wince中的序列槽程式設計

文字轉自http://blog.csdn.net/liuzhuomju/article/details/7466542

在工業控制中，工控機（一般都基于Windows平台）經常需要與智能儀表通過序列槽進行通信。序列槽通信友善易行，應用廣泛。

一般情況下，工控機和各智能儀表通過RS485總線進行通信。RS485的通信方式是半雙工的，隻能由作為主節點的工控PC機依次輪詢網絡上的各智能控制單元子節點。每次通信都是由PC機通過序列槽向智能控制單元釋出指令，智能控制單元在接收到正确的指令後作出應答。

　　在Win32下，可以使用兩種程式設計方式實作序列槽通信，其一是使用ActiveX控件，這種方法程式簡單，但欠靈活。其二是調用Windows的API函數，這種方法可以清楚地掌握序列槽通信的機制，并且自由靈活。本文我們隻介紹API序列槽通信部分。

　　序列槽的操作可以有兩種操作方式：同步操作方式和重疊操作方式（又稱為異步操作方式）。同步操作時，API函數會阻塞直到操作完成以後才能傳回（在多線程方式中，雖然不會阻塞主線程，但是仍然會阻塞監聽線程）；而重疊操作方式，API函數會立即傳回，操作在背景進行，避免線程的阻塞。

無論那種操作方式，一般都通過四個步驟來完成：（1） 打開序列槽（2） 配置序列槽（3） 讀寫序列槽

（4） 關閉序列槽

（1） 打開序列槽　Win32系統把檔案的概念進行了擴充。無論是檔案、通信裝置、命名管道、郵件槽、磁盤、還是控制台，都是用API函數CreateFile來打開或建立的。該函數的原型為：

HANDLE CreateFile( LPCTSTR lpFileName,

DWORD dwDesiredAccess,

DWORD dwShareMode,

LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes,

DWORD dwCreationDistribution,

DWORD dwFlagsAndAttributes,

HANDLE hTemplateFile);

• lpFileName：将要打開的序列槽邏輯名，如“COM1”；
• dwDesiredAccess：指定序列槽通路的類型，可以是讀取、寫入或二者并列；
• dwShareMode：指定共享屬性，由于序列槽不能共享，該參數必須置為0；
• lpSecurityAttributes：引用安全性屬性結構，預設值為NULL；
• dwCreationDistribution：建立标志，對序列槽操作該參數必須置為OPEN_EXISTING；
• dwFlagsAndAttributes：屬性描述，用于指定該序列槽是否進行異步操作，該值為FILE_FLAG_OVERLAPPED，表示使用異步的I/O；該值為0，表示同步I/O操作；
• hTemplateFile：對序列槽而言該參數必須置為NULL；

同步I/O方式打開序列槽的示例代碼：

HANDLE hCom; //全局變量，序列槽句柄

hCom=CreateFile(L“COM1:”,//COM1口 

GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, //允許讀和寫

0, //獨占方式

NULL,

OPEN_EXISTING, //打開而不是建立

0, //同步方式

NULL);

if(hCom==(HANDLE)-1)

{

AfxMessageBox("打開COM失敗!");

return FALSE;

}

return TRUE;

重疊I/O打開序列槽的示例代碼：

HANDLE hCom; //全局變量，序列槽句柄

hCom =CreateFile("COM1", //COM1口

GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, //允許讀和寫

0, //獨占方式

NULL,

OPEN_EXISTING, //打開而不是建立

FILE_ATTRIBUTE_NORMAL|FILE_FLAG_OVERLAPPED, //重疊方式

NULL);

if(hCom ==INVALID_HANDLE_VALUE)

{

AfxMessageBox("打開COM失敗!");

return FALSE;

}

return TRUE;

（2）、配置序列槽

　　在打開通訊裝置句柄後，常常需要對序列槽進行一些初始化配置工作。這需要通過一個DCB結構來進行。DCB結構包含了諸如波特率、資料位數、奇偶校驗和停止位數等資訊。在查詢或配置序列槽的屬性時，都要用DCB結構來作為緩沖區。

　　一般用CreateFile打開序列槽後，可以調用GetCommState函數來擷取序列槽的初始配置。要修改序列槽的配置，應該先修改DCB結構，然後再調用SetCommState函數設定序列槽。

　　DCB結構包含了序列槽的各項參數設定，下面僅介紹幾個該結構常用的變量：

typedef struct _DCB{

………

//波特率，指定通信裝置的傳輸速率。這個成員可以是實際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，CBR_19200， CBR_38400，

CBR_56000， CBR_57600， CBR_115200， CBR_128000， CBR_256000， CBR_14400

DWORD fParity; // 指定奇偶校驗使能。若此成員為1，允許奇偶校驗檢查

…

BYTE ByteSize; // 通信位元組位數，4—8

BYTE Parity; //指定奇偶校驗方法。此成員可以有下列值：

EVENPARITY 偶校驗 NOPARITY 無校驗

MARKPARITY 标記校驗 ODDPARITY 奇校驗

BYTE StopBits; //指定停止位的位數。此成員可以有下列值：

ONESTOPBIT 1位停止位 TWOSTOPBITS 2位停止位

ONE5STOPBITS 1.5位停止位

………

} DCB;

winbase.h檔案中定義了以上用到的常量。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 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函數可以獲得COM口的裝置控制塊，進而獲得相關參數：

BOOL GetCommState(

HANDLE hFile, //辨別通訊端口的句柄

LPDCB lpDCB //指向一個裝置控制塊（DCB結構）的指針

);

SetCommState函數設定COM口的裝置控制塊：

BOOL SetCommState(

HANDLE hFile,

LPDCB lpDCB

);

　　除了在BCD中的設定外，程式一般還需要設定I/O緩沖區的大小和逾時。Windows用I/O緩沖區來暫存序列槽輸入和輸出的資料。如果通信的速率較高，則應該設定較大的緩沖區。調用SetupComm函數可以設定串行口的輸入和輸出緩沖區的大小。

BOOL SetupComm(

HANDLE hFile, // 通信裝置的句柄

DWORD dwInQueue, // 輸入緩沖區的大小（位元組數）

DWORD dwOutQueue // 輸出緩沖區的大小（位元組數）

);

　　在用ReadFile和WriteFile讀寫串行口時，需要考慮逾時問題。逾時的作用是在指定的時間内沒有讀入或發送指定數量的字元，ReadFile或WriteFile的操作仍然會結束。

　　要查詢目前的逾時設定應調用GetCommTimeouts函數，該函數會填充一個COMMTIMEOUTS結構。調用SetCommTimeouts可以用某一個COMMTIMEOUTS結構的内容來設定逾時。

　　讀寫序列槽的逾時有兩種：間隔逾時和總逾時。間隔逾時是指在接收時兩個字元之間的最大時延。總逾時是指讀寫操作總共花費的最大時間。寫操作隻支援總逾時，而讀操作兩種逾時均支援。用COMMTIMEOUTS結構可以規定讀寫操作的逾時。

COMMTIMEOUTS結構的定義為：

typedef struct _COMMTIMEOUTS {

DWORD ReadIntervalTimeout; //讀間隔逾時

DWORD ReadTotalTimeoutMultiplier; //讀時間系數

DWORD ReadTotalTimeoutConstant; //讀時間常量

DWORD WriteTotalTimeoutMultiplier; // 寫時間系數

DWORD WriteTotalTimeoutConstant; //寫時間常量

} COMMTIMEOUTS,*LPCOMMTIMEOUTS;

COMMTIMEOUTS結構的成員都以毫秒為機關。總逾時的計算公式是：

總逾時＝時間系數×要求讀/寫的字元數＋時間常量

例如，要讀入10個字元，那麼讀操作的總逾時的計算公式為：

讀總逾時＝ReadTotalTimeoutMultiplier×10＋ReadTotalTimeoutConstant

可以看出：間隔逾時和總逾時的設定是不相關的，這可以友善通信程式靈活地設定各種逾時。

如果所有寫逾時參數均為0，那麼就不使用寫逾時。如果ReadIntervalTimeout為0，那麼就不使用讀間隔逾時。如果ReadTotalTimeoutMultiplier 和 ReadTotalTimeoutConstant 都為0，則不使用讀總逾時。如果讀間隔逾時被設定成MAXDWORD并且讀時間系數和讀時間常量都為0，那麼在讀一次輸入緩沖區的内容後讀操作就立即傳回，而不管是否讀入了要求的字元。

　　在用重疊方式讀寫序列槽時，雖然ReadFile和WriteFile在完成操作以前就可能傳回，但逾時仍然是起作用的。在這種情況下，逾時規定的是操作的完成時間，而不是ReadFile和WriteFile的傳回時間。

配置序列槽的示例代碼：

SetupComm(hCom,1024,1024); //輸入緩沖區和輸出緩沖區的大小都是1024

COMMTIMEOUTS TimeOuts;

//設定讀逾時

TimeOuts.ReadIntervalTimeout=1000;

TimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier=500;

TimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant=5000;

//設定寫逾時

TimeOuts.WriteTotalTimeoutMultiplier=500;

TimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant=2000;

SetCommTimeouts(hCom,&TimeOuts); //設定逾時

DCB dcb;

GetCommState(hCom,&dcb);

dcb.BaudRate=9600; //波特率為9600

dcb.ByteSize=8; //每個位元組有8位

dcb.Parity=NOPARITY; //無奇偶校驗位

dcb.StopBits=TWOSTOPBITS; //兩個停止位

SetCommState(hCom,&dcb);

PurgeComm(hCom,PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR);

在讀寫序列槽之前，還要用PurgeComm()函數清空緩沖區，該函數原型：

BOOL PurgeComm(

HANDLE hFile, //序列槽句柄

DWORD dwFlags // 需要完成的操作

);

參數dwFlags指定要完成的操作，可以是下列值的組合：

PURGE_TXABORT 中斷所有寫操作并立即傳回，即使寫操作還沒有完成。

PURGE_RXABORT 中斷所有讀操作并立即傳回，即使讀操作還沒有完成。

PURGE_TXCLEAR 清除輸出緩沖區

PURGE_RXCLEAR 清除輸入緩沖區

（3）、讀寫序列槽

我們使用ReadFile和WriteFile讀寫序列槽，下面是兩個函數的聲明：

BOOL ReadFile(

HANDLE hFile, //序列槽的句柄

// 讀入的資料存儲的位址，

// 即讀入的資料将存儲在以該指針的值為首位址的一片記憶體區

LPVOID lpBuffer,

DWORD nNumberOfBytesToRead, // 要讀入的資料的位元組數

// 指向一個DWORD數值，該數值傳回讀操作實際讀入的位元組數

LPDWORD lpNumberOfBytesRead,

// 重疊操作時，該參數指向一個OVERLAPPED結構，同步操作時，該參數為NULL。

LPOVERLAPPED lpOverlapped

);

BOOL WriteFile(

HANDLE hFile, //序列槽的句柄

// 寫入的資料存儲的位址，

// 即以該指針的值為首位址的nNumberOfBytesToWrite

// 個位元組的資料将要寫入序列槽的發送資料緩沖區。

LPCVOID lpBuffer,

DWORD nNumberOfBytesToWrite, //要寫入的資料的位元組數

// 指向指向一個DWORD數值，該數值傳回實際寫入的位元組數

LPDWORD lpNumberOfBytesWritten,

// 重疊操作時，該參數指向一個OVERLAPPED結構，

// 同步操作時，該參數為NULL。

LPOVERLAPPED lpOverlapped

);

　　在用ReadFile和WriteFile讀寫序列槽時，既可以同步執行，也可以重疊執行。在同步執行時，函數直到操作完成後才傳回。這意味着同步執行時線程會被阻塞，進而導緻效率下降。在重疊執行時，即使操作還未完成，這兩個函數也會立即傳回，費時的I/O操作在背景進行。

　　ReadFile和WriteFile函數是同步還是異步由CreateFile函數決定，如果在調用CreateFile建立句柄時指定了 FILE_FLAG_OVERLAPPED标志，那麼調用ReadFile和WriteFile對該句柄進行的操作就應該是重疊的；如果未指定重疊标志，則讀寫操作應該是同步的。ReadFile和WriteFile函數的同步或者異步應該和CreateFile函數相一緻。

　　ReadFile函數隻要在序列槽輸入緩沖區中讀入指定數量的字元，就算完成操作。而WriteFile函數不但要把指定數量的字元拷入到輸出緩沖區，而且要等這些字元從串行口送出去後才算完成操作。

　　如果操作成功，這兩個函數都傳回TRUE。需要注意的是，當ReadFile和WriteFile傳回FALSE時，不一定就是操作失敗，線程應該調用GetLastError函數分析傳回的結果。例如，在重疊操作時如果操作還未完成函數就傳回，那麼函數就傳回FALSE，而且 GetLastError函數傳回ERROR_IO_PENDING。這說明重疊操作還未完成。

同步方式讀寫序列槽比較簡單，下面先例舉同步方式讀寫序列槽的代碼：

//同步讀序列槽

char str[100];

DWORD wCount;//讀取的位元組數

BOOL bReadStat;

bReadStat=ReadFile(hCom,str,100,&wCount,NULL);

if(!bReadStat)

{

AfxMessageBox("讀序列槽失敗!");

return FALSE;

}

return TRUE;

//同步寫序列槽

char lpOutBuffer[100];

DWORD dwBytesWrite=100;

COMSTAT ComStat;

DWORD dwErrorFlags;

BOOL bWriteStat;

ClearCommError(hCom,&dwErrorFlags,&ComStat);

bWriteStat=WriteFile(hCom,lpOutBuffer,dwBytesWrite,& dwBytesWrite,NULL);

if(!bWriteStat)

{

AfxMessageBox("寫序列槽失敗!");

}

PurgeComm(hCom, PURGE_TXABORT|

PURGE_RXABORT|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR);

在重疊操作時,操作還未完成函數就傳回。

　　重疊I/O非常靈活，它也可以實作阻塞（例如我們可以設定一定要讀取到一個資料才能進行到下一步操作）。有兩種方法可以等待操作完成：一種方法是用象 WaitForSingleObject這樣的等待函數來等待OVERLAPPED結構的hEvent成員；另一種方法是調用 GetOverlappedResult函數等待，後面将示範說明。

下面我們先簡單說一下OVERLAPPED結構和GetOverlappedResult函數：

OVERLAPPED結構

OVERLAPPED結構包含了重疊I/O的一些資訊，定義如下：

typedef struct _OVERLAPPED { // o

DWORD Internal;

DWORD InternalHigh;

DWORD Offset;

DWORD OffsetHigh;

HANDLE hEvent;

} OVERLAPPED;

　　在使用ReadFile和WriteFile重疊操作時，線程需要建立OVERLAPPED結構以供這兩個函數使用。線程通過OVERLAPPED結構獲得目前的操作狀态，該結構最重要的成員是hEvent。hEvent是讀寫事件。當序列槽使用異步通訊時，函數傳回時操作可能還沒有完成，程式可以通過檢查該事件得知是否讀寫完畢。

　　當調用ReadFile, WriteFile 函數的時候，該成員會自動被置為無信号狀态；當重疊操作完成後，該成員變量會自動被置為有信号狀态。

GetOverlappedResult函數

BOOL GetOverlappedResult(

HANDLE hFile, // 序列槽的句柄

// 指向重疊操作開始時指定的OVERLAPPED結構

LPOVERLAPPED lpOverlapped,

// 指向一個32位變量，該變量的值傳回實際讀寫操作傳輸的位元組數。

LPDWORD lpNumberOfBytesTransferred,

// 該參數用于指定函數是否一直等到重疊操作結束。

// 如果該參數為TRUE，函數直到操作結束才傳回。

// 如果該參數為FALSE，函數直接傳回，這時如果操作沒有完成，

// 通過調用GetLastError()函數會傳回ERROR_IO_INCOMPLETE。

BOOL bWait

);

該函數傳回重疊操作的結果，用來判斷異步操作是否完成，它是通過判斷OVERLAPPED結構中的hEvent是否被置位來實作的。

異步讀序列槽的示例代碼：

char lpInBuffer[1024];

DWORD dwBytesRead=1024;

COMSTAT ComStat;

DWORD dwErrorFlags;

OVERLAPPED m_osRead;

memset(&m_osRead,0,sizeof(OVERLAPPED));

m_osRead.hEvent=CreateEvent(NULL,TRUE,FALSE,NULL);

ClearCommError(hCom,&dwErrorFlags,&ComStat);

dwBytesRead=min(dwBytesRead,(DWORD)ComStat.cbInQue);

if(!dwBytesRead)

return FALSE;

BOOL bReadStatus;

bReadStatus=ReadFile(hCom,lpInBuffer,

dwBytesRead,&dwBytesRead,&m_osRead);

if(!bReadStatus) //如果ReadFile函數傳回FALSE

{

if(GetLastError()==ERROR_IO_PENDING)

//GetLastError()函數傳回ERROR_IO_PENDING,表明序列槽正在進行讀操作

{

WaitForSingleObject(m_osRead.hEvent,2000);

//使用WaitForSingleObject函數等待，直到讀操作完成或延時已達到2秒鐘

//當序列槽讀操作進行完畢後，m_osRead的hEvent事件會變為有信号

PurgeComm(hCom, PURGE_TXABORT|

PURGE_RXABORT|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR);

return dwBytesRead;

}

return 0;

}

PurgeComm(hCom, PURGE_TXABORT|

PURGE_RXABORT|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR);

return dwBytesRead;

　　對以上代碼再作簡要說明：在使用ReadFile 函數進行讀操作前，應先使用ClearCommError函數清除錯誤。ClearCommError函數的原型如下：

BOOL ClearCommError(

HANDLE hFile, // 序列槽句柄

LPDWORD lpErrors, // 指向接收錯誤碼的變量

LPCOMSTAT lpStat // 指向通訊狀态緩沖區

);

該函數獲得通信錯誤并報告序列槽的目前狀态，同時，該函數清除序列槽的錯誤标志以便繼續輸入、輸出操作。

參數lpStat指向一個COMSTAT結構，該結構傳回序列槽狀态資訊。 COMSTAT結構 COMSTAT結構包含序列槽的資訊，結構定義如下：

typedef struct _COMSTAT { // cst

DWORD fCtsHold : 1; // Tx waiting for CTS signal

DWORD fDsrHold : 1; // Tx waiting for DSR signal

DWORD fRlsdHold : 1; // Tx waiting for RLSD signal

DWORD fXoffHold : 1; // Tx waiting, XOFF char rec''d

DWORD fXoffSent : 1; // Tx waiting, XOFF char sent

DWORD fEof : 1; // EOF character sent

DWORD fTxim : 1; // character waiting for Tx

DWORD fReserved : 25; // reserved

DWORD cbInQue; // bytes in input buffer

DWORD cbOutQue; // bytes in output buffer

} COMSTAT, *LPCOMSTAT;

本文隻用到了cbInQue成員變量，該成員變量的值代表輸入緩沖區的位元組數。

　　最後用PurgeComm函數清空序列槽的輸入輸出緩沖區。

　　這段代碼用WaitForSingleObject函數來等待OVERLAPPED結構的hEvent成員，下面我們再示範一段調用GetOverlappedResult函數等待的異步讀序列槽示例代碼：

char lpInBuffer[1024];

DWORD dwBytesRead=1024;

BOOL bReadStatus;

DWORD dwErrorFlags;

COMSTAT ComStat;

OVERLAPPED m_osRead;

ClearCommError(hCom,&dwErrorFlags,&ComStat);

if(!ComStat.cbInQue)

return 0;

dwBytesRead=min(dwBytesRead,(DWORD)ComStat.cbInQue);

bReadStatus=ReadFile(hCom, lpInBuffer,dwBytesRead,

&dwBytesRead,&m_osRead);

if(!bReadStatus) //如果ReadFile函數傳回FALSE

{

if(GetLastError()==ERROR_IO_PENDING)

{

GetOverlappedResult(hCom,

&m_osRead,&dwBytesRead,TRUE);

// GetOverlappedResult函數的最後一個參數設為TRUE，

//函數會一直等待，直到讀操作完成或由于錯誤而傳回。

return dwBytesRead;

}

return 0;

}

return dwBytesRead;