用VC 6.0實現串行通信的三種方法
中國科學院上海光學精密機械研究所(201800) 王穎
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前 言
---- 在實驗室和工業應用中，串口是常用的計算機與外部串行設備之間的數據傳輸通道，由
於串行通信方便易行，所以應用廣泛。依據不同的條件實現對串口的靈活編程控制是我們所需
要的。
----在光學鏡片鍍膜工藝中，用單片機進行多路溫度數據採集控制，採集結果以串行方式進
入主機，每隔10秒向主機發送一次採樣數據，主機向單片機發送相關的控制命令，實現串行數
據接收、處理、記錄、顯示，實時繪製曲線。串行通信程序開發環境爲 VC＋＋ 6.0。
Windows下串行通信
----與以往DOS下串行通信程序不同的是，Windows不提倡應用程序直接控制硬件，而是通過
Windows操作系統提供的設備驅動程序來進行數據傳遞。串行口在Win 32中是作爲文件來進行
處理的，而不是直接對端口進行操作，對於串行通信，Win 32 提供了相應的文件I/O函數與通
信函數，通過了解這些函數的使用，可以編制出符合不同需要的通信程序。
----與通信設備相關的結構有COMMCONFIG、 COMMPROP、COMMTIMEOUTS、COMSTAT、DCB、MOD
EMDEVCAPS、 MODEMSETTINGS共7個，與通信有關的Windows API函數共有26個，詳細說明可參
考 MSDN幫助文件。以下將結合實例，給出實現串行通信的三種方法。
實現串行通信的三種方法
----方法一：使用VC＋＋提供的串行通信控件 MSComm
----首先，在對話框中創建通信控件，若Control工具欄中缺少該控件，可通過菜單Project
→Add to Project→Components and Control插入即可，再將該控件從工具箱中拉到對話框中
。此時，你只需要關心控件提供的對 Windows 通信驅動程序的 API 函數的接口。換句話說，
只需要設置和監視MSComm控件的屬性和事件。
----在ClassWizard中爲新創建的通信控件定義成員對象（CMSComm m_Serial），通過該對象
便可以對串口屬性進行設置，MSComm 控件共有27 個屬性，這裏只介紹其中幾個常用屬性：
CommPort 設置並返回通信端口號，缺省爲
COM1。
Settings 以字符串的形式設置並返回波特
率、奇偶校驗、數據位、停止位。
PortOpen 設置並返回通信端口的狀態，也可
以打開和關閉端口。
Input 從接收緩衝區返回和刪除字符。
Output 向發送緩衝區寫一個字符串。
InputLen 設置每次Input讀入的字符個數，缺
省值爲0，表明讀取接收緩衝區中的全
部內容。
InBufferCount 返回接收緩衝區中已接收到的字符
數，將其置0可以清除接收緩衝區。
InputMode 定義Input屬性獲取數據的方式（爲
0：文本方式；爲1：二進制方式）。
----RThreshold 和 SThreshold 屬性，表示在 OnComm 事件發生之前，接收緩衝區或發送緩
衝區中可以接收的字符數。
---- 以下是通過設置控件屬性對串口進行初始化的實例：
BOOL CSampleDlg:: PortOpen()
{
BOOL m_Opened;
……
m_Serial.SetCommPort(2); //指定串口號
m_Serial.SetSettings(“4800,N,8,1");
//通信參數設置
m_Serial.SetInBufferSize(1024); //指定接收緩衝區大小
m_Serial.SetInBufferCount(0); //清空接收緩衝區
m_Serial.InputMode(1); //設置數據獲取方式
m_Serial.SetInputLen(0); //設置讀取方式
m_Opened=m_Serail.SetPortOpen(1);
//打開指定的串口
return m_Opened;
}
---- 打開所需串口後，需要考慮串口通信的時機。在接收或發送數據過程中，可能需要監視
並響應一些事件和錯誤，所以事件驅動是處理串行端口交互作用的一種非常有效的方法。使用
OnComm 事件和 CommEvent 屬性捕捉並檢查通信事件和錯誤的值。發生通信事件或錯誤時，
將觸發 OnComm 事件，CommEvent 屬性的值將被改變，應用程序檢查 CommEvent 屬性值並作
出相應的反應。在程序中用ClassWizard爲 CMSComm控件添加OnComm消息處理函數：
void CSampleDlg::OnComm()
{
……
switch(m_Serial.GetCommEvent())
{
case 2:
// 串行口數據接收，處理；
}
}
----方法二：在單線程中實現自定義的串口通信類
----控件簡單易用，但由於必須拿到對話框中使用，在一些需要在線程中實現通信的應用場
合，控件的使用顯得捉襟見肘。此時，若能夠按不同需要定製靈活的串口通信類將彌補控件的
不足，以下將介紹如何在單線程中建立自定義的通信類。
----該通信類CSimpleComm需手動加入頭文件與源文件，其基類爲CObject，大致建立步驟如
下：
----(1) 打開串口，獲取串口資源句柄
----通信程序從CreateFile處指定串口設備及相關的操作屬性，再返回一個句柄，該句柄將
被用於後續的通信操作，並貫穿整個通信過程。CreateFile() 函數中有幾個值得注意的參數
設置：串口共享方式應設爲0，串口爲不可共享設備；創建方式必須爲OPEN_EXISTING,即打開
已有的串口。對於dwFlagAndAttribute參數，對串口有意義的值是FILE_FLAG_OVERLAPPED，該
標誌表明串口採用異步通信模式，可進行重疊操作；若值爲NULL，則爲同步通信方式，在同步
方式下，應用程序將始終控制程序流，直到程序結束，若遭遇通信故障等因素，將導致應用程
序的永久等待，所以一般多采用異步通信。
----（2）串口設置
---- 串口打開後，其屬性被設置爲默認值，根據具體需要，通過調用GetCommState(hComm,
＆dcb)讀取當前串口設備控制塊DCB（Device Control Block）設置，修改後通過SetCommSta
te(hComm,＆dcb)將其寫入。再需注意異步讀寫的超時控制設置， 通過COMMTIMEOUTS結構設置
超時，調用SetCommTimeouts(hComm,＆ timeouts)將結果寫入。以下是溫度監控程序中串口初
始化成員函數：
BOOL CSimpleComm::Open( )
{
DCB dcb;
m_hIDComDev=CreateFile
( “COM2", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE，0,
NULL,OPEN_EXISTING,FILE_ATTRIBUTE_NORMAL|
FILE_FLAG_OVE RLAPPED, NULL );
// 打開串口，異步操作
if( m_hIDComDev ==NULL)return( FALSE);
dcb.DCBlength = sizeof( DCB );
GetCommState( m_hIDComDev, ＆dcb );
// 獲得端口默認設置
dcb.BaudRate=CBR_4800;
dcb.ByteSize=8;
dcb.Parity= NOPARITY;
dcb.StopBits=(BYTE) ONESTOPBIT;
…… }
----（3）串口讀寫操作
----主要運用ReadFile（）與WriteFile（）API函數，若爲異步通信方式，兩函數中最後一
個參數爲指向OVERLAPPED結構的非空指針，在讀寫函數返回值爲FALSE的情況下，調用GetLas
tError（）函數，返回值爲ERROR_IO_PENDING，表明I/O操作懸掛，即操作轉入後臺繼續執行
。此時，可以用WaitForSingleObject()來等待結束信號並設置最長等待時間。舉例如下：
BOOL bReadStatus;
bReadStatus = ReadFile( m_hIDComDev, buffer,
dwBytesRead, ＆dwBytesRead, ＆m_OverlappedRead );
if(!bReadStatus)
{
if(GetLastError()==ERROR_IO_PENDING)
{
WaitForSingleObject(m_OverlappedRead.hEvent,1000);
return ((int)dwBytesRead);
}
return(0);
}
return ((int)dwBytesRead);
----定義全局變量m_Serial作爲新建通信類CSimpleComm的對象，通過調用類的成員函數即可
實現所需串行通信功能。與方法一相比，方法二賦予串行通信程序設計較大的靈活性，端口的
讀寫可選擇較簡單的查詢式，或通過設置與外設數據發送時間間隔TimeCycle相同的定時器：
SetTimer(1,TimeCycle,NULL)，進行定時讀取或發送。
CSampleView:: OnTimer(UINT nIDEvent)
{
char InputData[30];
m_Serial.ReadData(InputData,30);
// 數據處理
}
----若對端口數據的響應時間要求較嚴格，可採用事件驅動 I/O讀寫，Windows定義了9種串
口通信事件，較常用的有：
EV_RXCHAR: 接收到一個字節，並放入輸入
緩衝區。
EV_TXEMPTY: 輸出緩衝區中的最後一個字
符發送出去。
EV_RXFLAG: 接收到事件字符(DCB結構中
EvtChar成員)，放入輸入緩衝區。
----在用SetCommMask()指定了有用的事件後，應用程序可調用WaitCommEvent()來等待事件
的發生。SetCommMask(hComm,0)可使WaitCommEvent() 中止。
---- 方法三：多線程下實現串行通信
---- 方法一、二適用於單線程通信。在很多工業控制系統中，常通過擴展串口連接多個外設
，各外設發送數據的重複頻率不同，要求後臺實時無差錯捕捉、採集、處理、記錄各端口數據
，這就需要在自定義的串行通信類中創建端口監視線程，以便在指定的事件發生時向相關的窗
口發送通知消息。
----線程的基本概念可詳見VC＋＋參考書目，Windows內部的搶先調度程序在活動的線程之間
分配CPU時間，Win 32 區分兩種不同類型的線程，一種是用戶界面線程UI（User Interface
Thread）,它包含消息循環或消息泵，用於處理接收到的消息；另一種是工作線程（Work Thr
ead），它沒有消息循環，用於執行後臺任務。用於監視串口事件的線程即爲工作線程。
----多線程通信類的編寫在端口的配置，連接部分與單線程通信類相同，在端口配置完畢後
，最重要的是根據實際情況，建立多線程之間的同步對象，如信號燈、臨界區、事件等，相關
細節可參考VC＋＋ 中的同步類。
----一切就緒後即可啓動工作線程：
CWinThrea ＊CommThread =
AfxBeginThread(CommWatchThread, // 線程函數名
(LPVOID) m_pTTYInfo, // 傳遞的參數
THREAD_PRIORITY_ABOVE_NORMAL,
// 設置線程優先級
(UINT) 0, // 最大堆棧大小
(DWORD) CREATE_SUSPENDED, //創建標誌
(LPSECURITY_ATTRIBUTES) NULL); //安全性標誌
---- 同時，在串口事件監視線程中：
if(WaitCommEvent(pTTYInfo－>idComDev,
＆dwEvtMask,NULL))
{
if((dwEvtMask ＆ pTTYInfo－>dwEvtMask )
== pTTYInfo－>dwEvtMask)
{
WaitForSingleObject(pTTYInfo－>hPostEvent,0xFFFFFFFF);
ResetEvent(pTTYInfo－>hPostEvent);
// 置同步事件對象爲非信號態
::PostMessage(CSampleView,ID_COM1_DATA,0,0);
// 發送通知消息
}
}
----用PostMessage()向指定窗口的消息隊列發送通知消息，相應地，需要在該窗口建立消息
與成員函數間的映射，用ON_MESSAGE將消息與成員函數名關聯。
BEGIN_MESSAGE_MAP(CSampleView, CView)
//{{AFX_MSG_MAP(CSampleView)
ON_MESSAGE(ID_COM1_DATA, OnProcessCom1Data)
ON_MESSAGE(ID_COM2_DATA, OnProcessCom2Data)
……
//}}AFX_MSG_MAP
END_MESSAGE_MAP()
----然後在各成員函數中完成對各串口數據的接收處理，但必須保證在下一次監測到有數據
到來之前，能夠完成所有的中間處理工作，否則將造成數據的捕捉錯誤。
----多線程的實現可以使得各端口獨立，準確地實現串行通信，使串口通信具有更廣泛的靈
活性與嚴格性，且充分利用了CPU時間。但在具體的實時監控系統中如何協調多個線程，線程
之間以何種方式實現同步也是在多線程串行通信程序實現的難點。
結 語
----以VC＋＋ 6.0 爲工具，實現串行通信的三種方法各有利弊。
根據不同需要，選擇合適的方法，將達到事半功倍的效果。在溫度監控系統中，筆者採用了
方法二，在Windows 98、Windows 95 上運行穩定，取得了良好的效果。
中國科學院上海光學精密機械研究所(201800) 王穎
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前 言
---- 在實驗室和工業應用中，串口是常用的計算機與外部串行設備之間的數據傳輸通道，由
於串行通信方便易行，所以應用廣泛。依據不同的條件實現對串口的靈活編程控制是我們所需
要的。
----在光學鏡片鍍膜工藝中，用單片機進行多路溫度數據採集控制，採集結果以串行方式進
入主機，每隔10秒向主機發送一次採樣數據，主機向單片機發送相關的控制命令，實現串行數
據接收、處理、記錄、顯示，實時繪製曲線。串行通信程序開發環境爲 VC＋＋ 6.0。
Windows下串行通信
----與以往DOS下串行通信程序不同的是，Windows不提倡應用程序直接控制硬件，而是通過
Windows操作系統提供的設備驅動程序來進行數據傳遞。串行口在Win 32中是作爲文件來進行
處理的，而不是直接對端口進行操作，對於串行通信，Win 32 提供了相應的文件I/O函數與通
信函數，通過了解這些函數的使用，可以編制出符合不同需要的通信程序。
----與通信設備相關的結構有COMMCONFIG、 COMMPROP、COMMTIMEOUTS、COMSTAT、DCB、MOD
EMDEVCAPS、 MODEMSETTINGS共7個，與通信有關的Windows API函數共有26個，詳細說明可參
考 MSDN幫助文件。以下將結合實例，給出實現串行通信的三種方法。
實現串行通信的三種方法
----方法一：使用VC＋＋提供的串行通信控件 MSComm
----首先，在對話框中創建通信控件，若Control工具欄中缺少該控件，可通過菜單Project
→Add to Project→Components and Control插入即可，再將該控件從工具箱中拉到對話框中
。此時，你只需要關心控件提供的對 Windows 通信驅動程序的 API 函數的接口。換句話說，
只需要設置和監視MSComm控件的屬性和事件。
----在ClassWizard中爲新創建的通信控件定義成員對象（CMSComm m_Serial），通過該對象
便可以對串口屬性進行設置，MSComm 控件共有27 個屬性，這裏只介紹其中幾個常用屬性：
CommPort 設置並返回通信端口號，缺省爲
COM1。
Settings 以字符串的形式設置並返回波特
率、奇偶校驗、數據位、停止位。
PortOpen 設置並返回通信端口的狀態，也可
以打開和關閉端口。
Input 從接收緩衝區返回和刪除字符。
Output 向發送緩衝區寫一個字符串。
InputLen 設置每次Input讀入的字符個數，缺
省值爲0，表明讀取接收緩衝區中的全
部內容。
InBufferCount 返回接收緩衝區中已接收到的字符
數，將其置0可以清除接收緩衝區。
InputMode 定義Input屬性獲取數據的方式（爲
0：文本方式；爲1：二進制方式）。
----RThreshold 和 SThreshold 屬性，表示在 OnComm 事件發生之前，接收緩衝區或發送緩
衝區中可以接收的字符數。
---- 以下是通過設置控件屬性對串口進行初始化的實例：
BOOL CSampleDlg:: PortOpen()
{
BOOL m_Opened;
……
m_Serial.SetCommPort(2); //指定串口號
m_Serial.SetSettings(“4800,N,8,1");
//通信參數設置
m_Serial.SetInBufferSize(1024); //指定接收緩衝區大小
m_Serial.SetInBufferCount(0); //清空接收緩衝區
m_Serial.InputMode(1); //設置數據獲取方式
m_Serial.SetInputLen(0); //設置讀取方式
m_Opened=m_Serail.SetPortOpen(1);
//打開指定的串口
return m_Opened;
}
---- 打開所需串口後，需要考慮串口通信的時機。在接收或發送數據過程中，可能需要監視
並響應一些事件和錯誤，所以事件驅動是處理串行端口交互作用的一種非常有效的方法。使用
OnComm 事件和 CommEvent 屬性捕捉並檢查通信事件和錯誤的值。發生通信事件或錯誤時，
將觸發 OnComm 事件，CommEvent 屬性的值將被改變，應用程序檢查 CommEvent 屬性值並作
出相應的反應。在程序中用ClassWizard爲 CMSComm控件添加OnComm消息處理函數：
void CSampleDlg::OnComm()
{
……
switch(m_Serial.GetCommEvent())
{
case 2:
// 串行口數據接收，處理；
}
}
----方法二：在單線程中實現自定義的串口通信類
----控件簡單易用，但由於必須拿到對話框中使用，在一些需要在線程中實現通信的應用場
合，控件的使用顯得捉襟見肘。此時，若能夠按不同需要定製靈活的串口通信類將彌補控件的
不足，以下將介紹如何在單線程中建立自定義的通信類。
----該通信類CSimpleComm需手動加入頭文件與源文件，其基類爲CObject，大致建立步驟如
下：
----(1) 打開串口，獲取串口資源句柄
----通信程序從CreateFile處指定串口設備及相關的操作屬性，再返回一個句柄，該句柄將
被用於後續的通信操作，並貫穿整個通信過程。CreateFile() 函數中有幾個值得注意的參數
設置：串口共享方式應設爲0，串口爲不可共享設備；創建方式必須爲OPEN_EXISTING,即打開
已有的串口。對於dwFlagAndAttribute參數，對串口有意義的值是FILE_FLAG_OVERLAPPED，該
標誌表明串口採用異步通信模式，可進行重疊操作；若值爲NULL，則爲同步通信方式，在同步
方式下，應用程序將始終控制程序流，直到程序結束，若遭遇通信故障等因素，將導致應用程
序的永久等待，所以一般多采用異步通信。
----（2）串口設置
---- 串口打開後，其屬性被設置爲默認值，根據具體需要，通過調用GetCommState(hComm,
＆dcb)讀取當前串口設備控制塊DCB（Device Control Block）設置，修改後通過SetCommSta
te(hComm,＆dcb)將其寫入。再需注意異步讀寫的超時控制設置， 通過COMMTIMEOUTS結構設置
超時，調用SetCommTimeouts(hComm,＆ timeouts)將結果寫入。以下是溫度監控程序中串口初
始化成員函數：
BOOL CSimpleComm::Open( )
{
DCB dcb;
m_hIDComDev=CreateFile
( “COM2", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE，0,
NULL,OPEN_EXISTING,FILE_ATTRIBUTE_NORMAL|
FILE_FLAG_OVE RLAPPED, NULL );
// 打開串口，異步操作
if( m_hIDComDev ==NULL)return( FALSE);
dcb.DCBlength = sizeof( DCB );
GetCommState( m_hIDComDev, ＆dcb );
// 獲得端口默認設置
dcb.BaudRate=CBR_4800;
dcb.ByteSize=8;
dcb.Parity= NOPARITY;
dcb.StopBits=(BYTE) ONESTOPBIT;
…… }
----（3）串口讀寫操作
----主要運用ReadFile（）與WriteFile（）API函數，若爲異步通信方式，兩函數中最後一
個參數爲指向OVERLAPPED結構的非空指針，在讀寫函數返回值爲FALSE的情況下，調用GetLas
tError（）函數，返回值爲ERROR_IO_PENDING，表明I/O操作懸掛，即操作轉入後臺繼續執行
。此時，可以用WaitForSingleObject()來等待結束信號並設置最長等待時間。舉例如下：
BOOL bReadStatus;
bReadStatus = ReadFile( m_hIDComDev, buffer,
dwBytesRead, ＆dwBytesRead, ＆m_OverlappedRead );
if(!bReadStatus)
{
if(GetLastError()==ERROR_IO_PENDING)
{
WaitForSingleObject(m_OverlappedRead.hEvent,1000);
return ((int)dwBytesRead);
}
return(0);
}
return ((int)dwBytesRead);
----定義全局變量m_Serial作爲新建通信類CSimpleComm的對象，通過調用類的成員函數即可
實現所需串行通信功能。與方法一相比，方法二賦予串行通信程序設計較大的靈活性，端口的
讀寫可選擇較簡單的查詢式，或通過設置與外設數據發送時間間隔TimeCycle相同的定時器：
SetTimer(1,TimeCycle,NULL)，進行定時讀取或發送。
CSampleView:: OnTimer(UINT nIDEvent)
{
char InputData[30];
m_Serial.ReadData(InputData,30);
// 數據處理
}
----若對端口數據的響應時間要求較嚴格，可採用事件驅動 I/O讀寫，Windows定義了9種串
口通信事件，較常用的有：
EV_RXCHAR: 接收到一個字節，並放入輸入
緩衝區。
EV_TXEMPTY: 輸出緩衝區中的最後一個字
符發送出去。
EV_RXFLAG: 接收到事件字符(DCB結構中
EvtChar成員)，放入輸入緩衝區。
----在用SetCommMask()指定了有用的事件後，應用程序可調用WaitCommEvent()來等待事件
的發生。SetCommMask(hComm,0)可使WaitCommEvent() 中止。
---- 方法三：多線程下實現串行通信
---- 方法一、二適用於單線程通信。在很多工業控制系統中，常通過擴展串口連接多個外設
，各外設發送數據的重複頻率不同，要求後臺實時無差錯捕捉、採集、處理、記錄各端口數據
，這就需要在自定義的串行通信類中創建端口監視線程，以便在指定的事件發生時向相關的窗
口發送通知消息。
----線程的基本概念可詳見VC＋＋參考書目，Windows內部的搶先調度程序在活動的線程之間
分配CPU時間，Win 32 區分兩種不同類型的線程，一種是用戶界面線程UI（User Interface
Thread）,它包含消息循環或消息泵，用於處理接收到的消息；另一種是工作線程（Work Thr
ead），它沒有消息循環，用於執行後臺任務。用於監視串口事件的線程即爲工作線程。
----多線程通信類的編寫在端口的配置，連接部分與單線程通信類相同，在端口配置完畢後
，最重要的是根據實際情況，建立多線程之間的同步對象，如信號燈、臨界區、事件等，相關
細節可參考VC＋＋ 中的同步類。
----一切就緒後即可啓動工作線程：
CWinThrea ＊CommThread =
AfxBeginThread(CommWatchThread, // 線程函數名
(LPVOID) m_pTTYInfo, // 傳遞的參數
THREAD_PRIORITY_ABOVE_NORMAL,
// 設置線程優先級
(UINT) 0, // 最大堆棧大小
(DWORD) CREATE_SUSPENDED, //創建標誌
(LPSECURITY_ATTRIBUTES) NULL); //安全性標誌
---- 同時，在串口事件監視線程中：
if(WaitCommEvent(pTTYInfo－>idComDev,
＆dwEvtMask,NULL))
{
if((dwEvtMask ＆ pTTYInfo－>dwEvtMask )
== pTTYInfo－>dwEvtMask)
{
WaitForSingleObject(pTTYInfo－>hPostEvent,0xFFFFFFFF);
ResetEvent(pTTYInfo－>hPostEvent);
// 置同步事件對象爲非信號態
::PostMessage(CSampleView,ID_COM1_DATA,0,0);
// 發送通知消息
}
}
----用PostMessage()向指定窗口的消息隊列發送通知消息，相應地，需要在該窗口建立消息
與成員函數間的映射，用ON_MESSAGE將消息與成員函數名關聯。
BEGIN_MESSAGE_MAP(CSampleView, CView)
//{{AFX_MSG_MAP(CSampleView)
ON_MESSAGE(ID_COM1_DATA, OnProcessCom1Data)
ON_MESSAGE(ID_COM2_DATA, OnProcessCom2Data)
……
//}}AFX_MSG_MAP
END_MESSAGE_MAP()
----然後在各成員函數中完成對各串口數據的接收處理，但必須保證在下一次監測到有數據
到來之前，能夠完成所有的中間處理工作，否則將造成數據的捕捉錯誤。
----多線程的實現可以使得各端口獨立，準確地實現串行通信，使串口通信具有更廣泛的靈
活性與嚴格性，且充分利用了CPU時間。但在具體的實時監控系統中如何協調多個線程，線程
之間以何種方式實現同步也是在多線程串行通信程序實現的難點。
結 語
----以VC＋＋ 6.0 爲工具，實現串行通信的三種方法各有利弊。
根據不同需要，選擇合適的方法，將達到事半功倍的效果。在溫度監控系統中，筆者採用了
方法二，在Windows 98、Windows 95 上運行穩定，取得了良好的效果。
