用VC++6.0實現PC機與單片機之間的數據交換

工業控制領域（如DCS系統），經常涉及到串行通信問題。爲了實現微機和單片機之間的數據交換，人們用各種不同方法實現串
行通信，如DOS下采用彙編語言或C語言，但在Windows 環境下卻存在一些困難和不足。在Windows操作系統已經佔據統治地位的情況
下（何況有些系統根本不支持DOS如Windows2000）開發Windows 環境下串行通信技術就顯得日益重要。VC++6.0是微軟公司於1998年
推出的一種開發環境，以其強大的功能，友好的界面，32位面向對象的程序設計及Active X的靈活性而受廣大軟件開發者的青睞，
被廣泛應用於各個領域。應用VC++開發串行通信目前通常有如下幾種方法：一是利用Windows API通信函數；二是利用VC的標準通信
函數inp、inpw、inpd、outp、outpw、outpd等直接對串口進行操作；三是使用Microsoft Visual C++的通信控件（MSComm）；
四是利用第三方編寫的通信類。以上幾種方法中第一種使用面較廣，但由於比較複雜，專業化程度較高，使用較困難；第二種需要了
解硬件電路結構原理；第三種方法看來較簡單，只需要對串口進行簡單配置，但是由於使用令人費解的VARIANT 類，使用也不是很容
易；第四種方法是利用一種用於串行通信的CSerial類（這種類是由第三方提供），只要理解這種類的幾個成員函數，就能方便的使
用。筆者利用CSerial類很方便地實現了在固定式EBM氣溶膠滅火系統分區啓動器（單片機系統）與上位機的通信。以下將結合實例，
給出實現串行通信的幾種方法。

1 Windows API通信函數方法

與通信有關的Windows API函數共有26個，但主要有關的有：

        CreateFile() 用 “comn”（n爲串口號）作爲文件名就可以打開串口。
        ReadFile() 讀串口。
        WriteFile() 寫串口。
        CloseHandle() 關閉串口句柄。
     初始化時應注意CreateFile()函數中串口共享方式應設爲0，串口爲不可共享設備，其它與一般文件讀寫類似。以下給出API實
現的源代碼。

1.1 發送的例程

//聲明全局變量

        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:
;
}

//發送數據

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; //設備控制塊

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("無法打開串行口");
}
else
{
    COMMTIMEOUTS CommTimeOuts ;
    SetCommMask(hCom, EV_RXCHAR ) ;
    SetupComm(hCom, 4096, 4096 ) ; /*設置收發緩衝區 尺寸爲4K */
    PurgeComm(hCom, PURGE_TXABORT| PURGE_RXABORT | PURGE_TXCLEAR| PURGE_RXCLEAR ) ; //清收發緩衝區

//以下初始化結構變量CommTimeOuts, 設置超時參數 CommTimeOuts.ReadIntervalTimeout = 0×FFFFFFFF ;

    CommTimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier = 0;
    CommTimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant = 4000;
    CommTimeOuts.WriteTotalTimeoutMultiplier = 0;
    CommTimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant = 4000;
    SetCommTimeouts(hCom, &CommTimeOuts );          //設置超時參數
    ComDcb.DCBlength = sizeof( DCB );
    GetCommState( hCom, &ComDcb );                  //獲取當前參數
    ComDcb.BaudRate =9600;                          //波特率
    ComDcb.ByteSize = 8;                            //數據位
    ComDcb.Parity = 0; /*校驗 0~4=no, odd, even, mark, space */
    SetCommState(hCom, &ComDcb ) ;

} //設置新的通信參數

接收可用定時器或線程等

DWORD dRead,dReadNum;

unsigned char buff [200];

dRead=ReadFile(hCom, buff, 100, &dReadNum, NULL); //接收100個字符，

//dReadNum爲實際接收字節數

　

2 利用端口函數直接操作

這種方式主要是採用兩個端口函數_inp(), _outp()實現對串口的讀寫，其中讀端口函數的原型爲：

    int _inp(unsigned shot port)

該函數從端口讀取一個字節，端口號爲0~65535。

寫端口的函數原型爲：

    int _outp(unsigned shot port, int databyte)

該函數向指定端口寫入一個字節。

不同的計算機串口地址可能不一樣，通過向串口的控制及收發寄存器進行讀寫，可以實現靈活的串口通信功能，由於涉及具體的硬
件電路討論比較複雜，在此不加贅述。

　

3 MSComm控件

MSComm控件是微軟開發的專用通信控件，封裝了串口的所有功能，使用很方便，但在實際應用中要小心對其屬性進行配置。下面詳
細說明該類應用方法。

3.1 MSComm控件的屬性

CommPort：設置串口號，類型 short :1-comm1 2-comm2.
Settings：設置串口通信參數，類型 CString :B波特率，P奇偶性（N無校驗，E偶校驗，O奇校驗），D字節有效位數，S停止位。
PortOpen：設置或返回串口狀態，類型 BOOL：TURE打開，FALSE關閉。
InputMode:設置從接收緩衝區讀取數據的格式，類型 long： 0-Text 1-Bin。
Input:從接收緩衝區讀取數據，類型 VARIANT。
InBufferCount:接收緩衝區中的字節數，類型：short。
InBufferSize:接收緩衝區的大小，類型：short。
Output:向發送緩衝區寫入數據，類型：VARIANT。
OutBufferCount:發送緩衝區中的字節數，類型：short。
OutBufferSize:發送緩衝區的大小，類型：short。
InputLen:設置或返回Input讀出的字節數，類型：short。
CommEvent:串口事件，類型：short。

3.2 程序示例

串口初始化

    if (!m_comm.GetPortOpen())m_comm.SetPortOpen(TURE);     /*打開串口*/

    m_comm.SetSettings("4800,n,8,1");   /*串口參數設置*/
    m_comm.SetInputMode(0);             /*設置TEXT緩衝區輸入方式*/
    m_comm.SetRthresHold(1);            /*每接收一個字符則激發OnComm()事件*/

接收數據

    m_comm.SetInputLen(1);              /*每次讀取一個字符
    VARINAT V1=m_comm.GetInput();

/*讀入字符*/

    m_V1=V1.bstrval;

發送字符
    m_comm.SetOutput(Colevariant ("Hello"); /*發送 “Hello” */

3.3 注意

     SetOutput方法可以傳輸文本數據或二進制數據。用SetOutput方法傳輸文本數據，必須定義一個包含一個字符串的Variant。
發送二進制數據，必須傳遞一個包含字節數組的Variant 到 Output 屬性。正常情況下，如果發送一個 ANSI 字符串到應用程序，
可以以文本數據的形式發送。如果發送包含嵌入控制字符、Null 字符等的數據，要以二進制形式發送。此處望引起讀者注意，筆
者曾經在此犯錯。

4 VC++類CSerial

4.1 串行通信類CSerial簡介

Cserial 是由MuMega Technologies公司提供的一個免費的VC++類，可方便地實現串行通信。以下爲該類定義的說明部分。

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 串行通信類Cserial 成員函數簡介

1. CSerial：：Cserial是類構造函數，不帶參數，負責初始化所有類成員變量。

2. CSerial:: Open這個成員函數打開通信端口。帶兩個參數,第一個是埠號，有效值是1到4，第二個參數是波特率，返回一個布
   爾量。

3. CSerial:: Close函數關閉通信端口。類析構函數調用這個函數，所以可不用顯式調用這個函數。

4. CSerial:: SendData函數把數據從一個緩衝區寫到串行端口。它所帶的第一個參數是緩衝區指針，其中包含要被髮送的資料；
   這個函數返回已寫到端口的實際字節數。

5. CSerial:: ReadDataWaiting函數返回等待在通信端口緩衝區中的數據，不帶參數。

6. CSerial:: ReadData函數從端口接收緩衝區讀入數據。第一個參數是void＊緩衝區指針，資料將被放入該緩衝區；第二個參
   數是個整數值，給出緩衝區的大小。

4.3 應用VC類的一個實例

1. 固定式EBM氣溶膠滅火系統簡介

     固定式EBM氣溶膠滅火裝置分區啓動器是專爲EBM滅火裝置設計的自動控制設備。可與兩線制感溫、感煙探測器配套使用，當監
測部位發生火情時，探測器發出電信號給分區啓動器，經邏輯判斷後發出聲、光報警，延時後自動啓動EBM滅火裝置。爲了便於火災
事故的事後分析，需對重要的火警事件和關鍵性操作進行記錄，記錄應能從PC機讀出來；PC機能控制、協調整個系統的工作，這些
都涉及通信。本例中啓動器採用RS-485通信接口，系統爲主從式網絡，PC機爲上位機。具體的通信協議爲：
   （1）下位機定時向上傳送記錄的事件；
   （2）應答發送，即PC機要得到最新事件記錄，而傳送時間未到時，PC機發送命令，下位機接收命令後，把最新記錄傳給上位機；
   （3）上位機發送其它命令如校時、啓動、停止、手/自動等。

2. 通信程序設計

部分上位機程序

（1）發送命令字程序，代碼如下

void CCommDlg::OnSend()
{

    CSerial Serial;

    //構造串口類，初始化串行口

    if (Serial.Open(2,9600)) //if-1

    //打開串行口2，波特率爲9600bps
    {
        static char szMessage[]="0";

        //命令碼(可定義各種命令碼)
        int nBytesSent;
        int count=0;
resend:

        nBytesSent=Serial.SendData(szMessage,strlen(szMessage));

        //發送命令碼
        char rdMessage [20];
        if (Serial.ReadDataWaiting()) //if-2
        {
            Serial.ReadData(rdMessage,88);
            //rdMessage 定義接收字節存儲區，爲全局變量//

            if ((rdMessage[0]!=0x7f)&&(count<3))
            {
                count++;
                goto resend
            }

            if(count>=3)
                MessageBox(“發送命令字失敗”);
        }

        else //if-2
            MessageBox("接收數據錯誤");

    }
    else //if-1
        MessageBox("串行口打開失敗");
}

下位機通信程序：

#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()
{
    …

/*初始化串口和定時器*/

    TMOD=0×20;
    TH1=0×fd;
    TR1=0×01;
    ET1=0×00;
    ES=1;
    EA=1;

/*待發送數據送緩衝區*/

    buffer[0] = 0×ff;          //數據特徵碼
    buffer[1] = count+1;        //數據長度
    buffer[2] = year；          //年
    buffer[3] = month;          //月
    buffer[4] = date;           //日
    buffer[5] = hour;           //時
    buffer[6] = minute;         //分
    buffer[7] = second;         //秒
    buffer[8] = recordID;       //事件號

    for(po=0;po<count;po++)
        sum+=buffer[po];

    buffer[9]=sum;              //校驗和
    …

}

/*發送中斷服務程序*/

void send(void) interrupt 4 using 1
{
    int i;

    RI=0;
    EA=0;
    do
    {
        for(i=0;i<=count;i++)
        {
            SBUF=buffer[i];         //發送數據和校驗和//
            while(TI==0);
            TI=0;
        }
        while(RI==0);
        RI=0;
    } while(SBUF!=0);               //主機接收不正確，重新發送//

    EA=1;

    Return;
}

5 應用總結

     根據不同需要，選擇合適的方法。我們選用的用VC++類實現的上位機和下位機的串行通信方法具有使用簡單、編寫程序方便的
特點。經過半年多應用於EBM滅火系統的情況來看，該方法實現的系統運行穩定可靠，是一種值得推廣的簡單易行的通信方法。