev;
OVERLAPPED m_OverlappedRead, m_OverlappedWrite;
BOOL m_bOpened;
}
4.2 串行通信类Cserial 成员函数简介
1. CSerial：：Cserial是类构造函数，不带参数，负责初始化所有类成员变量。
2. CSerial:: Open这个成员函数打开通信端口。带两个参数,第一个是埠号，有效值是1到4，第二个参数是波特率，返回一个布尔量。
3. CSerial:: Close函数关闭通信端口。类析构函数调用这个函数，所以可不用显式调用这个函数。
4. CSerial:: SendData函数把数据从一个缓冲区写到串行端口。它所带的第一个参数是缓冲区指针，其中包含要被发送的资料；这个函数返回已写到端口的实际字节数。
5. CSerial:: ReadDataWaiting函数返回等待在通信端口缓冲区中的数据，不带参数。
6. CSerial:: ReadData函数从端口接收缓冲区读入数据。第一个参数是void＊缓冲区指针，资料将被放入该缓冲区；第二个参数是个整数值，给出缓冲区的大小。
4.3 应用VC类的一个实例
1. 固定式EBM气溶胶灭火系统简介
固定式EBM气溶胶灭火装置分区启动器是专为EBM灭火装置设计的自动控制设备。可与两线制感温、感烟探测器配套使用，当监测部位发生火情时，探测器发出电信号给分区启动器，经逻辑判断后发出声、光报警，延时后自动启动EBM灭火装置。为了便于火灾事故的事后分析，需对重要的火警事件和关键性操作进行记录，记录应能从PC机读出来；PC机能控制、协调整个系统的工作，这些都涉及通信。本例中启动器采用RS-485通信接口，系统为主从式网络，PC机为上位机。具体的通信协议为：（1）下位机定时向上传送记录的事件；（2）应答发送，即PC机要得到最新事件记录，而传送时间未到时，PC机发送命令，下位机接收命令后，把最新记录传给上位机；（3）上位机发送其它命令如校时、启动、停止、手/自动等。
2. 通信程序设计
部分上位机程序
（1）发送命令字程序，代码如下
void CCommDlg::OnSend()
{
CSerial Serial;
//构造串口类，初始化串行口
if (Serial.Open(2,9600)) //if-1
//打开串行口2，波特率为9600bps
{
static char szMessage[]="0";
//命令码(可定义各种命令码)
int nBytesSent;
int count=0;
resend:
nBytesSent=Serial.SendData(szMessage,strlen(szMessage));
//发送命令码
char rdMessage [20];
if (Serial.ReadDataWaiting()) //if-2
{
Serial.ReadData(rdMessage,88);
//rdMessage 定义接收字节存储区，为全局变量//
if ((rdMessage[0]!=0x7f)&&(count<3))
{
count++;
goto resend
}
if(count>=3)
MessageBox(“发送命令字失败”);
}
else //if-2
MessageBox("接收数据错误");
}
else //if-1
MessageBox("串行口打开失败");
}
下位机通信程序：
#include<reg51.h>
#include<stdlib.h>
#include<stdio.h>
#define count 9
#define com_code 0x00
#define com_code1 0xff
unsigned char buffer[count];
int po,year,month,date,hour;
int minute,second,recordID ;
int sum;
main()
{
…
/*初始化串口和定时器*/
TMOD=0×20;
TH1=0×fd;
TR1=0×01;
ET1=0×00;
ES=1;
EA=1;
/*待发送数据送缓冲区*/
buffer[0]=0×ff; //数据特征码
buffer[1]=count+1; //数据长度
buffer[2]=year； //年
buffer[3]=month; //月
buffer[4]=date; //日
buffer[5]=hour; //时
buffer[6]=minute; //分
buffer[7]=second; //秒
buffer[8]=recordID; //事件号
for(po=0;po<count;po++)
sum+=buffer[po];
buffer[9]=sum; //校验和
…
}
/*发送中断服务程序*/
void send(void) interrupt 4 using 1
{
int i;
RI=0;
EA=0;
do
{
for(i=0;i<=count;i++)
{
SBUF=buffer[i]; //发送数据和校验和//
while(TI==0);
TI=0;
}
while(RI==0);
RI=0;
}while(SBUF!=0); //主机接收不正确，重新发送//
EA=1；
Return;
}
5 应用总结
根据不同需要，选择合适的方法。我们选用的用VC++类实现的上位机和下位机的串行通信方法具有使用简单、编写程序方便的特点。经过半年多应用于EBM灭火系统的情况来看，该方法实现的系统运行稳定可靠，是一种值得推广的简单易行的通信方法。
参 考 文 献
1 Kate Gregory Visual C++6开发使用手册．北京：机械工业出版社，1999
2 何立民．单片机的Ｃ语言应用程序设计．北京：北京航空航天大学出版社，1997
3 马风格．VC控件与串行通讯．1999现代计算机，2000（4）