VS_MFC：CSerialPort串口通信

参考链接：
Afx全局函数及MFC常见数据类型
 CSerialport类开源地址(国人在github上托管的)
CSerialPort串口类最新修正版及源码简单分析
 Remon提供的串口类网址(英文)
[MFC]使用强大的第三方串口类 CSerialPort

什么是串口通信

串口是计算机与外围设备之间的数据传输通道，由于使用其进行通信非常方便，并且能够实现数据的长距离传输，因此它的使用非常广泛。在 Windows 环境下，串口是系统资源的一部分。应用程序要使用串口进行通信，必须在使用之前向操作系统提出资源申请要求（打开串口），通信完成后必须释放资源，即关闭串口。串口通信最重要的参数是率、数据位、停止位和奇偶校验。

- 串口通信的数据格式

这里写图片描述
一个字符一个字符地传输，每个字符一位一位地传输，并且传输一个字符时，总是以“起始位”开始，以“停止位”结束，字符之间没有固定的时间间隔要求。

每一个字符的前面都有一位起始位(低电平)，字符本身由7位数据位组成，接着字符后面是一位校验位(检验位可以是奇校验、偶校验或无校验位)，最后是一位或一位半或二位停止位，停止位后面是不定长的空闲位，停止位和空闲位都规定为高电平。实际传输时每一位的信号宽度与波特率有关，波特率越高，宽度越小，在进行传输之前，双方一定要使用同一个波特率设置。

偶校验与奇校验

在标准ASCII码中，其最高位(b7)用作奇偶校验位。所谓奇偶校验，是指在代码传送过程中用来检验是否出现错误的一种方法，一般分奇校验和偶校验两种。奇校验规定：正确的代码一个字节中1的个数必须是奇数，若非奇数，则在最高位b7添1；偶校验规定：正确的代码一个字节中1的个数必须是偶数，若非偶数，则在最高位b7添1。

停止位

停止位是按长度来算的。串行异步通信从计时开始，以单位时间为间隔（一个单位时间就是波特率的倒数），依次接受所规定的数据位和奇偶校验位，并拼装成一个字符的并行字节；此后应接收到规定长度的停止位“1”。所以说，停止位都是“1”，1.5是它的长度，即停止位的高电平保持1.5个单位时间长度。一般来讲，停止位有1，1.5，2个单位时间三种长度。

波特率

波特率就是每秒钟传输的数据位数。波特率的单位是每秒比特数(bps)，常用的单位还有：每秒千比特数Kbps，每秒兆比特数Mbps。串口典型的传输波特率600bps，1200bps，2400bps，4800bps，9600bps，19200bps，38400bps。
PLC/PC与称重仪表通讯时，最常用的波特率是9600bps，19200bps。PLC/PC或仪表与大屏幕通讯时，最常用的波特率是600bps。

- 串口通信的通信方式

单工模式（Simplex Communication）的数据传输是单向的。通信双方中，一方固定为发送端，一方则固定为接收端。信息只能沿一个方向传输，使用一根传输线。

半双工模式（HalfDuplex）通信使用同一根传输线，既可以发送数据又可以接收数据，但不能同时进行发送和接收。数据传输允许数据在两个方向上传输，但是，在任何时刻只能由其中的一方发送数据，另一方接收数据。因此半双工模式既可以使用一条数据线，也可以使用两条数据线。半双工通信中每端需有一个收发切换电子开关，通过切换来决定数据向哪个方向传输。因为有切换，所以会产生时间延迟，信息传输效率低些。

全双工模式（FullDuplex）通信允许数据同时在两个方向上传输。因此，全双工通信是两个单工通信方式的结合，它要求发送设备和接收设备都有独立的接收和发送能力。在全双工模式中，每一端都有发送器和接收器，有两条传输线，信息传输效率高。

显然，在其它参数都一样的情况下，全双工比半双工传输速度要快，效率要高。

典型的串口通信标准

①EIA RS232(通常简称“RS232”）: 1962年由美国电子工业协会(EIA)制定。
②EIA RS485(通常简称“RS485”）: 1983年由美国电子工业协会(EIA)制定。

项目所用的串口是RS232串口。

RS232串口

RS232是计算机与通信工业应用中最广泛一种串行接口。它以全双工方式工作，需要地线、发送线和接收线三条线。RS232只能实现点对点的通信方式。

RS232串口接口定义：
RXD：接收数据；
TXD：发送数据；
GND/SG：信号地。
电脑DB9针接口定义：
RS232串口缺点电脑DB9针接口是常见的RS232串口（如图），其引脚定义如下：
2号脚：RXD(接收数据)
3号脚：TXD(发送数据)
5号脚：SG或GND(信号地)
其它脚：我们不用
这里写图片描述

RS232串口缺点：
接口信号电平值较高，接口电路芯片容易损坏。
● 传输速率低，最高波特率19200bps。
● 抗干扰能力较差。
● 传输距离有限，一般在15m以内。
● 只能实现点对点的通讯方式。

- VS2013 下串口通信的实现

在 VS2013 下，实现串口通信的方法有以下几种：

1) 使用 API 通信函数；
2) 使用串口通信控件 MScomm；
3) 使用微软提供的串口通信类 SerialPort类；
4) 使用Remon Spekreijse写的开源类CSerialPort类；
项目主要用CSerialPort类进行串口通信编程，接下来就以CSerialPort 介绍串口通信的实现。

CSerialPort类的简述

CSerialPort类是一名名叫Remon Spekreijse的所写的开源串口类，功能十分强大。

CSerialPort工作流程

首先设置好串口参数，再开启串口检测工作线程，串口检测工作线程检测到串口接收到的数据、流控制事件或其他串口事件后，就以消息方式通知主程序，激发消息处理函数来进行数据处理，这是对接受数据而言的，发送数据可直接向串口发送。

CSerialPort类定义的消息

消息如下表：

消息名称	消息号	功能说明
WM_COMM_BREAK_DETECTED	WM_USER+1	检测到输入中断
WM_COMM_CTS_DETECTED	WM_USER+2	检测到CTS（清除发送）信号状态改变
WM_COMM_DSR_DETECTED	WM_USER+3	检测到DSR（数据设备准备就绪）信号状态改变
WM_COMM_ERR_DETECTED	WM_USER+4	发生线状态错误（包括CE_FRAMECE_OVERRUN，和CE_RXPARITY）
WM_COMM_RING_DETECTED	WM_USER+5	检测到响铃指示信号
WM_COMM_RLSD_DETECTED	WM_USER+6	检测到RLSD（接收线信号）状态改变
WM_COMM_RXCHAR	WM_USER+7	接收到一个字符并已放入接受缓冲区
WM_COMM_RXFLAG_DETECTED	WM_USER+8	检测到接受到字符（该字符已放入接受缓冲区）事件
WM_COMM_TXEMPTY_DETECTED	WM_USER+9	检测到发送缓冲区最后一个字符已经被发送

端口初始化

首先，设置几个主要参数：
(1) BaudRate(波特率)波特率是模拟线路信号的速率，是以波形每秒的震荡数来衡量，波特率主要有以下几种频率： 2400， 4800， 9600， 14400。
(2) PortName PortName是串口设备所使用的串口名称，在设计串口通信程序时，必须找到这个串口名称，否则无法和串口设备建立连接进行通信。
(3) ReceivedBytesThreshold这个参数主要是用来触发数据接收事件 DataReceived，当输入缓冲区中的数据量达到所设的数值时就触发，否则就一直等待。

这些设置根据具体使用的串口设备，本文设置为 9600，com1，1， 2048/4096。参数设置完后就调用串口打开函数， SerialPort1.InitPort ()。

串口读写操作

(1)初始化串口
流程：检查参数–>检测线程–>创建事件(监视线程)–>打开端口–>设置异步IO结构参数。
(2)监视线程的控制
即线程控制吧，主要有开启线程，复位和停止。
(3)监视线程
我们把读写串口的操作全部交给监视线程，现在简单看一下监视线程的大致流程：
检查串口–>进入循环{WaitCommEvent(不阻塞询问)询问事件–>如果有事件来到–>到相应处理(关闭\读\写)}
(4)读取数据操作
读取数据是一个异步操作，当有数据发来时，会触发读事件m_ov.hEvent，监视线程捕捉到事件后并获知是读事件，进入相关读处理，这里调用函数ReceiveChar，ReceiveChar中调用ReadFile函数将串口数据读到Buffer缓冲中。
(5)写数据操作
也是由监视线程操作，不过触发事件交给主线程来触发，函数是WriteToPort()，将数据写入缓冲区中，然后由线程调用的函数WriteChar()，把缓冲里的数据写到串口中，期间调用WriteFile().

关闭串口

当使用串口完毕后，关闭串口，该函数为：ClosePort()。

串口通信实例分析

项目基于CSerialPort类进行串口通信，实现下位机PLC与上位机PC机之间进行通信。
1)设计思想
在项目中，上下位机之间通信主要是角度传感器的角度值，故而以下就以角度传输来进行分析。
2)关键代码分析
①数据读取
当有数据发来后，触发读事件m_ov.hEvent，而后满足CserialPort类定义的WM_COMM_RXCHAR事件触发条件后，触发MFC里面的一个自定义消息映射宏ON_MESSAGE ，由此触发函数OnComm()进行缓冲区数据读取。

ON_MESSAGE(WM_COMM_RXCHAR, OnComm)
LONG CSerial_classDlg::OnComm(WPARAM ch, LPARAM port)
｛
    ……
    m_recv = ch; 
    ……
｝

②数据写入
写数据相对而言比较简单，无须监控事件操作。准备好需要的数据后，直接调用函数WriteToPort()即可

void CSerial_classDlg::OnSend()
{
    ……
    m_SerialPort.WriteToPort(buf);       //发送数据
}