基于API函数的模拟终端串行通信设计

研究与开发　困　第ｌＶＯ　５１．１卷第１　５　Ｎ０Ｏ．期　１０　文章编　：１００５—８４５１（２００６）１０＿０００４＿０３　基于ＡＰＩ函数的模拟终端串行通信设计　丁　函，张海明，安永祥　（兰州交通大学　机电工程学院，兰，Ｉｔ１　７３００７０）　摘　要：通过对模拟终端串口通信设计的介绍，阐述在Ｗｉｎｄｏｗｓ　９Ｘ／ＮＴ￣作系统中，ＡＰＩ函数和多线　程技术在串行通信中的应用。该方法能更加灵活、高效地控制串口操作。　父键浏：模拟终端；串行通信；多线程技术；ＡＰＩ函数　Ｉ｝｜图分类　：ＴＰ２７４＋．２：ＴＰ３Ｉ１．１　文献标识码：Ａ　Ｄｅｓｉｇｎｉｎｇ　ｏｆａｎａｌｏｇ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｓｅｒｉａｌ—ｐｏｒｔ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ｝　Ｉｆｕｎｃｔｉｏｎ　ＤＩＮＧＨａｒｔ，ＺＨＡＮＧＨａｉ・ｍｉｎｇ，ＡＮＹｏｎｇ・ｘｉａｎｇ　（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｌａｎｚｈｏｕ　Ｊｉａｏｔｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌａｎｚｈｏｕ　７３００７０，Ｃｈｉｎａ）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｂｙ　ｎｉｔｒｏｄｕｃｉｎｇ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ａｎａｌｏｇ　ｔｅｒｍｉｎａｌ　ｓｅｒｉａｌ－ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，ｉｔ　ｗａｓ　ｅｌａｂｏｒ－ａｔｅｄ　ｈｔｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆｔｈｅ　ＡＰＩ　ｕｆｎｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｍｕｌｔｉｔｈｒｅａｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　ｓｅｒｉａｌ－ｐｏｒｔ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｗｉｎｄｏｗｓ　９Ｘ／ＮＴ．Ｔｈｉｓ　ｍｅｔｈｏｄ　ｃｏｕｌｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｓｅｒｉａ１．ｐｏｒｔ　ｍｏｒｅ　ｌｆｅｘｉｂｌｙ　ａｎｄ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ：ａｎａｌｏｇ　ｔｅｒｍｉｎａｌ；ｓｅｒｉａｌ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ｍｕｌｔｉｔｈｒｅａｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ＡＰＩ　ｆｕｎｃｔｉｏｎ　本文介绍的串口通信按照ＲＳ．２３２标准串行通信　函数和多线程思想进行模拟终端通信程序设计的方　协议与外围设备进行数据通信。　法，该程序可以实现从外部设备读写数据功能。　ＶＣ＋＋６．０是Ｗｉｎｄｏｗｓ环境下功能强大的可视化　应用程序开发工具，在这种环境下编写的程序具有　１　系统整体结构　设备无关性和可移植性的优点。因此，本文将介绍　基于ＶＣ＋＋６．０中Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＡＰＩ（Ｗｉｎｄｏｗｓ　Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　控制计算机为整个系统重要组成部分，应用程　Ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ，Ｗｉｎｄｏｗｓ应用程序编程接口）　序通过ＡＰＩ函数像通常访问文件一样进行通信，利　用串口采集外围设备中数据。系统结构如图１所示。　收稿日期：２００６—０４—１４　作者简介：丁函，在读硕士研究生；张海明，副教授。　１．１　ｆ　Ｗｉｎ３２ＡＰＩ函数的　口创建　一　ＵＡＲＴ　一　图６高速串口的应用　参考史献：　５结束语　【１】林容益．ｃｐｕ／ｓｏｃ及外围电路应用设计（基于ｆｐｇａ／ｃｐｌｄ）【Ｍ】．　北京：北京航空航天大学出版社，２００４．　设计中的逻辑功能模块完全采用ＶＨＤＬ语言进　［２】潘松，黄继业．ｅｄａ技术实用教程［Ｍ】．北京：科学出版社，　行描述，在ＡＬＴＥＲＡ公司生产的Ｃｙｃｌｏｎｅ系列的　２００２．１０．　ＥＰ１Ｃ１２Ｑ２４０１７芯片上实现了下载测试，并制作了用　【３】姚燕南，薛钧义．微型计算机原理【Ｍ】．（第３版）西安：西　光纤连接两块电路板，在电路板上测试了ＦＰＧＡ和　安电子科技大学，ｌ９９４．　ＡＶＲ单片机之间９　６００　Ｈｚ的串口通信以及两块电路　【４】ＡＬＴＥＲＡ．ａ８２５　１　ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　板间利用ＦＰＧＡ和光纤收发模块设计的５　Ｍ和１０　Ｍ　ｄａｔａｓｈｅｅｔ［Ａ】．ｗｗｗ．ａｌｔｅｒａ．ｃｏｍ．ｃｎ．２００４／２００５．９．　２００６．１　０总第１１　５期圆　维普资讯 http://www.cqvip.com

第１　５卷第１０期　于Ａ　Ｐ　Ｊ函数的模拟终端串行通信设计　研究与开发　控　制　计　算　机　图１　系统整体结构图　使用Ｗｉｎｄｏｗｓ　ＡＰＩ函数创建串口的步骤如下：　（１）串口的打开：使用串口打开函数ＣｒｅａｔｅＦｉｌｅ　（）。把ｄｗＳｈａｒｅＭｏｄｅ设为０，即以不共享的方式占用　一个端口。同时，将访问模式设置为ＧＥＮＥＲＩＣＲＥＡＤ　—Ｊ　ＧＥＮＥＲＩＣ　ＷＲＩＴＥ，可以对端口进行读写操作。对　于文件的安全特性，通常指定成ＮＵＬＬ。由于由设备　提出的文件必须存在，所以创建方式设置成ＯＰＥＮ—　ＥＸＩＳＴＩＮＧ，另外，使用了Ｉ／Ｏ重叠操作，因此把　ＦＩＬＥ　ＡＴＴＲＩＢＵＴＥ　ＭＯＲＭＡＬ的属性设为ＦＩＬＥ　ＦＬＡＧＯＶＥＲＬＡＰＰＥＤ。　＿（２）设置缓冲区：通过使用缓冲区分配函数　ＳｅｔｕｐＣｏｍｍ（），指定输入输出缓冲区大小。　（３）初始化串口：调用ＧｅｔＣｏｍｒｎＳｔａｔｅ　０函数获　取串行口的配置，然后通过修改ＤＣＢ（Ｄｅｖｉｃｅ　Ｃｏｎｃｒｏｌ　Ｂｌｏｃｋ）结构来修改串口配置，包括波特率、奇偶校　验、停止位数和流控制等信息。最后用ＳｅｔＣｏｍｍＳｔａｔｅ　（）函数重新配置串口。　（４）读写串口、收发数据：使用ＲｅａｄＣｏｍ（）、　ＷｒｉｔｅＣｏｍ　０函数对串口进行读写操作，即进行数据　的接收和发送。在读写的时候，设置超时结构ＣＯＭＭ—　ＴＩＭＥｏＵＴＳ。把时间间隔Ｔｉｍｅ０ｕｔ　Ｓ．ＲｅａｄＩｎｔｅｒ—　ｖａｌＴｉｍｅｏｕｔ设为ＭＡｘＤｗ０ＲＤ，并且把读时间常数　和读时间系数ＴｉｍｅＯｕｔｓ．ＲｅａｄＴｏｔａｌ　Ｔｉｍｅｏｕｔ－Ｍｕｌｔｉｐｌｉｅｒ，　ＴｉｍｅＯｕｔｓ．ＲｅａｄＴｏｔａｌＴｉｍｅ．ｏｕｔＣｏｎｓｔａｎｔ均设成０，将使　ＲｅａｄＦｉｌ　ｅ立即返回并完成其他操作。通过设定　ＴｉｍｅＯｕｔｓ、ＷｒｉｔｅＴｏｔａｌＴｉｍｅｏｕｔＭｕｌｔｉｐｌｉｅｒ，ＴｉｍｅＯｕｔｓ．　ＷｒｉｔｅＴｏｔａｌＴｉｍｅｏｕｔＣｏｎｓｔａｎｔ的值指定ＷｒｉｔｅＣｏｍｍ函　数的Ｇｅｔ０ｖｅｒｌａｐｐｅｄＲｅｓｕｌｔ函数的等待时间。最后调　用ＳｅｔＣｏｍｍＴｉｍｅｏｕｔｓ函数设置超时。　在设置串口时，除了设置超时结构ＣＯＭＭＴＩ—　ＭＥＯＵＴＳ和ＤＣＢ结构以外，也用到了通讯错误、通　信状态以及通讯事件这类信息…。　当读写串口数据时，采用了重叠异步执行。异　步执行时，当某～操作还没完成，系统又提出另一　请求时，系统会及时响应，不会产生阻塞，大大优　于同步执行的一次只能执行一个操作。在异步设置　时，会用到ＯＶＥＲＬＡＰＰＥＤ异步Ｉ／Ｏ重叠操作。　（５）关闭端口：在关闭其他线程后，用ＣｌｏｓｅＨａｎｄｌｅ　关闭端口。在该串口通讯程序设计中，考虑大部分　情况需要从外界设备读取大量的数据并要进行准确　和实时的存储，还要求不能耽误用户的其他使用任　务以充分利用ＣＰＵ时间，为了使二者能够协调、完　善的进行，提高数据传递的可靠性，采用基于多线　程和多任务的技术可以有效地解决这个问题。　１．２　多线程技术　｝｝｛行通信中的应用　Ｗｉｎｄｏｗｓ３２位的系统平台中，每个Ｗｉｎ　３２是基　于线程的抢先式多任务操作系统，各个程序在独立　的进程空间上运行【２１，提高了程序与系统的稳定性。　开发多线程应用程序利用了ＶＣ＋＋中提供的　ＭＦＣ类库进行开发。ＭＦＣ中包括工作线程（Ｗｏｒｋ　Ｔｈｒｅａｄ）和用户接口线程（Ｕｓｅｒ　Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　Ｔｈｒｅａｄ）。　用户接口线程作为系统的主线程，用来处理接收到　的用户的输入、响应并处理事件和消息。主线程可　创建的多个附加线程即工作线程，用于执行后台任　务，但是不会影响到用户使用其他应用程序。这就　是基于多线程的多任务。　基于多线程的串口通讯设计结构如图２所示。　厂、　＼　—／　翌　主　信息　人　计算机　数据ｆ附加线程ｌ　线　机　审口资源　　—ｌ（读线程）ｒ—一　程　交　互　＼　／　厂丽甄　图２　串口通讯设计结构图　２应用实例　本串行通讯程序设计运用了多线程的编程思　想，该程序代码经过串Ｉ：１调试助手Ｖ２．２调试成功，　可供大家参考。部分主要程序如下：　（１）由于串口通信主要是从外部设备中读入大　量的数据，而通过串口写入的数据量不太大，可以　在主线程中完成，因此要创建一个附加线程专门负　责读数据，减少主线程的负担。通过调用ＡｆｘＢｅｇｉｎ—　Ｔｈｒｅａｄ（）函数创建，即自动创建一个ＣＷｉｎＴｈｒｅａｄ　对象。　ＢＯＯＬ　ＣＳｅｒｉｌＤｏｃ：：ＯｐｅｎＣ　ｏｎｎｅｃｔｉｏｎ（）　｛…………／／打开并配置串口　ｉｆ（Ｃｏｎ　ｇＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎ（））／／如果串口连接成功　｛ｍ￣Ｔｈｒｅｅａｄ＝ＡｆｘＢｅｇｉｎＴｈｒｅａｄ（ＥｘｔｒＰｒｏｃ，ｔｈｉｓ，　ＴＨＲＥＡＤ　ＰＲＩＯＲＩＴＹ　ＮＯＲＭＡＬ，　圆２００６—０总象１１　５期　维普资讯 http://www.cqvip.com

研究与开发　０，ＣＲＥＡＴＥ—第１５卷第１０期　ＳＵＳＰＥＮＤＥＤ，ＮＵＬＬ）；／／创建　重叠操作等待串口发生事件　并挂起附加线程，监视串口　ｉｆ（ｍ＿＿ｐＴｈｒｅａｄ　ＮＵＬＬ）　｛ＣｌｏｓｅＨａｎｄｌｅ（ｍ－ｈＣｏｍ）；　ｒｅｔｕｍ　ＦＡＬＳＥ；　｝　ｅｌｓｅ　｛ｍ＿ｂＣｏｎｎｅｃｔｅｄ　ＴＲＵＥ；　ｍ＿ｐＴｈｒｅａｄ一＞ＲｅｓｕｍｅＴｈｒｅａｄ（）；／／恢复线程的　运行　｝　）　）　（２）创建一个ＥｘｔｒＴｈｒｅａｄ　０全局函数从外部设　备读人数据，该附加线程监视事件的发生，并通过　发送消息通知视图有通信事件发生。由于每个串口　对象在进行数据的发送和接收时，只用到一个缓冲　区，即进程中的所有线程共享进程的同一个地址空　间，它们都可以访问进程的各种资源和全局变量，　因而在共享资源方面很容易发生冲突［４１。所以，在　此要考虑进程的同步问题。这里用到了串口通讯事　件ＥＶ．ＲＸＣＨＡＲ。　ＵＮＩＴ　ＥｘｔｒＴｈｒｅａｄ（ＬＰＶＯＩＤ　ｐＰａｒａｍ）　ｆ……………　ｗｈｉｌｅ（ｔｒｕｅ）　｛ｉｆ（（ｄｗＭａｓｋ＆ＥＶ＿ＲＸＣＨＡＲ）　ＥＶ＿ＲＸＣＨＡＲ）　／／缓冲区中有数据到达　｛ＣｌｅａｒＣｏｍｍＥｒｒｏｒ（ｍ—ｈＣｏｍ，＆ｄｗＥｒｒｏｒＦｌａｇｓ，　＆ＣｏｍＳｔａｔ）；／／查看缓冲区的状态，是否有待输入的　内容　ｉｆ（ＣｏｍＳｔａｔ。ｃｂｌｎＱｕｅ＞０）／／如果缓冲区内有须　读入的数据　｛ＢＯＯＬ　ＲｅａｄＣｏｎｔ；　ＲｅａｄＣｏｎｔ　ＲｅａｄＦｉｌｅ（ｍ＿ｈＣｏｍ，ｂｕｆ，ｄｗＬｅｎｇｔｈ，　＆ｄｗＬｅｎｇｔｈ，＆ｍ—ｏｓＲｅａｄ）；　／／通知试图接受到数据　ＰｏｓｔＭｅｓｓａｇｅ（ｐＤｏｃ一＞ｍ—ｈＣｏｍＷｎｄ，　ＷＭＣＯＭＭＮＯＴＩＦＹ，ＥＶ＿＿ＲＸＣＨＡＲ，０）；　ｃｏｎｔｉｎｕｅ；　）　）　ｉｆ（！ＷａｉｔＣｏｍｍＥｖｅｎｔ（ｍ＿ｈＣｏｍ，＆ｄｗＭａｓｋ，＆ｏｓ））／／　２００６．１０总第１１　５期　｛ｉｆ（ＧｅｔＬａｓｔＥｒｒｏｒ　０一ＥＲＲＯＲ—１０一ＰＥＮＤＩＮＧ）　／／无限等待重叠操作结果（如果将收到的数　据放入输入缓冲区，函数就结束等待）　ＧｅｔＯＶｅｒＩａｐｐｐｅｄＲｅｓｕＩｔ（ｍ—ｈＣｏｍ，＆ｏｓ，　＆ｄｗＴｒａｎｓ，ＴＲＵＥ）；／／返回结果　）　（３）建立读函数和写函数ＲｅａｄＣｏｍ０和ＷｒｉｔｅＣｏｍ　（），以读函数为例。　ＤＷＯＲＤ　ＣＣｏｍＤｏｃ：：ＲｅａｄＣｏｍ　ｒｃｈａｒ　ｂｕｒ，ＤＷＯＲＤ　ｄｗＬｅｎｇｔｈ）／／从输入缓冲区内读入指定数量的数据　｛ＤＷＯＲＤ　ｄｗＥｒｒｏｒＦｌａｇｓ；　ＣＯＭＳＴＡＴ　ＣｏｍＳｔａｔ；　ＣｌｅａｒＣｏｍｍＥｒｒｏｒ（ｍ—ｈＣｍ，＆ｄｗＥｒｒｏｒＦｌａｇｓ，　＆ＣｏｍＳｔａｔ）；／／清除错误标记，获得状态信息，确定　缓冲区中处于等待的字节数　ＲｅａｄＦｉｌｅ（ｍｈＣｏｍ，ｂｕｆ，ｄｗＬｅｎｇｔｈ，＆ｄｗＬｅｎｇｔｈ，　＿＆ｍｏｓＲｅａｄ）；　Ｒｅｔｕｒｎ　ｄｗＬｅｎｇｔｈ；　）　（４）建立ＣｌｏｓｅＣｏｎｎｅｃｔｉｏｎ　０函数关闭连接以及　附加线程，程序略。　３结束语　该模拟终端串行通讯程序设计采用了多线程的　编程思想，弥补了单线程中同时只能执行一项任务　的不足，提高了整个系统的利用率。介于多线程技术　使用上的各种优越性，它受到广大控制监测人员的　青睐。但是，随着科学技术水平的不断提高，多线程　的复杂性逐步提高，也给大家提出了更高的要求。　参考文献：　【ｌ】龚建伟，熊光明．Ｖｉｓｕａｌ　Ｃ＋＋／Ｔｕｒｂｏ　Ｃ串口通信蝙程实践【ＭＩ．　北京：电子工业出版社，２００４，ｌ０．　【２】徐晓梅，高　丽．Ｖｉｓｕａｌ　ｃ＋＋程序设计【ＭＩ．北京希望电子出　版社．北京：科学出版社，２００３．　【３】苏岳龙，李贻斌，宋　锐．基于ＶＣ＋＋６．０的高速串口通信数　据采集系统【Ｊ］．微计算机信息，２００５（２１）：５．　ｆ４】唐金祥，何为，苏维军．Ｗｉｎｄｏｗｓ　９８／ＮＴ／２０００环境下多　线程方法在串口通信中的应用【Ｊ１．ＳＣＩ／ＴＥＣＨ　ＩＮＦＯＲＭＡ　ＴＪ０Ｎ　ＤＥＶＥＬＯＰＭＥＮＴ＆ＥＣＯＮＯＭＹ，２００３（１）：８．