Question

串口的概念

Answer 1

串口叫做串行接口，现在的PC 机一般有两个串行口COM 1 和COM 2 。串行口不同于并行口之处在于它的数据和控制信息是一位接一位地传送出去的。 虽然这样速度会慢一些，但传送距离较并行口更长，因此若要进行较长距离的通信时，应使用串行口。通常 COM 1 使用的是9 针D 形连接器，也称之为RS-232接口，而COM 2 有的使用的是老式的DB25 针连接器，也称之为RS-422接口，这种接口目前已经很少使用。

串口通讯简介

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。

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。

①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。

②电气特性：

数据传输速率最大可到20K bps,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_256000，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。

③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。）

以上接法，在设计程序时，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:

① 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);

② BuildCommDCB() 、setCommState()填写设备控制块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);

③ 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 wr[30]; 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。

一 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。

⑴．在当前的Workspace中插入MSComm控件。

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 )。

⑵．在MainFrm.h中加入MSComm控件。

protected:

CMSComm m_ComPort;

在Mainfrm.cpp::OnCreare()中：

DWORD style=WS_VISIBLE|WS_CHILD;

if (!m_ComPort.Create(NULL,style,CRect(0,0,0,0),this,ID_COMMCTRL)){

TRACE0("Failed to create OLE Communications Control ");

return -1; // fail to create

}

⑶.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，Bytes//

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);

⑷．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()

⑸．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：

VARIANT 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(k>0) {

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::OnCommSend() {

。。。。。。。。 // 准备需要发送的命令，放在TxData[]中

CByteArray array;

array.RemoveAll();

array.SetSize(Count);

for(i=0;i
array.SetAt(i, TxData[i]);

m_ComPort.SetOutput(COleVariant(array)); // 发送数据

}

请大家认真关注第⑷、⑸中内容，在实际工作中是重点、难点所在。

二 使用32位的API 通信函数:

可能很多朋友会觉得奇怪：用32位API函数编写串口通信程序，不就是把16位的API换成32位吗？16位的串口通信程序可是多年之前就有很多人研讨过了……

此文主要想介绍一下在API串口通信中如何结合非阻塞通信、多线程等手段，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，更有实际意义。

⑴．在中MainFrm.cpp定义全局变量

HANDLE hCom; // 准备打开的串口的句柄

HANDLE hCommWatchThread ;//辅助线程的全局函数

⑵．打开串口，设置串口

hCom =CreateFile( "COM2", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, // 允许读写

0, // 此项必须为0

NULL, // no security attrs

OPEN_EXISTING, //设置产生方式

FILE_FLAG_OVERLAPPED, // 我们准备使用异步通信

NULL );

请大家注意，我们使用了FILE_FLAG_OVERLAPPED结构。这正是使用API实现非阻塞通信的关键所在。

ASSERT(hCom!=INVALID_HANDLE_VALUE); //检测打开串口操作是否成功

SetCommMask(hCom, EV_RXCHAR|EV_TXEMPTY );//设置事件驱动的类型

SetupComm( hCom, 1024,512) ; //设置输入、输出缓冲区的大小

PurgeComm( hCom, PURGE_TXABORT | PURGE_RXABORT | PURGE_TXCLEAR

| PURGE_RXCLEAR ); //清干净输入、输出缓冲区

COMMTIMEOUTS CommTimeOuts ; //定义超时结构，并填写该结构

…………

SetCommTimeouts( hCom, &CommTimeOuts ) ;//设置读写操作所允许的超时

DCB dcb ; // 定义数据控制块结构

GetCommState(hCom, &dcb ) ; //读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(hCom, &dcb ) ; //串口参数配置

上述的COMMTIMEOUTS结构和DCB都很重要，实际工作中需要仔细选择参数。

⑶启动一个辅助线程，用于串口事件的处理。

Windows提供了两种线程，辅助线程和用户界面线程。区别在于：辅助线程没有窗口，所以它没有自己的消息循环。但是辅助线程很容易编程，通常也很有用。

在次，我们使用辅助线程。主要用它来监视串口状态，看有无数据到达、通信有无错误；而主线程则可专心进行数据处理、提供友好的用户界面等重要的工作。

hCommWatchThread=

CreateThread( (LPSECURITY_ATTRIBUTES) NULL, //安全属性

0,//初始化线程栈的大小，缺省为与主线程大小相同

(LPTHREAD_START_ROUTINE)CommWatchProc, //线程的全局函数

GetSafeHwnd(), //此处传入了主框架的句柄

0, &dwThreadID );

ASSERT(hCommWatchThread!=NULL);

⑷为辅助线程写一个全局函数，主要完成数据接收的工作。请注意OVERLAPPED结构的使用，以及怎样实现了非阻塞通信。

UINT CommWatchProc(HWND hSendWnd){

DWORD dwEvtMask=0 ;

SetCommMask( hCom, EV_RXCHAR|EV_TXEMPTY );//有哪些串口事件需要监视？

WaitCommEvent( hCom, &dwEvtMask, os );// 等待串口通信事件的发生

检测返回的dwEvtMask，知道发生了什么串口事件：

if ((dwEvtMask & EV_RXCHAR) == EV_RXCHAR){ // 缓冲区中有数据到达

COMSTAT ComStat ; DWORD dwLength;

ClearCommError(hCom, &dwErrorFlags, &ComStat ) ;

dwLength = ComStat.cbInQue ; //输入缓冲区有多少数据？

if (dwLength > 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_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。

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。

⑸．在主线程中发送下行命令。

BOOL fWriteStat ; char szBuffer[count];

…………//准备好发送的数据，放在szBuffer[]中

fWriteStat = 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.

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。

Answer 2

串口叫做串行接口，现在的电脑一般有两个串行口：COM1和、COM2。你到计算机后面能看到9针D形接口就是了，有时我们也称它为RS-232接口。现在有很多手机数据线或者物流接收器都采用COM口与计算机相连。

Universal Serial Bus（通用串行总线)简称USB，是目前电脑上应用较广泛的接口规范，USB接口是电脑主板上的一种四针接口，其中中间两个针传输数据，两边两个针给外设供电。USB接口速度快、连接简单、不需要外接电源，同时对外设有良好的兼容性，最多可连接127台外设。USB有两个规范，即USB1.1和USB2.0。

USB接口可以连接音箱、调制解调器(Modem)、数码相机、显示器、游戏杆、扫描仪、鼠标、键盘等外围设备，使得这些外设可以进行热插拔，即不关机插拔USB设备。

接口类型：

RJ-45接口是以太网最为常用的接口，RJ45是一个常用名称，指的是由IEC (60)603-7标准化，使用由国际性的接插件标准定义的8个位置(8针)的模块化插孔或者插头。

RS-232接口（又称 EIA RS-232-C）是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、 调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标 准。它的全名是“数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间 串行二进制数据交换接口技术标准”该标准规定采用一个25个脚的 DB25连接器，对连接器的每个引脚的信号内容加以规定，还对各种信 号的电平加以规定。

并口（LPT口）

并口(Parallel Port/Interface)是电脑早期使用的25针接口，俗称打印口。并口采用25针的双排插口，除最普遍的应用于打印机以外，还可用于连接扫描仪、ZIP驱动器甚至外置网卡、磁带机以及某些扩展硬盘等设备。

USB(Universal Serial Bus)通用串行总线是由Intel、Microsoft、Compaq、IBM、NEC、Northern Telcom等几家大厂商发起的新型外设接口标准。USB传输速度12Mbps，最新USB2.0可达480Mbps；电缆最大长度5米，USB电缆有4条线，2条信号线，2条电源线，可提供5伏特电源，USB电缆还分屏蔽和非屏蔽两种，屏蔽电缆传输速度可达12Mbps，价格较贵，非屏蔽电缆速度为1.5Mbps，但价格便宜；USB通过串联方式最多可串接127个设备；支持即插即用和热插拔。

串口与并口的区别：

串口形容一下就是 一条车道，而并口就是有8个车道同一时刻能传送8位（一个字节）数据。

但是并不是并口快，由于8位通道之间的互相干扰。传输受速度就受到了限制。而且当传输出错时，要同时重新传8个位的数据。串口没有干扰，传输出错后重发一位就可以了。所以快比并口快。串口硬盘就是这样被人们重视的。