C++串口编程
深入浅出Visual C++串口编程
串口通信是Windows应用软件开发的重要环节，除了普通的通信软件外，还在工业控制领域有广泛的用途，因此掌握串口编程是每个程序员的必备技巧。
·无庸讳言，目前网上有不少介绍串口通信的文章和代码，但对广大读者而言，缺少入门的、系统的介绍串口编程的教程，因此小编组织了这个教程，它将填补这方面的空白。
深入浅出Visual C++串口编程
RS-232C接口，1970年由美国电子工业协会联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定，全名是"数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准"。本期教程将对DOS平台的串口编程，及Windows平台下基于API、控件和第三方类的串口编程进行介绍。
深入浅出VC++串口编程之基本概念
2006-02-1709:43作者：宋宝华出处：天极开发责任编辑：方舟
引言
在PC机的主板上，有一种类型的接口可能为我们所忽视，那就是RS-232C串行接口，在微软的Windows系统中称其为COM。我们可以通过设备管理器来查看COM的硬件参数设置，如图1。
图1在Windows上查看PC串口设置
迄今为止，几乎每一台PC都包含COM。本质而言，COM是PC为和外界通信所提供的一种串行数据传输的接口。作为一种物理通信的途径和设备，它和目前风靡的另一种串
行接口――USB所提供的功能是一致的。不过RS-232C显然已经开始被后起之秀USB赶超，因为USB的传输速率已经远远超过了RS-232C。
尽管如此，RS-232C仍然具有非常广泛的应用，在相对长的一段时间里，难以被USB等接口取代。RS-232C接口（又称EIA RS-232C），1970年由美国电子工业协会（EIA）联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定，全名是"数据终端设备（DTE）和数据通讯设备（DCE）之间串行二进制数据交换接口技术标准"。
本文将对这一接口进行硬件原理的介绍，随后我们将逐章学习DOS平台的串口编程，及Windows平台下基于API、控件和第三方类的串口编程，最后本文将给出一个综合实例。
在本文的连载过程中，您可以通过如下方式联系作者（热忱欢迎读者朋友对本文的内容提出质疑或给出修改意见）：
作者email：21cnbao@https://www.sodocs.net/doc/bc16246752.html,（可以来信提问，笔者将力求予以回信解答，并摘取其中的典型问题，在本系列文章最后一次连载的《读者反馈》中予以阐述）；
硬件原理
众所周知，CPU与存储芯片和I/O芯片的通信是并行的（并行传输的最大位数依赖于CPU的字长、数据总线的宽度），一种叫做UART（通用异步收发器，Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）的芯片提供了并行数据传输和RS-232C串行数据传输方式的转换。这样的设备通常有如图2所示的管脚分布，当其向外传输数据时，CPU并行的将数据写入这类芯片的寄存器，UART再将寄存器中的数据一位一位地移动并向外传输；当外界向其传输数据时，UART一位一位地接收数据，并将其移位组合为并行数据，CPU再并行地读取这些数据。实际上，由于UART芯片一般以TTL/CMOS电平工作，在UART连接接口之前，还要经过一个TTL/CMOS和RS-232C电平的转换。RS-232C规定了其标准的电气特性，逻辑1对应的电压必须在-5～-15V之间；逻辑0对应的的电压必须在+5～+15V之间。
图2UART并/串转换
一个常见的TTL/CMOS和RS-232C电平转换芯片如图3。
图3常见的TTL/CMOS和RS-232C电平转换芯片
RS-232C通常以两类接插件与外界相连，分别称为DB9和DB25，如图4所示。
图4DB9和DB25
而接插件中各个针的定义则如表1：
表1DB9和DB25引脚定义
DB9DB25
针号功能说明缩写针号功能说明缩写
1数据载波检测DCD8数据载波检测DCD
2接收数据RXD3接收数据RXD
3发送数据TXD2发送数据TXD
4数据终端准备DTR20数据终端准备DTR
5信号地GND7信号地GND
6数据设备准备好DSR6数据准备好DSR
7请求发送RTS4请求发送RTS
8清除发送CTS5清除发送CTS
9振铃指示DELL22振铃指示DELL
RS-232C定义为数据通信设备（DCE）和数据终端设备（DTE）之间的互连，实现上，到现在为止，究竟一个设备属于DCE还是属于DTE已经没有明显的界限，PC即可作为DCE，又可作为DTE。两串口互连，连接方法主要有二：
一种方法是，数据的发送和接收由软件控制，不进行硬件握手，其连接方法如图5（最常用DB9连接示意）和表2（DB9、DB25三线连接表），真正需要互相连接的是RXD、TXD 和GND；
图5无硬件握手时两串口连接
表2DB9、DB25三线连接
9针－9针5针－25针29针－25针
233222
322333
557757
软件握手又称为XON/XOFF，通常以CTRL-S（0x13）和CTRL-Q（0x11）两个字符来实现流控制。前者用于请求对方暂停发送，后者用于清除暂停传送的请求，继续发送数据。
另一种方法是，数据的发送和接收由硬件控制，进行硬件握手，其连接方法如图6（最常用DB9连接示意），需要连接的信号除RXD、TXD和GND外，还包括DTR、DSR、RTS 和CTS。
硬件握手依赖于RTS和CTS信号，当发送设备欲发送数据时，将RTS信号置为有效表
示请求发送，接收设备准备好后，置CTS信号有效，接着发送设备通过信号线TXD开始发送串行数据。
这里我们联想开来，RTS/CTS模式在许多领域里都出现过。回忆一下IEEE802.11无线局域网协议标准，在其MAC协议中就使用了RTS/CTS，RTS/CTS抽象开来就是一种请求/应答。笔者曾经在拙作中多次以实例论证计算机领域里许多知识的相通性，这又是一个明证。
图6有硬件握手时两串口连接
实际上，目前我们经常使用的是方法一，即只连接RXD、TXD和GND，简单灵活。另外，串口之间互连还有诸多途径，如图7所示。
图7其它互连方式
调试工具
在MS-DOS下使用的编程环境是TC2.0；
在Windows2000下的编程环境是VC++6.0；
借助工具：串口调试助手2.1（图8）。
图8串口调试助手
串口调试助手是由《Visual C++/Turbo C串口通信编程实践》一书作者龚建伟编写的共享软件，可以方便地进行串口上的数据收发、显示（16进制和ASCII码方式）和串口参数的设置，在串口调试领域应用广泛。
"串口调试助手"的开发原理很简单（相信读者看完本文后在相当短的时间之内就能开发出这样的软件），但是作者龚建伟敏锐地抓住了串口调试在业界的需求，使得自身随这一软件而成名。这一事件或多或少会给程序员们一定的启发。优秀的共享软件不一定要技术含量高，只要有需求，哪怕是开发原理再简单，都能拥有广泛的使用者。
为了在一台PC上同时搭建DOS和Windows平台，我们应该在Windows平台上安装虚拟PC的软件VmWare(图9，VMware Inc.版权所有，https://www.sodocs.net/doc/bc16246752.html,)。VMware的确是天才的作品！在同一PC上，利用VmWare几乎可以安装所有的操作系统，而且操作系统之间的切换不需要重新启动电脑，与传统的LILO等多系统引导方式有本质的不同。VM 的意义是Virtual Machine，即虚拟出一个逻辑的电脑。
图9VmWare虚拟PC
在虚拟PC的MS-DOS操作系统上，我们安装TC2.0开发环境。
如果您的PC上没有软驱，为了制作MS-DOS启动软盘，请安装RamDiskNT模拟一个软盘，并在其上安装MS-DOS启动程序。RamDiskNT是一个磁盘模拟软件，其界面如图10所示。
图10磁盘模拟
深入浅出VC++串口编程之DOS的串口编程
2006-02-2009:52作者：宋宝华出处：天极开发责任编辑：方舟
在DOS平台下，操作串口主要有下列方式：通过BIOS调用、通过串口的硬件中断或通过对串口硬件进行轮询，本章将对以上三种方式进行具体的介绍并给出例子。
1.BIOS中断
在DOS操作系统下，IBM PC及其兼容机提供了一种灵活的串口I/O访问方法，即通过INT14H调用ROM BIOS串行通讯例行程序。当设置AH为不同的值时，产生不同的功能：
AH0初始化端口
AH1向串口写字符
AH2从串口读字符
AH3取通讯口状态
初始化端口时（即当AH＝0时），需要在AL寄存器中赋一字节初始化参数，其各项意义如图1；
图1调用INT14H时AL寄存器设置
当向串口写字符时（即当AH＝1时），AL寄存器中的字符是需要写入的字符；
当向串口写字符时（即当AH＝2时），AL寄存器中的字符是需要读取的字符。
看看下面的例程：
其中使用的int86函数的原型为：
int86()函数可以调用BIOS功能，现在的程序员们已经很少接触这个函数，80%的程序员甚至都未曾见过这个函数。其实，在茹毛饮血的DOS时代，int86()函数几乎是最常用和最核心的函数之一。几乎可以说，在那个时代，不会int86()就等于不会编程。而与int86配合使用的，就是REGS这样一个联合体，定义为：
其中的WORDREGS定义为：
而BYTEREGS则定义为：
原来WORDREGS和BYTEREGS是16位的8086处理器内部的寄存器啊！因此，当CPU发展到286、386以后，再安装DOS也是建立在利用CPU实模式的基础上的！
另外一个函数与int86()的功能是类似的：
其中的SREGS为段寄存器结构体，定义为：
int86和int86x这两个函数的功能都是执行一个由参数intno指定的8086软中断。在执行软中断之前，两个函数都把inregs中的内容放置到各寄存器中（int86x还把segregs.x.es 和segregs.x.ds的值存到相应的段寄存器中），软中断返回后，这两个函数都把当前寄存器的值存到outregs，并把系统进位标志拷贝到outregs.s.cflag中，把8086标志寄存器值存到outregs.x.flag中（int86x还恢复DS，并设置Segregs.es和Segregs.ds的值为对应段寄存器的值）。
查阅BIOS中断调用手册，发现绝大多数调用都未用到ES和DS段寄存器，故在程序设计中经常只利用了int86函数。
2.硬件中断
为了给读者一个直观的印象，我们通过在Windows操作系统中查看COM的资源属性获得某COM对应的中断号，如图2（该对话框中设备管理器中开启）。
图2COM中断号
实际上COM的确直接对应于一个中断，而系统也按照一定的规律为各类硬件分配了一个较固定的中断号，如表1。
表1中断向量表
INT(Hex)IRQ Common Uses
080System Timer
091Keyboard
0A2Redirected
0B3Serial https://www.sodocs.net/doc/bc16246752.html,2/COM4
0C4Serial https://www.sodocs.net/doc/bc16246752.html,1/COM3
0D5Reserved/Sound Card
0E6Floppy Disk Controller
0F7Parallel Comms.
708Real Time Clock
719Reserved
7210Reserved
7311Reserved
7412PS/2Mouse
7513Maths Co-Processor
7614Hard Disk Drive
7715Reserved
通过编写COM对应的中断服务程序，我们也可以操作串口，涉及到的相关函数有：
（1）设置中断向量表
例如，COM3对应的中断号是4，那么对应中断向量表中的地址是0x0C，设置0x0C对应中断程序的函数为：
其中的中断服务程序PORT1INT为：
上述中断服务程序检查是否有字符可接收，其后将其通过inportb(PORT1)语句将其从UART中读出并放入输入buffer。持续的检查UART，以便能在一次中断里读取所有可获得的数据。
最后的"outportb(0x20,0x20);"语句告诉可编程中断控制器（Programmable Interrupt Controller，PIC）中断已经完成。
（2）读取中断向量表
例如：
其中的oldport1isr定义为：
我们融合setvect()函数、中断服务程序和getvect()函数，给出一个由Craig Peacock编写的完备例程：
深入浅出VC++串口编程之基于Win32 API
2006-02-2015:49作者：宋宝华出处：天极开发责任编辑：方舟
1、API描述
在WIN32API中，串口使用文件方式进行访问，其操作的API基本上与文件操作的API 一致。
打开串口
Win32中用于打开串口的API函数为CreateFile，其原型为：
例如，以下程序用于以同步读写方式打开串口COM1：
对于dwAttrsAndFlags参数及FILE_FLAG_OVERLAPPED标志的由来，可解释如下：Windows文件操作分为同步I/O和重叠I/O(Overlapped I/O)两种方式，在同步I/O方式中，API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）；而在重叠I/O方式中，API会立即返回，操作在后台进行，避免线程的阻塞。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)。如果进行I/O操作的API在没有完成操作的情况下返回，我们可以通过调用GetOverLappedResult()函数阻塞到I/O操作完成后返回。
配置串口
配置串口是通过改变设备控制块DCB(Device Control Block)的成员变量值来实现的，接收缓冲区和发送缓冲区的大小可通过SetupComm函数来设置。
DCB结构体定义为：
以下程序将串口设置为：波特率为9600，数据位数为7位，停止位为2位，偶校验，接收缓冲区和发送缓冲区大小均为1024个字节，最后用PurgeComm函数终止所有的后台读写操作并清空接收缓冲区和发送缓冲区：
超时设置
超时设置是通过改变COMMTIMEOUTS结构体的成员变量值来实现的，COMMTIMEOUTS的原型为：
设置超时的函数为SetCommTimeouts，其原型中接收COMMTIMEOUTS的指针为参数：
以下程序将串口读操作的超时设定为10毫秒：