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  • 串口通信的同步技术 异步通信与同步通信的区别
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    2019-05-06 23:16:12

    1.异步通信方式的特点:

    异步通信是按字符传输的。每传输一个字符就用起始位来进来收、发双方的同步。不会因收发双方的时钟频率的小的偏差导致错误。
    这种传输方式利用每一帧的起、止信号来建立发送与接收之间的同步。特点是:每帧内部各位均采用固定的时间间隔,而帧与帧之间的间隔时随即的。接收机完全靠每一帧的起始位和停止位来识别字符时正在进行传输还是传输结束。
    2.同步通信方式的特点:
    进行数据传输时,发送和接收双方要保持完全的同步,因此,要求接收和发送设备必须使用同一时钟。
    优点是可以实现高速度、大容量的数据传送;缺点是要求发生时钟和接收时钟保持严格同步,同时硬件复杂。
    可以这样说,不管是异步通信还是同步通信都需要进行同步,只是异步通信通过传送字符内的起始位来进行同步,而同步通信采用共用外部时钟来进行同步。所以,可以说前者是自同步,后者是外同步。

    http://blog.sina.com.cn/s/blog_640531380100wivk.html

     

    在计算机系统中,CPU和外部通信有两种通信方式:并行通信和串行通信。而按照串行数据的时钟控制方式,串行通信又可分为同步通信和异步通信两种方式。

    同步和异步大家从名称上就大概知道区别在哪里,简单的说就是主机在相互通信时发送数据的频率是否一样。异步通信就是发送方在任意时刻都可以发送数据,前提是接收端已经做好了接受数据的准备(如果没有做好接受准备,数据肯定发送失败),也正是因为发送方的不确定性,所以接收方要时时刻刻的准备好接受数据,同时由于每次发送数据时间间隔的不确定性,所以,在每次发送数据时都要使用明确的界定符来标示数据(字符)的开始和结束位置,可以想象这种通信方式效率很低。虽然异步通信效率低,但是对设备的要求不高,通信设备简单。
    和异步通信相反,同步通信就是主机在进行通信前要先建立同步,即要使用相同的时钟频率,发送方的发送频率和接受方的接受频率要同步。 除了时间频率的不同外,异步通信和同步通信之间的区别还是发送数据的表示形式,异步通信一般发送单位是字符,同步通信发送单位是比特流(数据帧),但是这不是绝对的,异步通信有时也使用帧来通信。

     

    1、异步串行方式的特点

      所谓异步通信,是指数据传送以字符为单位,字符与字符间的传送是完全异步的,位与位之间的传送基本上是同步的。异步串行通信的特点可以概括为:

    ①以字符为单位传送信息。

    ②相邻两字符间的间隔是任意长。

    ③因为一个字符中的比特位长度有限,所以需要的接收时钟和发送时钟只要相近就可以。

    ④异步方式特点简单的说就是:字符间异步,字符内部各位同步。

    2、异步串行方式的数据格式

      异步串行通信的数据格式如图8-1所示,每个字符(每帧信息)由4个部分组成:

    ①1位起始位,规定为低电0;

    ②5~8位数据位,即要传送的有效信息;

    ③1位奇偶校验位;

    ④1~2位停止位,规定为高电平1。

    图一 异步串行数据格式

     

    3、同步串行方式的特点

      所谓同步通信,是指数据传送是以数据块(一组字符)为单位,字符与字符之间、字符内部的位与位之间都同步。同步串行通信的特点可以概括为:

    ①以数据块为单位传送信息。

    ②在一个数据块(信息帧)内,字符与字符间无间隔。

    ③因为一次传输的数据块中包含的数据较多,所以接收时钟与发送进钟严格同步,通常要有同步时钟。

    4、同步串行方式的数据格式

      同步串行通信的数据格式如图8-2所示,每个数据块(信息帧)由3个部分组成:

    ①2个同步字符作为一个数据块(信息帧)的起始标志;

    ②n个连续传送的数据

    ③2个字节循环冗余校验码(CRC)

     

    图二 同步串行数据格式

     

    https://blog.csdn.net/spdian/article/details/71215467

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    在计算机系统中,CPU和外部通信有两种通信方式:并行通信和串行通信。而按照串行数据的时钟控制方式,串行通信又可分为同步通信和异步通信两种方式。

      1、异步串行方式的特点

      所谓异步通信,是指数据传送以字符为单位,字符与字符间的传送是完全异步的,位与位之间的传送基本上是同步的。异步串行通信的特点可以概括为:

      ①以字符为单位传送信息。

      ②相邻两字符间的间隔是任意长。

      ③因为一个字符中的比特位长度有限,所以需要的接收时钟和发送时钟只要相近就可以。

      ④异步方式特点简单的说就是:字符间异步,字符内部各位同步。

    异步位系统是面向字符来传输信息的,也就是我们一般情况下的一个字符,8位,1bit,当然了传输的时候还要加上起始位和结束位,没有这两位接收方就不知道什么时候开始接收数据什么时候结束了。如此一来字符与字符之间就不是连着的,打个比喻,就像秋天的叶子一样,一片一片往下落。发送方和接收方不要求同步,就是说你想什么时候落就什么时候落,我都接着,用不着先通知我

      2、异步串行方式的数据格式

      异步串行通信的数据格式如图8-1所示,每个字符(每帧信息)由4个部分组成:

      ①1位起始位,规定为低电0;

      ②5~8位数据位,即要传送的有效信息;

      ③1位奇偶校验位;

      ④1~2位停止位,规定为高电平1。

     

                                                                           图1 异步串行数据格式

      3、同步串行方式的特点

      所谓同步通信,是指数据传送是以数据块(一组字符)为单位,字符与字符之间、字符内部的位与位之间都同步。同步串行通信的特点可以概括为:

      ①以数据块为单位传送信息。

      ②在一个数据块(信息帧)内,字符与字符间无间隔。

      ③因为一次传输的数据块中包含的数据较多,所以接收时钟与发送进钟严格同步,通常要有同步时钟。

    步位系统就不同了,他要求发送方与接收方严格的同步,二者波特率要相同。

    同步位系统传输的什么呢,不是字符,是字符组合,也就是帧,我们在OSI数据链路层可以学习到。帧的长度没有规定,传输的时候视情况而定吧。这个帧里面包含了同步信息,来通知接收方调整以同步。这里再打个比喻,前面我们说异步位系统传输的数据像树叶,那么同步位系统传输的就像是把这些树叶串成一串,是连续的。


      4、同步串行方式的数据格式

      同步串行通信的数据格式如图8-2所示,每个数据块(信息帧)由3个部分组成:

      ①2个同步字符作为一个数据块(信息帧)的起始标志;

      ②n个连续传送的数据

      ③2个字节循环冗余校验码(CRC)

     

                                                                            图2 同步串行数据格式

    5.用途:

    同步串行:通信网中,有大批量数据需要传输

    异步串行:应用于在工业、实际应用中。适用于短距离、速率不高的情况下。

    步位系统比异步位系统要实用高效。这个比较好理解,计算机对帧的处理比对字符要少的多,在传送相同大小的数据量的时候,计算机要对大量的字符进行开始与结束操作,帧则要少的多。同时同步位系统的下的网络效率也更高,因为每个字符都至少包含两位的开始结束信息,这个在数据量大的时候开销是很客观的。




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    串口 同步和异步 理解

    https://blog.csdn.net/cs74184235/article/details/48438727

    本文主要三大块:一,串口同步和异步在底层通信上的区别(这部分点到为止,不是主要探讨内容,有个基本理解即可)。

                                 二,串口同步和异步编程实例及详解(主要部分)。

                                 三,串口同步和异步的作用(着眼当下,理解为什么一定要区分串口的同步和异步,其作用到底有什么不同)。

     

    一:异步通信和同步通信
     

    串行通信进行数据传送时是将要传送的数据按二进制位,依据一定的顺序逐位发送到接收方。其有两种通信方式:

     

    1、 异步通信

     

    异步通信是我们最常采用的通信方式,我们后面的例子都是采用的异步通信方式。异步通信采用固定的通信格式,数据以相同的帧格式传送。如图7-3所示,每一帧由始位数据位奇偶校验位停止位组成。

     

     

     

    在通信线上没有数据传送时处于逻辑“1”状态。当发送设备发送一个字符数据时,首先发出一个逻辑“0”信号,这个逻辑低电平就是起始位。起始位通过通信线传向接收设备,当接收设备检测到这个逻辑低电平后,就开始准备接收数据信号。因此,起始位所起的作用就是表示字符传送开始。

     

    起始位后面紧接着的是数据位,它可以是5位、6位、7位、或8位数据传送时,低位在前。

     

    奇偶校验位用于数据传送过程中的数据检错,数据通信时通信双方必须约定一致的奇偶校验方式。就数据传送而言,奇偶校验位是冗余位,但它表示数据的一种性质。也有的不要校验位。

     

    在奇偶校验位或数据位后紧接的是停止位,停止位可以是一位、也可以是1.5位或2位。接收端收到停止位后,知道上一字符已传送完毕,同时,也为接收下一字符作好准备。若停止位后不是紧接着传送下一个字符,则让线路保持为“1”。“1”表示空闲位,线路处于等待状态。存在空闲位是异步通信的特性之一。

     

    2、 同步通信

     

    同步通信时,通信双方共用一个时钟,这是同步通信区分于异步通信的最显著的特点。在异步通信中,每个字符要用起始位和停止位作为字符开始和结束的标志,以致占用了时间。所以在数据块传送时,为提高通信速度,常去掉这些标志,而采用同步通信。同步通信中,数据开始传送前用同步字符来指示(常约定1~2个),并由时钟来实现发送端和接收端的同步,即检测到规定的同步字符后,下面就连续按顺序传送数据,直到一块数据传送完毕。同步传送时,字符之间没有间隙,也不要起始位和停止位,仅在数据开始时用同步字符SYNC来指示,其数据格式见图7-4。

     

     

     

     

     

    同步通信和异步通信相比有以下特点:

     

    1.以同步字符作为传送的开始,从而使收发双方取得同步。

     

    2.每位占用的时间相等。

     

    3.字符数据之间不允许有空位,当线路空闲或没字符可发时,发送同步字符

    同步字符的插入可以是单同步字符或双同步字符,如图7-4所示同步字符也可以由用户约定,当然也可以采用ASCII码中规定的SYN代码,即16H。

    在同步传送时,要求用时钟来实现发送端和接收端之间的同步。为了保证接收正确无误,发送方除了传送数据外,还要传送同步时钟。

    同步通信虽然可以提高传送速度,可达56Kb/s或更高,但实现起来颇为复杂,因此实际较少使用。

     

     波特率和接收发送时钟

     

    1. 波特率(Baud rate

     

    波特率是指数据传送时,每秒传送数据二进制代码的位数,它的单位是位/秒(b/s)。1波特就是一位每秒。假设数据传送速率是每秒120字符,而每个字符格式包括10个代码位(1个起始位、一个终止位、8个数据位),这时传送的波特率为:

     

    10× 120 = 1200b/s

     

    位传送时间宽度Td=波特率的倒数,则上式中的Td=1/1200s=0.883ms。

     

    在异步串行通信中,接收设备和发送设备保持相同的传送波特率,并以每个字符数据的起始位与发送设备保持同步。起始位。数据位。奇偶位和停止位的约定,在同一次传送过程中必须保持一致,这样才能成功的传送数据。

     

    2.接收/发送时钟

     

    二进制数据系列在串行传送过程中以数字信号波形的形式出现。不论接收还是发送,都必须有时钟信号对传送的数据进行定位。接收/发送时钟就是用来控制通信设备接收/发送字符数据速度的,该时钟信号通常由外部时钟电路产生。

     

    在发送数据时,发送器在发送时钟的下降沿将移位寄存器的数据串行移位输出;在接收数据时,接收器在接收时钟的上升沿对接收数据采样,进行数据位检测,

    如图7-5所示。

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    接收/发送时钟频率与波特率有如下关系:

     

    收/发时钟频率 = n × 收/发波特率

    n=1,16,64

     

    在同步传送方式,必须取n=1,即接收/发送时钟的频率等于收/发波特率。在异步传送方式,n=1,16,64,即可以选择接收/发送时钟频率是波特率的1,16,64倍。因此可由要求的传送波特率及所选择的倍数n来确定接收/发送时钟的频率。

     

    例如,若要求数据传送的波特率为300Baud,则

    接收/发送时钟频率=300Hz(n=1)

    接收/发送时钟频率=4800Hz(n=16)

    接收/发送时钟频率=19.2kHz(n=64)

     

    接收/发送时钟的周期Tc与传送的数据位宽之间的关系是:

     

    Tc= Td / n

     

    若取n=16,那么异步传送接收数据实现同步的过程如下:接收器在每一个接收时钟的上升沿采样接收数据线,当发现接收数据线出现低电平时就认为是起始位的开始,以后若在连续撤8个时钟周期(因n=16,故Td=16Tc)内检测到接收数据线仍保持低电平,则确定它为起始位(不是干扰信号)。通过这种方法,不仅能够排除接收线上的噪声干扰,识别假起始位,而且能够相当精确的确定起始位的中间点,从而提供一个正确的时间基准。从这个基准算起,每隔16Tc采样一次数据线,作为输入数据。一般来说,从接收数据线检测到一个下降沿开始,若其低电平能保持n/2Tc(半位时间),则确定为起始位,其后每隔nTc时间(一个数据时间)在每个数据位的中间点采样。

     

    由此可见,接收/发送时钟对于收/发双方之间的数据传输达到同步是至关重要的

     

     

    二:win32 串口同步和异步编程

     

    在工业控制中,工控机(一般都基于Windows平台)经常需要与智能仪表通过串口进行通信。串口通信方便易行,应用广泛。
    一般情况下,工控机和各智能仪表通过RS485总线进行通信。RS485的通信方式是半双工的,只能由作为主节点的工控PC机依次轮询网络上的各智能控制单元子节点。每次通信都是由PC机通过串口向智能控制单元发布命令,智能控制单元在接收到正确的命令后作出应答。
      在Win32下,可以使用两种编程方式实现串口通信,其一是使用ActiveX控件,这种方法程序简单,但欠灵活。其二是调用Windows的API函数,这种方法可以清楚地掌握串口通信的机制,并且自由灵活。本文我们只介绍API串口通信部分。
      串口的操作可以有两种操作方式:同步操作方式和重叠操作方式(又称为异步操作方式)。同步操作时,API函数会阻塞直到操作完成以后才能返回(在多线程方式中,虽然不会阻塞主线程,但是仍然会阻塞监听线程);而重叠操作方式,API函数会立即返回,操作在后台进行,避免线程的阻塞。

    无论那种操作方式,一般都通过四个步骤来完成:
    (1) 打开串口
    (2) 配置串口
    (3) 读写串口
    (4) 关闭串口

    (1) 打开串口

      Win32系统把文件的概念进行了扩展。无论是文件、通信设备、命名管道、邮件槽、磁盘、还是控制台,都是用API函数CreateFile来打开或创建的。该函数的原型为:

    HANDLE CreateFile( LPCTSTR lpFileName,
                      DWORD dwDesiredAccess,
                      DWORD dwShareMode,
                      LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes,
                      DWORD dwCreationDistribution,
    DWORD dwFlagsAndAttributes,
    HANDLE hTemplateFile);

    lpFileName:将要打开的串口逻辑名,如“COM1”;
    dwDesiredAccess:指定串口访问的类型,可以是读取、写入或二者并列;
    dwShareMode:指定共享属性,由于串口不能共享,该参数必须置为0;
    lpSecurityAttributes:引用安全性属性结构,缺省值为NULL;
    dwCreationDistribution:创建标志,对串口操作该参数必须置为OPEN_EXISTING;
    dwFlagsAndAttributes:属性描述,用于指定该串口是否进行异步操作,该值为FILE_FLAG_OVERLAPPED,表示使用异步的I/O;该值为0,表示同步I/O操作;
    hTemplateFile:对串口而言该参数必须置为NULL;
    同步I/O方式打开串口的示例代码:

     HANDLE hCom;  //全局变量,串口句柄
     hCom=CreateFile("COM1",//COM1口
      GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, //允许读和写
      0, //独占方式
      NULL,
      OPEN_EXISTING, //打开而不是创建
      0, //同步方式
      NULL);
     if(hCom==(HANDLE)-1)
     {
      AfxMessageBox("打开COM失败!");
      return FALSE;
     }
     return TRUE;


    重叠I/O打开串口的示例代码:  HANDLE hCom;  //全局变量,串口句柄
     hCom =CreateFile("COM1",  //COM1口
                 GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, //允许读和写
                 0,  //独占方式
                 NULL,
                 OPEN_EXISTING,  //打开而不是创建
                 FILE_ATTRIBUTE_NORMAL|FILE_FLAG_OVERLAPPED, //重叠方式
                 NULL);
     if(hCom ==INVALID_HANDLE_VALUE)
     {
      AfxMessageBox("打开COM失败!");
      return FALSE;
     }
        return TRUE;

    (2)、配置串口
      在打开通讯设备句柄后,常常需要对串口进行一些初始化配置工作。这需要通过一个DCB结构来进行。DCB结构包含了诸如波特率、数据位数、奇偶校验和停止位数等信息。在查询或配置串口的属性时,都要用DCB结构来作为缓冲区。
      一般用CreateFile打开串口后,可以调用GetCommState函数来获取串口的初始配置。要修改串口的配置,应该先修改DCB结构,然后再调用SetCommState函数设置串口。
      DCB结构包含了串口的各项参数设置,下面仅介绍几个该结构常用的变量:

    typedef struct _DCB{
       ………
       //波特率,指定通信设备的传输速率。这个成员可以是实际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; // 指定奇偶校验使能。若此成员为1,允许奇偶校验检查
       …
    BYTE ByteSize; // 通信字节位数,4—8
    BYTE Parity; //指定奇偶校验方法。此成员可以有下列值:
    EVENPARITY 偶校验     NOPARITY 无校验
    MARKPARITY 标记校验   ODDPARITY 奇校验
    BYTE StopBits; //指定停止位的位数。此成员可以有下列值:
    ONESTOPBIT 1位停止位   TWOSTOPBITS 2位停止位
    ONE5STOPBITS   1.5位停止位
       ………
      } DCB;
    winbase.h文件中定义了以上用到的常量。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函数可以获得COM口的设备控制块,从而获得相关参数: BOOL GetCommState(
       HANDLE hFile, //标识通讯端口的句柄
       LPDCB lpDCB //指向一个设备控制块(DCB结构)的指针
      );
    SetCommState函数设置COM口的设备控制块:
    BOOL SetCommState(
       HANDLE hFile,
       LPDCB lpDCB
      );

      除了在BCD中的设置外,程序一般还需要设置I/O缓冲区的大小和超时。Windows用I/O缓冲区来暂存串口输入和输出的数据。如果通信的速率较高,则应该设置较大的缓冲区。调用SetupComm函数可以设置串行口的输入和输出缓冲区的大小。 BOOL SetupComm(

        HANDLE hFile, // 通信设备的句柄
        DWORD dwInQueue, // 输入缓冲区的大小(字节数)
        DWORD dwOutQueue // 输出缓冲区的大小(字节数)
       );

      在用ReadFile和WriteFile读写串行口时,需要考虑超时问题。超时的作用是在指定的时间内没有读入或发送指定数量的字符,ReadFile或WriteFile的操作仍然会结束。
      要查询当前的超时设置应调用GetCommTimeouts函数,该函数会填充一个COMMTIMEOUTS结构。调用SetCommTimeouts可以用某一个COMMTIMEOUTS结构的内容来设置超时。
      读写串口的超时有两种:间隔超时和总超时。间隔超时是指在接收时两个字符之间的最大时延。总超时是指读写操作总共花费的最大时间。写操作只支持总超时,而读操作两种超时均支持。用COMMTIMEOUTS结构可以规定读写操作的超时。
    COMMTIMEOUTS结构的定义为: typedef struct _COMMTIMEOUTS {  
        DWORD ReadIntervalTimeout; //读间隔超时
        DWORD ReadTotalTimeoutMultiplier; //读时间系数
        DWORD ReadTotalTimeoutConstant; //读时间常量
        DWORD WriteTotalTimeoutMultiplier; // 写时间系数
        DWORD WriteTotalTimeoutConstant; //写时间常量
    } COMMTIMEOUTS,*LPCOMMTIMEOUTS;

    COMMTIMEOUTS结构的成员都以毫秒为单位。总超时的计算公式是:
    总超时=时间系数×要求读/写的字符数+时间常量
    例如,要读入10个字符,那么读操作的总超时的计算公式为:
    读总超时=ReadTotalTimeoutMultiplier×10+ReadTotalTimeoutConstant
    可以看出:间隔超时和总超时的设置是不相关的,这可以方便通信程序灵活地设置各种超时。

    如果所有写超时参数均为0,那么就不使用写超时。如果ReadIntervalTimeout为0,那么就不使用读间隔超时。如果ReadTotalTimeoutMultiplier 和 ReadTotalTimeoutConstant 都为0,则不使用读总超时。如果读间隔超时被设置成MAXDWORD并且读时间系数和读时间常量都为0,那么在读一次输入缓冲区的内容后读操作就立即返回,而不管是否读入了要求的字符。
      在用重叠方式读写串口时,虽然ReadFile和WriteFile在完成操作以前就可能返回,但超时仍然是起作用的。在这种情况下,超时规定的是操作的完成时间,而不是ReadFile和WriteFile的返回时间。
    配置串口的示例代码:  SetupComm(hCom,1024,1024); //输入缓冲区和输出缓冲区的大小都是1024

     COMMTIMEOUTS TimeOuts;
     //设定读超时
     TimeOuts.ReadIntervalTimeout=1000;
     TimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier=500;
     TimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant=5000;
     //设定写超时
     TimeOuts.WriteTotalTimeoutMultiplier=500;
     TimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant=2000;
     SetCommTimeouts(hCom,&TimeOuts); //设置超时

     DCB dcb;
     GetCommState(hCom,&dcb);
     dcb.BaudRate=9600; //波特率为9600
     dcb.ByteSize=8; //每个字节有8位
     dcb.Parity=NOPARITY; //无奇偶校验位
     dcb.StopBits=TWOSTOPBITS; //两个停止位
     SetCommState(hCom,&dcb);

     PurgeComm(hCom,PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR);

    在读写串口之前,还要用PurgeComm()函数清空缓冲区,该函数原型: BOOL PurgeComm(

        HANDLE hFile, //串口句柄
        DWORD dwFlags // 需要完成的操作
       ); 

    参数dwFlags指定要完成的操作,可以是下列值的组合: PURGE_TXABORT   中断所有写操作并立即返回,即使写操作还没有完成。
    PURGE_RXABORT   中断所有读操作并立即返回,即使读操作还没有完成。
    PURGE_TXCLEAR   清除输出缓冲区
    PURGE_RXCLEAR   清除输入缓冲区

    (3)、读写串口
    我们使用ReadFile和WriteFile读写串口,下面是两个函数的声明:

    BOOL ReadFile(

        HANDLE hFile, //串口的句柄
       
        // 读入的数据存储的地址,
        // 即读入的数据将存储在以该指针的值为首地址的一片内存区
        LPVOID lpBuffer, 
        DWORD nNumberOfBytesToRead, // 要读入的数据的字节数
       
        // 指向一个DWORD数值,该数值返回读操作实际读入的字节数
        LPDWORD lpNumberOfBytesRead, 
       
        // 重叠操作时,该参数指向一个OVERLAPPED结构,同步操作时,该参数为NULL。
        LPOVERLAPPED lpOverlapped  
       ); 
    BOOL WriteFile(

        HANDLE hFile, //串口的句柄
       
        // 写入的数据存储的地址,
        // 即以该指针的值为首地址的nNumberOfBytesToWrite
        // 个字节的数据将要写入串口的发送数据缓冲区。
        LPCVOID lpBuffer, 
       
        DWORD nNumberOfBytesToWrite, //要写入的数据的字节数
       
        // 指向指向一个DWORD数值,该数值返回实际写入的字节数
        LPDWORD lpNumberOfBytesWritten, 
       
        // 重叠操作时,该参数指向一个OVERLAPPED结构,
        // 同步操作时,该参数为NULL。
        LPOVERLAPPED lpOverlapped  
       );

      在用ReadFile和WriteFile读写串口时,既可以同步执行,也可以重叠执行。在同步执行时,函数直到操作完成后才返回。这意味着同步执行时线程会被阻塞,从而导致效率下降。在重叠执行时,即使操作还未完成,这两个函数也会立即返回,费时的I/O操作在后台进行。
      ReadFile和WriteFile函数是同步还是异步由CreateFile函数决定,如果在调用CreateFile创建句柄时指定了FILE_FLAG_OVERLAPPED标志,那么调用ReadFile和WriteFile对该句柄进行的操作就应该是重叠的;如果未指定重叠标志,则读写操作应该是同步的。ReadFile和WriteFile函数的同步或者异步应该和CreateFile函数相一致。
      ReadFile函数只要在串口输入缓冲区中读入指定数量的字符,就算完成操作。而WriteFile函数不但要把指定数量的字符拷入到输出缓冲区,而且要等这些字符从串行口送出去后才算完成操作。
      如果操作成功,这两个函数都返回TRUE。需要注意的是,当ReadFile和WriteFile返回FALSE时,不一定就是操作失败,线程应该调用GetLastError函数分析返回的结果。例如,在重叠操作时如果操作还未完成函数就返回,那么函数就返回FALSE,而且GetLastError函数返回ERROR_IO_PENDING。这说明重叠操作还未完成。

    同步方式读写串口比较简单,下面先例举同步方式读写串口的代码: //同步读串口
    char str[100];
    DWORD wCount;//读取的字节数
    BOOL bReadStat;
    bReadStat=ReadFile(hCom,str,100,&wCount,NULL);
    if(!bReadStat)
    {
     AfxMessageBox("读串口失败!");
     return FALSE;
    }
    return TRUE;

    //同步写串口

     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("写串口失败!");
     }
     PurgeComm(hCom, PURGE_TXABORT|
      PURGE_RXABORT|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR);

    在重叠操作时,操作还未完成函数就返回。

      重叠I/O非常灵活,它也可以实现阻塞(例如我们可以设置一定要读取到一个数据才能进行到下一步操作)。有两种方法可以等待操作完成:一种方法是用象WaitForSingleObject这样的等待函数来等待OVERLAPPED结构的hEvent成员;另一种方法是调用GetOverlappedResult函数等待,后面将演示说明。
    下面我们先简单说一下OVERLAPPED结构和GetOverlappedResult函数:
    OVERLAPPED结构
    OVERLAPPED结构包含了重叠I/O的一些信息,定义如下: typedef struct _OVERLAPPED { // o 
        DWORD  Internal;
        DWORD  InternalHigh;
        DWORD  Offset;
        DWORD  OffsetHigh;
        HANDLE hEvent;
    } OVERLAPPED;

      在使用ReadFile和WriteFile重叠操作时,线程需要创建OVERLAPPED结构以供这两个函数使用。线程通过OVERLAPPED结构获得当前的操作状态,该结构最重要的成员是hEvent。hEvent是读写事件。当串口使用异步通讯时,函数返回时操作可能还没有完成,程序可以通过检查该事件得知是否读写完毕。
      当调用ReadFile, WriteFile 函数的时候,该成员会自动被置为无信号状态;当重叠操作完成后,该成员变量会自动被置为有信号状态。 GetOverlappedResult函数
    BOOL GetOverlappedResult(
        HANDLE hFile, // 串口的句柄 
       
        // 指向重叠操作开始时指定的OVERLAPPED结构
        LPOVERLAPPED lpOverlapped, 
       
        // 指向一个32位变量,该变量的值返回实际读写操作传输的字节数。
        LPDWORD lpNumberOfBytesTransferred, 
       
        // 该参数用于指定函数是否一直等到重叠操作结束。
        // 如果该参数为TRUE,函数直到操作结束才返回。
        // 如果该参数为FALSE,函数直接返回,这时如果操作没有完成,
        // 通过调用GetLastError()函数会返回ERROR_IO_INCOMPLETE。
        BOOL bWait  
       ); 

    该函数返回重叠操作的结果,用来判断异步操作是否完成,它是通过判断OVERLAPPED结构中的hEvent是否被置位来实现的。

    异步读串口的示例代码: 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函数返回FALSE
    {
     if(GetLastError()==ERROR_IO_PENDING)
     //GetLastError()函数返回ERROR_IO_PENDING,表明串口正在进行读操作 
     {
      WaitForSingleObject(m_osRead.hEvent,2000);
      //使用WaitForSingleObject函数等待,直到读操作完成或延时已达到2秒钟
      //当串口读操作进行完毕后,m_osRead的hEvent事件会变为有信号
      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;

      对以上代码再作简要说明:在使用ReadFile 函数进行读操作前,应先使用ClearCommError函数清除错误。ClearCommError函数的原型如下: BOOL ClearCommError(

        HANDLE hFile, // 串口句柄
        LPDWORD lpErrors, // 指向接收错误码的变量
        LPCOMSTAT lpStat // 指向通讯状态缓冲区
       ); 

    该函数获得通信错误并报告串口的当前状态,同时,该函数清除串口的错误标志以便继续输入、输出操作。
    参数lpStat指向一个COMSTAT结构,该结构返回串口状态信息。 COMSTAT结构 COMSTAT结构包含串口的信息,结构定义如下: 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;

    本文只用到了cbInQue成员变量,该成员变量的值代表输入缓冲区的字节数。

      最后用PurgeComm函数清空串口的输入输出缓冲区。
      这段代码用WaitForSingleObject函数来等待OVERLAPPED结构的hEvent成员,下面我们再演示一段调用GetOverlappedResult函数等待的异步读串口示例代码:

    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函数返回FALSE
     {
      if(GetLastError()==ERROR_IO_PENDING)
      {
       GetOverlappedResult(hCom,
        &m_osRead,&dwBytesRead,TRUE);
               // GetOverlappedResult函数的最后一个参数设为TRUE,
               //函数会一直等待,直到读操作完成或由于错误而返回。

       return dwBytesRead;
      }
      return 0;
     }
     return dwBytesRead;

    异步写串口的示例代码: char buffer[1024];
    DWORD dwBytesWritten=1024;
     DWORD dwErrorFlags;
     COMSTAT ComStat;
    OVERLAPPED m_osWrite;
     BOOL bWriteStat;

     bWriteStat=WriteFile(hCom,buffer,dwBytesWritten,
      &dwBytesWritten,&m_OsWrite);
     if(!bWriteStat)
     {
      if(GetLastError()==ERROR_IO_PENDING)
      {
       WaitForSingleObject(m_osWrite.hEvent,1000);
       return dwBytesWritten;
      }
      return 0;
     }
     return dwBytesWritten;

    (4)、关闭串口
      利用API函数关闭串口非常简单,只需使用CreateFile函数返回的句柄作为参数调用CloseHandle即可:

    BOOL CloseHandle(
        HANDLE hObject; //handle to object to close
    );

    串口编程的一个实例
      为了让您更好地理解串口编程,下面我们分别编写两个例程(见附带的源码部分),这两个例程都实现了工控机与百特显示仪表通过RS485接口进行的串口通信。其中第一个例程采用同步串口操作,第二个例程采用异步串口操作。
      我们只介绍软件部分,RS485接口接线方法不作介绍,感兴趣的读者可以查阅相关资料。

    例程1

      打开VC++6.0,新建基于对话框的工程RS485Comm,在主对话框窗口IDD_RS485COMM_DIALOG上添加两个按钮,ID分别为IDC_SEND和IDC_RECEIVE,标题分别为“发送”和“接收”;添加一个静态文本框IDC_DISP,用于显示串口接收到的内容。

    在RS485CommDlg.cpp文件中添加全局变量:

    HANDLE hCom;  //全局变量,串口句柄

    在RS485CommDlg.cpp文件中的OnInitDialog()函数添加如下代码:  // TODO: Add extra initialization here
     hCom=CreateFile("COM1",//COM1口
      GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, //允许读和写
      0, //独占方式
      NULL,
      OPEN_EXISTING, //打开而不是创建
      0, //同步方式
      NULL);
     if(hCom==(HANDLE)-1)
     {
      AfxMessageBox("打开COM失败!");
      return FALSE;
     }

     SetupComm(hCom,100,100); //输入缓冲区和输出缓冲区的大小都是1024

     COMMTIMEOUTS TimeOuts;
     //设定读超时
     TimeOuts.ReadIntervalTimeout=MAXDWORD;
     TimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier=0;
     TimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant=0;
     //在读一次输入缓冲区的内容后读操作就立即返回,
     //而不管是否读入了要求的字符。


     //设定写超时
     TimeOuts.WriteTotalTimeoutMultiplier=100;
     TimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant=500;
     SetCommTimeouts(hCom,&TimeOuts); //设置超时

     DCB dcb;
     GetCommState(hCom,&dcb);
     dcb.BaudRate=9600; //波特率为9600
     dcb.ByteSize=8; //每个字节有8位
     dcb.Parity=NOPARITY; //无奇偶校验位
     dcb.StopBits=TWOSTOPBITS; //两个停止位
     SetCommState(hCom,&dcb);

     PurgeComm(hCom,PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR);

    分别双击IDC_SEND按钮和IDC_RECEIVE按钮,添加两个按钮的响应函数: void CRS485CommDlg::OnSend()
    {
     // TODO: Add your control notification handler code here
     // 在此需要简单介绍百特公司XMA5000的通讯协议:
     //该仪表RS485通讯采用主机广播方式通讯。
     //串行半双工,帧11位,1个起始位(0),8个数据位,2个停止位(1)
     //如:读仪表显示的瞬时值,主机发送:DC1 AAA BB ETX
     //其中:DC1是标准ASCII码的一个控制符号,码值为11H(十进制的17)
     //在XMA5000的通讯协议中,DC1表示读瞬时值
     //AAA是从机地址码,也就是XMA5000显示仪表的通讯地址
     //BB为通道号,读瞬时值时该值为01
     //ETX也是标准ASCII码的一个控制符号,码值为03H
     //在XMA5000的通讯协议中,ETX表示主机结束符

     char lpOutBuffer[7];
     memset(lpOutBuffer,''/0'',7); //前7个字节先清零
     lpOutBuffer[0]=''/x11'';  //发送缓冲区的第1个字节为DC1
     lpOutBuffer[1]=''0'';  //第2个字节为字符0(30H)
     lpOutBuffer[2]=''0''; //第3个字节为字符0(30H)
     lpOutBuffer[3]=''1''; // 第4个字节为字符1(31H)
     lpOutBuffer[4]=''0''; //第5个字节为字符0(30H)
     lpOutBuffer[5]=''1''; //第6个字节为字符1(31H)
     lpOutBuffer[6]=''/x03''; //第7个字节为字符ETX
     //从该段代码可以看出,仪表的通讯地址为001 
     DWORD dwBytesWrite=7;
     COMSTAT ComStat;
     DWORD dwErrorFlags;
     BOOL bWriteStat;
     ClearCommError(hCom,&dwErrorFlags,&ComStat);
     bWriteStat=WriteFile(hCom,lpOutBuffer,dwBytesWrite,& dwBytesWrite,NULL);
     if(!bWriteStat)
     {
      AfxMessageBox("写串口失败!");
     }

    }
    void CRS485CommDlg::OnReceive()
    {
     // TODO: Add your control notification handler code here

     char str[100];
     memset(str,''/0'',100);
     DWORD wCount=100;//读取的字节数
     BOOL bReadStat;
     bReadStat=ReadFile(hCom,str,wCount,&wCount,NULL);
     if(!bReadStat)
      AfxMessageBox("读串口失败!");
     PurgeComm(hCom, PURGE_TXABORT|
      PURGE_RXABORT|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR);
     m_disp=str;
     UpdateData(FALSE);
     
    }

    您可以观察返回的字符串,其中有和仪表显示值相同的部分,您可以进行相应的字符串操作取出仪表的显示值。
    打开ClassWizard,为静态文本框IDC_DISP添加CString类型变量m_disp,同时添加WM_CLOSE的相应函数: void CRS485CommDlg::OnClose()
    {
     // TODO: Add your message handler code here and/or call default
        CloseHandle(hCom); //程序退出时关闭串口
     CDialog::OnClose();
    }

    程序的相应部分已经在代码内部作了详细介绍。连接好硬件部分,编译运行程序,细心体会串口同步操作部分。
    例程2

      打开VC++6.0,新建基于对话框的工程RS485Comm,在主对话框窗口IDD_RS485COMM_DIALOG上添加两个按钮,ID分别为IDC_SEND和IDC_RECEIVE,标题分别为“发送”和“接收”;添加一个静态文本框IDC_DISP,用于显示串口接收到的内容。在RS485CommDlg.cpp文件中添加全局变量:

    HANDLE hCom; //全局变量,
    串口句柄在RS485CommDlg.cpp文件中的OnInitDialog()函数添加如下代码:

     hCom=CreateFile("COM1",//COM1口
      GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, //允许读和写
      0, //独占方式
      NULL,
      OPEN_EXISTING, //打开而不是创建
      FILE_ATTRIBUTE_NORMAL|FILE_FLAG_OVERLAPPED, //重叠方式
      NULL);
     if(hCom==(HANDLE)-1)
     {
      AfxMessageBox("打开COM失败!");
      return FALSE;
     }

     SetupComm(hCom,100,100); //输入缓冲区和输出缓冲区的大小都是100

     COMMTIMEOUTS TimeOuts;
     //设定读超时
     TimeOuts.ReadIntervalTimeout=MAXDWORD;
     TimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier=0;
     TimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant=0;
     //在读一次输入缓冲区的内容后读操作就立即返回,
     //而不管是否读入了要求的字符。


     //设定写超时
     TimeOuts.WriteTotalTimeoutMultiplier=100;
     TimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant=500;
     SetCommTimeouts(hCom,&TimeOuts); //设置超时

     DCB dcb;
     GetCommState(hCom,&dcb);
     dcb.BaudRate=9600; //波特率为9600
     dcb.ByteSize=8; //每个字节有8位
     dcb.Parity=NOPARITY; //无奇偶校验位
     dcb.StopBits=TWOSTOPBITS; //两个停止位
     SetCommState(hCom,&dcb);

     PurgeComm(hCom,PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR);

    分别双击IDC_SEND按钮和IDC_RECEIVE按钮,添加两个按钮的响应函数: void CRS485CommDlg::OnSend()
    {
     // TODO: Add your control notification handler code here
     OVERLAPPED m_osWrite;
     memset(&m_osWrite,0,sizeof(OVERLAPPED));
     m_osWrite.hEvent=CreateEvent(NULL,TRUE,FALSE,NULL);


     char lpOutBuffer[7];
     memset(lpOutBuffer,''/0'',7);
     lpOutBuffer[0]=''/x11'';
     lpOutBuffer[1]=''0'';
     lpOutBuffer[2]=''0'';
     lpOutBuffer[3]=''1'';
     lpOutBuffer[4]=''0'';
     lpOutBuffer[5]=''1'';
     lpOutBuffer[6]=''/x03'';
     
     DWORD dwBytesWrite=7;
     COMSTAT ComStat;
     DWORD dwErrorFlags;
     BOOL bWriteStat;
     ClearCommError(hCom,&dwErrorFlags,&ComStat);
     bWriteStat=WriteFile(hCom,lpOutBuffer,
      dwBytesWrite,& dwBytesWrite,&m_osWrite);

     if(!bWriteStat)
     {
      if(GetLastError()==ERROR_IO_PENDING)
      {
       WaitForSingleObject(m_osWrite.hEvent,1000);
      }
     }

    }

    void CRS485CommDlg::OnReceive()
    {
     // TODO: Add your control notification handler code here
     OVERLAPPED m_osRead;
     memset(&m_osRead,0,sizeof(OVERLAPPED));
     m_osRead.hEvent=CreateEvent(NULL,TRUE,FALSE,NULL);

     COMSTAT ComStat;
     DWORD dwErrorFlags;
     
     char str[100];
     memset(str,''/0'',100);
     DWORD dwBytesRead=100;//读取的字节数
     BOOL bReadStat;

     ClearCommError(hCom,&dwErrorFlags,&ComStat);
     dwBytesRead=min(dwBytesRead, (DWORD)ComStat.cbInQue);
     bReadStat=ReadFile(hCom,str,
      dwBytesRead,&dwBytesRead,&m_osRead);
     if(!bReadStat)
     {
      if(GetLastError()==ERROR_IO_PENDING)
         //GetLastError()函数返回ERROR_IO_PENDING,表明串口正在进行读操作
      {
       WaitForSingleObject(m_osRead.hEvent,2000);
          //使用WaitForSingleObject函数等待,直到读操作完成或延时已达到2秒钟
          //当串口读操作进行完毕后,m_osRead的hEvent事件会变为有信号
      }
     }

     PurgeComm(hCom, PURGE_TXABORT|
      PURGE_RXABORT|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR);
     m_disp=str;
     UpdateData(FALSE);
    }

    打开ClassWizard,为静态文本框IDC_DISP添加CString类型变量m_disp,同时添加WM_CLOSE的相应函数:

    void CRS485CommDlg::OnClose()
    {
     // TODO: Add your message handler code here and/or call default
        CloseHandle(hCom); //程序退出时关闭串口
     CDialog::OnClose();
    }

    您可以仔细对照这两个例程,细心体会串口同步操作和异步操作的区别。
    好了,就到这吧,祝您好运。

     

     

    三:这部分摘自csdn的一篇论坛提问

     

    同步时ReadFile会死等,但是异步的WaitForSingleObject不也会造成死等,这两种操作如果放在同一线程中有何区别呢?

     

    如果你只强调在一个线程中使用的效果
    那一样
    就像用菜刀砍死一个人和用原子弹炸死一个人
    从杀死一个人的角度
    菜刀和原子弹没有区别

     

    同步状态下时ReadFile这个函数只有等到读完之后才会返回,这就相当于阻塞了。
    异步状态下不是,对于ReadFileEx来说,当读写工作完成之后,会自动调用
    BOOL ReadFileEx(
      HANDLE hFile,
      LPVOID lpBuffer,
      DWORD nNumberOfBytesToRead,
      LPOVERLAPPED lpOverlapped,
      LPOVERLAPPED_COMPLETION_ROUTINE lpCompletionRoutine
    );
    中由第五个参数指定的回调函数。

     

    如果像你上面所说的,那确实是同步和异步的差别,但是看到大部分没有用这种,而且用wait,所以我认为用wait跟同步没有什么区别

     

    刚才看了一下,确实有用ReadFile加WaitFor...函数配合来完成异步读写的。不过这也没有什么问题啊,异步读写调用ReadFile时也是一调用即返回,至于要用WaitF...函数等待那是逻辑上的需求。
    我个人感觉用回调函数应该更合理一些。

     

    我认为应该也是这样才对,可似乎网上资料都是wait,真是奇怪,难道大家用异步都是这样用不觉得有问题

     

    异步的好处很多,当系统出现异常时,异步方式会更好的控制局面

     响应消息1    //来数据了

    ReadFile -> 处理数据(存盘,转发........)

    响应消息2

    消息1和消息2相差time1
    处理数据平均需要time2

    如果time1>time2,怎么写都可以
    如果time1<time2 使用异步方式很有必要

     

    不排除有这可能,但如果你用了time1<time2,你确定能保证time1<time2吗,我想很少有人用这个的同时心里很有把握。

     

    并不是用了time1<time2,,,,处理数据的时间只有你自己知道啊

    如果个别数据处理很费时,你就必须采用异步方式 ,并且要新开个线程,新建buf来处理数据,这样才能一边接收一边处理

    如果处理数据的时间相对于接收时间间隔来说可以忽略不计,直接处理就行了

     

    我经常这样使用,开一线程同步ReadFile,读取到后放在某个缓冲区,另开线程解析(前提是通讯协议加帧头和帧尾),但是遇到应答方式通讯的协议的话,这种处理应该不是很合理,但如果同一线程中用异步WaitForSingleObject似乎跟同步区别不大。用回调肯定是个好办法

     

    总结下:我个人理解,首先在底层通信上的不同导致在编程时有异步和同步的选择;其次异步通信旨在让函数运行更灵活(回调是一种体现,利用空闲时间做解析操作也是一种体现),具体还要自己编程运用到才能更好的理解。

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    同步电动机与异步电动机

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    原理:

    同步电机就是靠励磁电流运行的,如果没有励磁,电机就是异步的。励磁是加在转子上的直流系统,它的旋转速度和极性与定子是一致的,如果励磁出现问题,电动机就会失步,调整不过来,触发保护“励磁故障”电动机跳闸说的白一点,励磁电流就是同步电机转子中流过的电流(有了这个电流,使转子相当于一个电磁铁,有N极和S极),在正常运行时,这个电流是由外部加在转子上的直流电压产生的。以前这个直流电压是由直流电动机供给,现在大多是由可控硅整流后供给。我们通常把可控硅整流系统称为励磁装置。

    直线异步电动机的结构主要包括定子、动子和直线运动的支撑轮三部分。为了保证在行程范围内定子和动子之间具有良好的电磁场耦合,定子和动子的铁心长度不等。定子可制成短定子和长定子两种形式。由于长定子结构成本高、运行费用高,所以很少采用。直线电动机与旋转磁场一样,定子铁心也是由硅钢片叠成,表面开有齿槽;槽中嵌有三相、两相或单相绕组;单相直线异步电动机可制成罩极式,也可通过电容移相。直线异步电动机的动子有三种形式:

    (1)磁性动子动子是由导磁材料制成(钢板),既起磁路作用,又作为笼型动子起导电作用。

    (2)非磁性动子,动子是由非磁性材料(铜)制成,主要起导电作用,这种形式电动机的气隙较大,励磁电流及损耗大。

    (3)动子导磁材料表面覆盖一层导电材料,导磁材料只作为磁路导磁作用;覆盖导电材料作笼型绕组。

    因磁性动子的直线异步电动机结构简单,动子不仅作为导磁、导电体,甚至可以作为结构部件,其应用前景广阔。

    异步机就是电机的转子转动的速度与定子所产生的旋转磁场的旋转速度不一致,有一个差值(不同步)。我们叫转差。这个转差与定子所产生的旋转磁场的转速的比率叫转差率。

    同步机与异步机的区别在于:

    从供电方面说,异步机只是在定子侧加上电压(也有转子上加电压的),而同步机要在定子和转子上都加上电压。也就是说异步机是单边励磁,同步机是双边励磁。从转速方面说,异步机的转速只与负荷大小有关(当然有一定的范围),而同步机的转速只与电网的频率有关。从结构上说,同步电机与异步机转子的构造也不一样。异步机的转子是有夕钢片和铝条(或夕钢片和线圈组成),而同步机一般由数块磁钢和线圈组成(也有隐极式的不太一样)。当然还有许多差别,如工艺要求、设计问题等等,我也说不全,请共同探讨。

    在电机设计上,交流异步电机的转子一般为鼠笼型的,还有绕线型的,定子上绕组也有不同的绕制方法。而同步电机设计上定子转子可能都是绕线的。

    电机的工作上,同步电机工作时,电机的转子通入直流电,产生类似永磁体产生的磁场,而定子上通入三相交流电,此时定子随磁场变化同步旋转,转速n=60f/p,这里f是电源频率,p是电机的极对数。异步电机工作时候,只有定子通电(三相交流电),转子由于受到感应电流产生磁场(原理同变压器),由于是感应电流,所以,产生磁场旋转时候要滞后定子磁场一个角度,在定子侧看,是定子磁场拖动转子旋转。转速要低于同步转速,所以就称之为异步电机。

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    直线异步电动机的工作原理和旋转式异步电动机一样,定子绕组与交流电源相连接,通以多相交流电流后,则在气隙中产生一个平稳的行波磁场(当旋转磁场半径很大时,就成了直线运动的行波磁场)。该磁场沿气隙作直线运动,同时,在动子导体中感应出电动势,并产生电流,这个电流与行波磁场相互作用产生异步推动力,使动子沿行波方向作直线运动。若把直线异步电动机定子绕组中电源相序改变一下,则行波磁场移动方向也会反过来,根据这一原理,可使直线异步电动机作往复直线运动。

    直线异步电动机主要用于功率较大场合的直线运动机构,如门自动开闭装置,起吊、传递和升降的机械设备,驱动车辆,尤其是用于高速和超速运输等。由于牵引力或推动力可直接产生,不需要中间连动部分,没有摩擦,无噪声,无转子发热,不受离心力影响等问题。因此,其应用将越来越广。直线同步电动机由于性能优越,应用场合与直线异步电动机相同,有取代趋势。直线步进电动机应用于数控绘图仪、记录仪、数控制图机、数控裁剪机、磁盘存储器、精密定位机构等设备中。

    同步式(次级为永久磁钢)由于效率高、推力密度大、可控性好等优点,尽管其对隔磁防尘要求较高和装配较困难,现在也已成为机床用直线电机的主流。

    步进电机和交流伺服电机性能比较

    步进电机是一种离散运动的装置,它和现代数字控制技术有着本质的联系。在目前国内的数字控制系统中,步进电机的应用十分广泛。随着全数字式交流伺服系统的出现,交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。为了适应数字控制的发展趋势,运动控制系统中大多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。虽然两者在控制方式上相似(脉冲串和方向信号),但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。现就二者的使用性能作一比较。

    一、控制精度不同

    两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、1.8°,五相混合式步进电机步距角一般为0.72°、0.36°。也有一些高性能的步进电机步距角更小。如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机,其步距角为0.09°;德国百格拉公司(BERGERLAHR)生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°,兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。

    交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。以松下全数字式交流伺服电机为例,对于带标准2500线编码器的电机而言,由于驱动器内部采用了四倍频技术,其脉冲当量为360°/10000=0.036°。对于带17位编码器的电机而言,驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈,即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。

    二、低频特性不同

    步进电机在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关,一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当步进电机工作在低速时,一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象,比如在电机上加阻尼器,或驱动器上采用细分技术等。

    交流伺服电机运转非常平稳,即使在低速时也不会出现振动现象。交流伺服系统具有共振抑制功能,可涵盖机械的刚性不足,并且系统内部具有频率解析机能(FFT),可检测出机械的共振点,便于系统调整。

    三、矩频特性不同

    步进电机的输出力矩随转速升高而下降,且在较高转速时会急剧下降,所以其最高工作转速一般在300~600RPM。交流伺服电机为恒力矩输出,即在其额定转速(一般为2000RPM或3000RPM)以内,都能输出额定转矩,在额定转速以上为恒功率输出。

    四、过载能力不同

    步进电机一般不具有过载能力。交流伺服电机具有较强的过载能力。以松下交流伺服系统为例,它具有速度过载和转矩过载能力。其最大转矩为额定转矩的三倍,可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。步进电机因为没有这种过载能力,在选型时为了克服这种惯性力矩,往往需要选取较大转矩的电机,而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩,便出现了力矩浪费的现象。

    五、运行性能不同

    步进电机的控制为开环控制,启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象,停止时转速过高易出现过冲的现象,所以为保证其控制精度,应处理好升、降速问题。交流伺服驱动系统为闭环控制,驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样,内部构成位置环和速度环,一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象,控制性能更为可靠。

    六、速度响应性能不同

    步进电机从静止加速到工作转速(一般为每分钟几百转)需要200~400毫秒。交流伺服系统的加速性能较好,以松下MSMA400W交流伺服电机为例,从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒,可用于要求快速启停的控制场合。

    综上所述,交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。所以,在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素,选用适当的控制电机。

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    千次阅读 2019-12-13 13:45:04
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  • C++串口同步和异步的读取与串口设备编程-附件资源
  • Windows系统下串口通讯基础代码,非MFC,VS2010以上版本适用
  • 所以,要我请你吃饭就用同步的方法,要请我吃饭就用异步的方法,这样你可以省钱。--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------举个例子...
  • Windows 平台下,串口通信过程: 1. 同步读、写过程 2. 异步读、写过程
  • 同步: #include "com.h" #include"ascii.h" HANDLE open_com(TCHAR *name) { HANDLE m_hcom=CreateFile(name,GENERIC_WRITE|GENERIC_READ,0,NULL,OPEN_EXISTING, 0,NULL); if(m_hcom==INVALID_HANDLE_VALUE) {...
  • 实现windows下C++,串口异步通信。实时通信。一个简单的demo实现,并没有解析端还有发送端做一些业务处理。
  • UART的同步通信和异步通信 https://blog.csdn.net/chipsea_mltsum/article/details/83897924 STM32-USART同步异步串行通讯 https://wenku.baidu.com/view/fbd1844ad5d8d15abe23482fb4daa58da1111ccc.html ...
  • 主要介绍了C++ 线程(串行 并行 同步 异步)详解的相关资料,需要的朋友可以参考下
  • MFC串口异步同步通信实例源码.zip
  • 串口扫盲贴
  • 一般情况下,工控机各智能仪表通过RS485总线进行通信。RS485的通信方式是半双工的,只能由作为主节点的工控PC机依次轮询网络上的各智能控制单元子节点。每次通信都是由PC机通过串口向智能控制单元发布命令,智能...

空空如也

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串口异步和同步的区别