《機器人程序設計-仿人機器人競技娛樂運動設計》課件第5章

第5章機器人控制串口編程5.1引言5.2打開串口5.3配置串口5.4讀寫串口5.5關閉串口

5.1引言

在Win32下，可以使用兩種編程方式實現串口通信：其一是使用ActiveX控件，這種方法程序簡單，但不夠靈活；其二是調用Windows的API函數，這種方法可以清楚地掌握串口通信的機制，并且自由靈活。本章只介紹API串口通信部分。

串口的操作可以有兩種操作方式：同步操作方式和重疊操作方式(又稱為異步操作方式)。同步操作時，API函數會阻塞直到操作完成以后才能返回(在多線程方式中，雖然不會阻塞主線程，但是仍然會阻塞監(jiān)聽線程)；而重疊操作時，API函數會立即返回，操作在后臺進行，能避免線程的阻塞。無論哪種操作方式，一般都通過以下四個步驟來完成：

(1)打開串口。

(2)配置串口。

(3)讀寫串口。

(4)關閉串口。

5.2打開串口

Win32系統(tǒng)把文件的概念進行了擴展。無論是文件、通信設備、命名管道、郵件槽、磁盤還是控制臺，都是用API函數CreateFile來打開或創(chuàng)建的。該函數的原型為：其中：

lpFileName：將要打開的串口邏輯名，如“COM1”。

dwDesiredAccess：指定串口訪問的類型，可以是讀取、寫入或二者并列。

dwShareMode：指定共享屬性，由于串口不能共享，該參數必須置為0。

lpSecurityAttributes：引用安全性屬性結構，缺省值為NULL。

dwCreationDistribution：創(chuàng)建標志，對串口操作，該參數必須置為OPEN_EXISTING。

dwFlagsAndAttributes：屬性描述，用于指定該串口是否進行異步操作，該值為FILE_FLAG_OVERLAPPED，表示使用異步的I/O；該值為0，表示同步I/O操作。

hTemplateFile：對串口而言該參數必須置為NULL。

同步I/O方式打開串口的示例代碼：

5.3配置串口

1．設置串口參數

設置串口參數需要通過一個DCB結構來進行。DCB結構包含了諸如波特率、數據位數、奇偶校驗和停止位數等信息。在查詢或配置串口的屬性時，都要用DCB結構來作為緩沖區(qū)。

一般用CreateFile打開串口后，可以調用GetCommState函數來獲取串口的初始配置。要修改串口的配置，應該先修改DCB結構，然后再調用SetCommState函數設置串口。

DCB結構包含了串口的各項參數設置，該結構原型如下：

2．申請串口通信緩沖區(qū)

除了在DCB中進行的設置外，程序一般還需要設置I/O緩沖區(qū)的大小和超時。Windows用I/O緩沖區(qū)來暫存串口輸入和輸出的數據。如果通信的速率較高，則應該設置較大的緩沖區(qū)。調用SetupComm函數可以設置串行口的輸入和輸出緩沖區(qū)的大小。

3．串口通信超時設置

在用ReadFile和WriteFile讀寫串行口時，需要考慮超時問題。超時的作用是在指定的時間內沒有讀入或發(fā)送指定數量的字符時，ReadFile或WriteFile的操作仍然會結束。

要查詢當前的超時設置應調用GetCommTimeouts函數，該函數會填充一個COMMTIMEOUTS結構。調用SetCommTimeouts可以用某一個COMMTIMEOUTS結構的內容來設置超時。

讀寫串口的超時有兩種：間隔超時和總超時。間隔超時是指在接收時兩個字符之間的最大時延。總超時是指讀寫操作總共花費的最大時間。寫操作只支持總超時，而讀操作兩種超時均支持。用COMMTIMEOUTS結構可以規(guī)定讀寫操作的超時。

COMMTIMEOUTS結構的成員都以毫秒為單位?？偝瑫r的計算公式是：

總超時=時間系數×要求讀/寫的字符數+時間常量

可以看出，間隔超時和總超時的設置是不相關的，這可以方便通信程序靈活地設置各種超時。

如果所有寫超時參數均為0，那么就不使用寫超時。如果ReadIntervalTimeout為0，那么就不使用讀間隔超時。如果ReadTotalTimeoutMultiplier和ReadTotalTimeoutConstant都為0，則不使用讀總超時。如果讀間隔超時被設置成MAXDWORD并且讀時間系數和讀時間常量都為0，那么在讀一次輸入緩沖區(qū)的內容后讀操作就立即返回，不管是否讀入了要求的字符。

4．清空串口通信緩沖區(qū)

在讀寫串口之前，還要用PurgeComm()函數清空緩沖區(qū)，該函數原型如下：

5.4讀寫串口

使用ReadFile和WriteFile讀寫串口，下面是兩個函數的聲明：在用ReadFile和WriteFile讀寫串口時，既可以同步執(zhí)行，也可以重疊執(zhí)行。在同步執(zhí)行時，函數直到操作完成后才返回。這意味著同步執(zhí)行時線程會被阻塞，從而導致效率下降。在重疊執(zhí)行時，即使操作還未完成，這兩個函數也會立即返回，費時的I/O操作在后臺進行。

ReadFile和WriteFile函數是同步還是異步由CreateFile函數決定，如果在調用CreateFile創(chuàng)建句柄時指定了FILE_FLAG_OVERLAPPED標志，那么調用ReadFile和WriteFile對該句柄進行的操作就應該是重疊的；如果未指定重疊標志，則讀寫操作應該是同步的。ReadFile和WriteFile函數的同步或者異步應該和CreateFile函數相一致。

ReadFile函數只要在串口輸入緩沖區(qū)中讀入指定數量的字符，就算完成操作。而WriteFile函數不但要把指定數量的字符拷入到輸出緩沖區(qū)，而且要等這些字符從串行口送出去后才算完成操作。

如果操作成功，這兩個函數都返回TRUE。需要注意的是，當ReadFile和WriteFile返回FALSE時，不一定就是操作失敗，這時線程應該調用GetLastError函數分析返回的結果。例如，在重疊操作時如果操作還未完成函數就返回，那么函數會返回FALSE，同時GetLastError函數返回ERROR_IO_PENDING，這說明重疊操作還未完成。在使用ReadFile和WriteFile重疊操作時，線程需要創(chuàng)建OVERLAPPED結構以供這兩個函數使用。線程通過OVERLAPPED結構獲得當前的操作狀態(tài)，該結構最重要的成員是hEvent。hEvent是讀寫事件，當串口使用異步通信時，函數返回時操作可能還沒有完成，程序可以通過檢查該事件得知是否讀寫完畢。當調用ReadFile和Wr