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  • 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...

    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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  • C++串口同步和异步的读取与串口设备编程

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    本文主要讲述如何对串口进行高效率的读写,当串口中数据到达时立即读取进行处理,以及如何将该方法运用到串口设备编程中。为了使得程序更加清晰文中的代码去除了异常处理的情况。文中加粗的文字相应的比较重要,需要...

    本文主要讲述如何对串口进行高效率的读写,当串口中数据到达时立即读取进行处理,以及如何将该方法运用到串口设备编程中。为了使得程序更加清晰文中的代码去除了异常处理的情况。文中加粗的文字相应的比较重要,需要多注意。当然文中会有错误,欢迎评论指正。


    文章中代码下载地址 http://pan.baidu.com/s/1pLsP9wB


    1、COM口WindowsAPI函数

    CreateFile("COM1", ...); //打开串口设备
    SetupComm      //设置串口发送接收缓存
    GetCommState //配置串口、设置波特率、停止位、校验位等待
    PurgeComm     //清空发送接收缓存
    SetCommTimeouts   //设置发送接收超时
    ClearCommError       //清除COM口错误、查询发送和 接收缓存中的字节数
    SetCommMask    //设置监听事件,设置后可以调用 WaitCommEvent  等待事件,若是以同步方式打开串口此函数会清除之前触发的事件
    WaitCommEvent  //等待监听事件: 当 SetCommMask  注册的事件到达则会立即返回,
                                 //如果是以同步方式打开串口需要调用 SetCommMask  清除事件,
                                 //否则再次调用 WaitCommEvent 会立即返回

    ReadFile(hCom, ReadBuf, ReadLen, &ReadSize, NULL) //读取缓存, 当缓存中已有ReadLen个字节数据则立即返回,没有则会一直等到
                                                                                               // SetCommTimeouts  中设置的超时过去则反回。
    WriteFile  //写入数据

    以上函数具体介绍请参考微软官方文档MSDN 地址 https://msdn.microsoft.com/en-us/library/windows/desktop/aa363194(v=vs.85).aspx


    2、串口的读取

    读取串口时希望串口中一有数据则立即读取到结果并返回。不管是同步还是异步都有两种方式实现,都是一种利用WaitCommEvent 等待EV_RXCHAR事件,令一种利用ReadFile函数的特性( 当缓存中已有ReadLen个字节数据则立即返回)。
    WaitCommEvent 方法:则先注册EV_RXCHAR事件,如果读取缓存中有数据则会触发该事件,应用程序可以得到通知然后再调用ReadFile读取。
    ReadFile的方法:则需要先读取一个字节 ReadFile(hCom, buf, 1, &ReadSize, NULL),返回TRUE后则通过ClearCommError 查询有多少数据需要读取,然后再次调用ReadFile将其余的数据读取出来。

    由于同步方式打开串口时调用WaitCommEvent等待时,不能在其他线程调用WriteFile进行写入操作,且WaitCommEvent无超时参数所以该方法对于同步串口读取基本无实用价值。

    3、COM口同步读写


    由于通过ReadFile等待数据的读取方法

    打开并配置串口
    HANDLE InitCOM(LPCTSTR Port)
    {
    	HANDLE hCom = INVALID_HANDLE_VALUE;
    	hCom = CreateFile(Port, GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING,
    		0/*同步方式打开串口*/, NULL);
    	if (INVALID_HANDLE_VALUE == hCom)
    	{
    		return INVALID_HANDLE_VALUE;
    	}
    	SetupComm(hCom, 4096, 4096);//设置缓存
    	
    	DCB dcb;
    
    	GetCommState(hCom, &dcb);//设置串口
    	dcb.DCBlength = sizeof(dcb);
    	dcb.BaudRate = CBR_9600;
    	dcb.StopBits = ONESTOPBIT;
    	SetCommState(hCom, &dcb);
    
    	PurgeComm(hCom, PURGE_RXABORT|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR|PURGE_TXABORT);//清空缓存
    
    	COMMTIMEOUTS ct;
    	//设置读取超时时间,及ReadFlie最长等待时间
    	ct.ReadIntervalTimeout = 0;
    	ct.ReadTotalTimeoutConstant = 5000;
    	ct.ReadTotalTimeoutMultiplier = 500;
    
    	ct.WriteTotalTimeoutMultiplier = 500;
    	ct.WriteTotalTimeoutConstant = 5000;
    
    	SetCommTimeouts(hCom, &ct);//设置超时
    
    	return hCom;
    }
    


    数据读取
    bool ComRead(HANDLE hCom, LPBYTE buf, int &len)
    {
    	DWORD ReadSize = 0;
    	BOOL rtn = FALSE;
    
    	//设置读取1个字节数据,当缓存中有数据到达时则会立即返回,否则直到超时
    	rtn = ReadFile(hCom, buf, 1, &ReadSize, NULL);
    
    	//如果是超时rtn=true但是ReadSize=0,如果有数据到达,会读取一个字节ReadSize=1
    	if (rtn == TRUE && 1 == ReadSize)
    	{
    		DWORD Error;
    		COMSTAT cs = {0};
    		int ReadLen = 0;
    		//查询剩余多少字节未读取,存储于cs.cbInQue中
    		ClearCommError(hCom, &Error, &cs);
    		ReadLen = (cs.cbInQue > len) ? len : cs.cbInQue;
    		if (ReadLen > 0)
    		{
    			//由于之前等待时以读取一个字节,所欲buf+1
    			rtn = ReadFile(hCom, buf+1, ReadLen, &ReadSize, NULL);
    			len = 0;
    			if (rtn)
    			{
    				len = ReadLen + 1;
    			}
    		}
    	}
    	PurgeComm(hCom, PURGE_RXABORT|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR|PURGE_TXABORT);
    	return rtn != FALSE;
    }
    

    数据写入
    bool ComWrite(HANDLE hCom, LPBYTE buf, int &len)
    {
    	PurgeComm(hCom, PURGE_RXABORT|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR|PURGE_TXABORT);
    	BOOL rtn = FALSE;
    	DWORD WriteSize = 0;
    	rtn = WriteFile(hCom, buf, len, &WriteSize, NULL);
    
    	len = WriteSize;
    	return rtn != FALSE;
    }


    由于同步串口WaitCommEvent等待数据读取的方法基本无实用价值,所以不讨论。

    4、COM口异步读写

    因为异步读取是在后台进行,数据到达一般需要单独的线程等待,所以本文采用了一个类进行说明。

    WaitCommEvent等待数据读取的方法

    异步读取类声明
    class ComAsy
    {
    public: 
    	ComAsy();
    	~ComAsy();
    	bool InitCOM(LPCTSTR Port);//打开窗口
    	void UninitCOM(); //关闭串口并清理
    
    	//写入数据
    	bool ComWrite(LPBYTE buf, int &len);
    
    	//读取线程
    	static unsigned int __stdcall OnRecv(void*);
    
    private:
    	HANDLE m_hCom;
    	OVERLAPPED m_ovWrite;//用于写入数据
    	OVERLAPPED m_ovRead;//用于读取数据
    	OVERLAPPED m_ovWait;//用于等待数据
    	volatile bool m_IsOpen;//串口是否打开
    	HANDLE m_Thread;//读取线程句柄
    };

    ComAsy::ComAsy():
    			m_hCom(INVALID_HANDLE_VALUE),
    			m_IsOpen(false),
    			m_Thread(NULL)
    {
    	memset(&m_ovWait, 0, sizeof(m_ovWait));
    	memset(&m_ovWrite, 0, sizeof(m_ovWrite));
    	memset(&m_ovRead, 0, sizeof(m_ovRead));
    }
    
    ComAsy::~ComAsy()
    {
    	UninitCOM();
    }


    初始化并配置串口
    bool ComAsy::InitCOM(LPCTSTR Port)
    {
    	m_hCom = CreateFile(Port, GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING,
    		FILE_FLAG_OVERLAPPED|FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,//设置异步标识
    		NULL);
    	if (INVALID_HANDLE_VALUE == m_hCom)
    	{
    		return false;
    	}
    	SetupComm(m_hCom, 4096, 4096);//设置发送接收缓存
    
    	DCB dcb;
    	GetCommState(m_hCom, &dcb);
    	dcb.DCBlength = sizeof(dcb);
    	dcb.BaudRate = CBR_9600;
    	dcb.StopBits = ONESTOPBIT;
    	SetCommState(m_hCom, &dcb);//配置串口
    
    	PurgeComm(m_hCom, PURGE_RXABORT|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR|PURGE_TXABORT);
    
    	COMMTIMEOUTS ct;
    	ct.ReadIntervalTimeout = MAXDWORD;//读取无延时,因为有WaitCommEvent等待数据
    	ct.ReadTotalTimeoutConstant = 0;  //
    	ct.ReadTotalTimeoutMultiplier = 0;//
    
    	ct.WriteTotalTimeoutMultiplier = 500;
    	ct.WriteTotalTimeoutConstant = 5000;
    
    	SetCommTimeouts(m_hCom, &ct);
    
    	//创建事件对象
    	m_ovRead.hEvent = CreateEvent(NULL, false, false, NULL);
    	m_ovWrite.hEvent = CreateEvent(NULL, false, false, NULL);
    	m_ovWait.hEvent = CreateEvent(NULL, false, false, NULL);
    
    	SetCommMask(m_hCom, EV_ERR | EV_RXCHAR);//设置接受事件
    
    	//创建读取线程
    	m_Thread = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, &ComAsy::OnRecv, this, 0, NULL);
    	m_IsOpen = true;
    	return true;
    }
    

    写入数据,由于写入数据一般不会有太高的性能要求,所以异步写入时如果数据在后台写入,则会等待写入完成后再退出,此时相当于同步的写入。
    bool ComAsy::ComWrite(LPBYTE buf, int &len)
    {
    	BOOL rtn = FALSE;
    	DWORD WriteSize = 0;
    
    	PurgeComm(m_hCom, PURGE_TXCLEAR|PURGE_TXABORT);
    	m_ovWait.Offset = 0;
    	rtn = WriteFile(m_hCom, buf, len, &WriteSize, &m_ovWrite);
    
    	len = 0;
    	if (FALSE == rtn && GetLastError() == ERROR_IO_PENDING)//后台读取
    	{
    		//等待数据写入完成
    		if (FALSE == ::GetOverlappedResult(m_hCom, &m_ovWrite, &WriteSize, TRUE))
    		{
    			return false;
    		}
    	}
    
    	len = WriteSize;
    	return rtn != FALSE;
    }

    读取数据
    unsigned int __stdcall ComAsy::OnRecv( void* LPParam)
    {
    	ComAsy *obj = static_cast<ComAsy*>(LPParam);
    
    	DWORD WaitEvent = 0, Bytes = 0;
    	BOOL Status = FALSE;
    	BYTE ReadBuf[4096];
    	DWORD Error;
    	COMSTAT cs = {0};
    
    	while(obj->m_IsOpen)
    	{
    		WaitEvent = 0;
    		obj->m_ovWait.Offset = 0;
    		Status = WaitCommEvent(obj->m_hCom,&WaitEvent, &obj->m_ovWait );
    		//WaitCommEvent也是一个异步命令,所以需要等待
    		if (FALSE == Status && GetLastError() == ERROR_IO_PENDING)//
    		{
    			//如果缓存中无数据线程会停在此,如果hCom关闭会立即返回False
    			Status = GetOverlappedResult(obj->m_hCom, &obj->m_ovWait,  &Bytes, TRUE);
    		}
    		ClearCommError(obj->m_hCom, &Error, &cs);
    		if (TRUE == Status //等待事件成功
    			&& WaitEvent&EV_RXCHAR//缓存中有数据到达
    			&& cs.cbInQue > 0)//有数据
    		{
    			Bytes = 0;
    			obj->m_ovRead.Offset = 0;
    			memset(ReadBuf, 0, sizeof(ReadBuf));
    			//数据已经到达缓存区,ReadFile不会当成异步命令,而是立即读取并返回True
    			Status = ReadFile(obj->m_hCom, ReadBuf, sizeof(ReadBuf), &Bytes, &obj->m_ovRead);
    			if (Status != FALSE)
    			{
    				cout<<"Read:"<<(LPCSTR)ReadBuf<<"   Len:"<< Bytes<<endl;
    			}
    			PurgeComm(obj->m_hCom, PURGE_RXCLEAR|PURGE_RXABORT);
    		}
    
    	}
    	return 0;
    }
    

    关闭串口
    void ComAsy::UninitCOM()
    {
    	m_IsOpen = false;
    	if (INVALID_HANDLE_VALUE != m_hCom)
    	{
    		CloseHandle(m_hCom);
    		m_hCom = INVALID_HANDLE_VALUE;
    	}
    	if (NULL != m_ovRead.hEvent)
    	{
    		CloseHandle(m_ovRead.hEvent);
    		m_ovRead.hEvent = NULL;
    	}
    	if (NULL != m_ovWrite.hEvent)
    	{
    		CloseHandle(m_ovWrite.hEvent);
    		m_ovWrite.hEvent = NULL;
    	}
    	if (NULL != m_ovWait.hEvent)
    	{
    		CloseHandle(m_ovWait.hEvent);
    		m_ovWait.hEvent = NULL;
    	}
    	if (NULL != m_Thread)
    	{
    		WaitForSingleObject(m_Thread, 5000);//等待线程结束
    		CloseHandle(m_Thread);
    		m_Thread = NULL;
    	}
    }
    

    对于异步读取一般都采用WaitCommEvent的方式等待数据,采用ReadFile的方式等待数据也可以,只需要设置一个很大的超时时间,然后通过读取1个字节等待。

    5、串口设备开发

    一般的串口设备都是上位机发送一个命令设备返回命令执行的结果,同步窗口读取非常适合这种模式。一般先WriteFile发送一个命令,然后ReadFile读取结果。将超时参数设为设备动作返回需要的最长时间,这样就在发送命令后知道命令的执行结果。
    采用同步方式读取可以封装一个设备类,类的结构大致如下。
    class Device
    {
    public:
    	Device();
    	~Device();
    	bool Init(LPCTSTR Port, ...);
    	void UnInit();
    
    	bool Option1(LPCTSTR Param1,...)
    	{
    		m_cs.Lock();//每一个操作前先锁定设备
    		WriteFile(m_hCom, ...);//发送命令
    
    		ReadFile(m_hCom, ...);//获取命令结果
    		m_cs.Unlock();
    		return true;
    	}
    	bool Option2(LPCTSTR Param1,...);
    	//...
    
    
    	//查询状态线程,每隔一段时间查询一次状态,以便知道设备是否在线还是离线
    	static unsigned int __stdcall QueryStatus(void*);
    
    
    private:
    	HANDLE m_hCom;
    	bool m_IsOpen;
    	int m_DeviceStatus;
    
    	CCriticalSection m_cs;//
    
    	HANDLE m_ThreadStatus;
    };
    



    对于会主动向上抛数据的设备,采用异步的方式更为合适,因为异步方式会一直等待读取数据。





    ————————————————————————————————————————————————————————————————————————

    串口异步读取的另一种方法



    串口初始化, 与之前的异步方法一致,只是在设置超时是将ReadIntervalTimeout设置为2ms, 这样这样ReadFile异步读取时,会返回FALSE,并且GetLastError() == ERROR_IO_PENDING,然后调用GetOverlappedResult等待数据到达,如果有数据到达且时间超过2ms则会返回,否则会一直等待。
    串口未关闭的情况下,GetOverlappedResult返回需要两个条件,一是超时或者读取的字节以到达ReadFile中指定的字节数,二是有数据到达,只有同时两个条件满足才会返回。

    代码如下:
    初始化代码:
    bool ComAsy::InitCOM(LPCTSTR Port)
    {
    	m_hCom = CreateFile(Port, GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING,
    		FILE_FLAG_OVERLAPPED|FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,//设置异步标识
    		NULL);
    	if (INVALID_HANDLE_VALUE == m_hCom)
    	{
    		return false;
    	}
    	SetupComm(m_hCom, 4096, 4096);//设置发送接收缓存
    
    	DCB dcb;
    	GetCommState(m_hCom, &dcb);
    	dcb.DCBlength = sizeof(dcb);
    	dcb.BaudRate = CBR_9600;
    	dcb.StopBits = ONESTOPBIT;
    	SetCommState(m_hCom, &dcb);//配置串口
    
    	PurgeComm(m_hCom, PURGE_RXABORT|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR|PURGE_TXABORT);
    
    	COMMTIMEOUTS ct;
        //读取延时设为2ms,这样ReadFile异步读取时,会返回FALSE,并且GetLastError() == ERROR_IO_PENDING。
    	//如果设为MAXDWORD,ReadFile异步读取时,会返回TRUE
    	//然后调用GetOverlappedResult等待数据到达,如果有数据到达且时间超过2ms则会返回,否则会一直等待。
    	ct.ReadIntervalTimeout = 2;
    	ct.ReadTotalTimeoutConstant = 0;  //
    	ct.ReadTotalTimeoutMultiplier = 0;//
    
    	ct.WriteTotalTimeoutMultiplier = 500;
    	ct.WriteTotalTimeoutConstant = 5000;
    
    	SetCommTimeouts(m_hCom, &ct);
    
    	//创建事件对象
    	m_ovRead.hEvent = CreateEvent(NULL, false, false, NULL);
    	m_ovWrite.hEvent = CreateEvent(NULL, false, false, NULL);
    	m_ovWait.hEvent = CreateEvent(NULL, false, false, NULL);
    
    	SetCommMask(m_hCom, EV_ERR | EV_RXCHAR);//设置接受事件
    
    	//创建读取线程
    	m_Thread = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, &ComAsy::OnRecv, this, 0, NULL);
    	m_IsOpen = true;
    	return true;
    }
    



    读取线程代码:
    unsigned int __stdcall ComAsy::OnRecv( void* LPParam)
    {
    	ComAsy *obj = static_cast<ComAsy*>(LPParam);
    
    	DWORD Bytes = 0;
    	BOOL Status = FALSE;
    	BYTE ReadBuf[4096];
    	DWORD Error;
    	COMSTAT cs = {0};
    
    	while(obj->m_IsOpen)
    	{
    
    		ClearCommError(obj->m_hCom, &Error, &cs);
    
    		Bytes = 0;
    		obj->m_ovRead.Offset = 0;
    		memset(ReadBuf, 0, sizeof(ReadBuf));
    		Status = ReadFile(obj->m_hCom, ReadBuf, sizeof(ReadBuf), &Bytes, &obj->m_ovRead);
    		//数据已经到达缓存区,读取会立即返回,并返回True, 否则返回False
    		if (Status == FALSE && GetLastError() == ERROR_IO_PENDING)
    		{
    			//如果有数据到达 且 时间超过ReadIntervalTimeout则会返回,否则会一直等待
    			Status = GetOverlappedResult(obj->m_hCom, &obj->m_ovRead, &Bytes, TRUE);
    		}
    		if (FALSE != Status && Bytes > 0)
    		{
    			cout<<"Read:"<<(LPCSTR)ReadBuf<<"   Len:"<< Bytes<<endl;
    		}
    		PurgeComm(obj->m_hCom, PURGE_RXCLEAR|PURGE_RXABORT);
    
    	}
    
    	return 0;
    }
    

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  • 同步和异步串口

    2014-07-09 13:19:22
    异步传输是一种典型的基于字节的输入输出,指数据按每次一个字节进行传输,其传输速度低。 同步传输是把数据字节组合起来一起发送,这种组合称之为帧,其传输速度比异步传输快
  • 同步串口和异步串口区别及使用情况 所谓同步就是等读写操作完了才返回,异步就是一调用马上返回,会有专门的线程进行读写操作,读写完了会通知的。 一个会等待完成,一个不会,前者是同步:后者是异步: 在...

    同步串口和异步串口的区别及使用情况

     

    所谓同步就是等读写操作完了才返回,异步就是一调用马上返回,会有专门的线程进行读写操作,读写完了会通知的。

    一个会等待完成,一个不会,前者是同步:后者是异步:

    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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  • 同步:发送数据块给到另一端称之为同步,要求发送接收方的时钟必须一致。 异步:不发送数据块,而是一个一个字符发送。 全双工:两端都能同时接收发送。例如打电话。 半双工:两端只能接收或者发送,例如对讲机...

    同步:发送数据块给到另一端称之为同步,要求发送和接收方的时钟必须一致。
    异步:不发送数据块,而是一个一个字符发送。
    全双工:两端都能同时接收和发送。例如打电话。
    半双工:两端只能接收或者发送,例如对讲机。

    RS232串口为全双工模式。可在代码中设置同步或者异步。
    RS485串口为半双工模式。干扰较大,需要接一个终端电阻。(最近端和最远端都要接),
    RS485可以接成全双工模式,类似于RS422。

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空空如也

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串口同步和异步的区别