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本文介绍了使用 Windows API 打开、读取、写入和管理串行端口连接的基础知识。

本文的主要目的是让您基本了解编程中的串行通信如何工作，并让您朝着正确的方向开始。

本文假定您对 C/C++ 有基本的了解，可以编译和运行程序，并且您的开发环境已设置为使用 Windows API 调用。

C++中的串口连接

C++中读取数据或写入串口有六个步骤：

1. 打开串口
2. 设置一些基本属性
3. 设置超时时间
4. 读取或写入数据
5. 清理端口
6. 一些高级功能

打开串口

第一步是开放港口。 这是最简单的步骤之一，特别是如果您已经了解 Windows 文件 I/O。

首先，您必须确保已在文件中包含所需的头文件，即 windows.h。 然后，使用以下代码：

HANDLE h_Serial;
h_Serial = CreateFile("COM1",GENERIC_READ | GENERIC_WRITE,
                     0,
                     0,
                     OPEN_EXISTING,
                     FILE_ATTRIBUTE_NORMAL,
                     0);
if(h_Serial==INVALID_HANDLE_VALUE){
    if(GetLastError()==ERROR_FILE_NOT_FOUND){
        //serial port not found. Handle error here.
    }
    //any other error. Handle error here.
}

我们在第一行创建了一个HANDLE类型的变量，然后调用函数CreateFile对其进行初始化。 该函数的第一个参数是您需要打开的文件的名称； 在本例中，我们想要打开一个串行端口，这就是为什么我们使用该端口的名称，即 COM1。

第二个参数是指定我们是否需要读取或写入数据。 如果不需要完成任何任务，则可以保留此参数。

接下来的两个参数始终保持为零。 下一个参数是指定是否需要打开现有文件或创建新文件。

在本例中，它是端口，因此我们使用 OPEN_EXISTING。 下一个参数是向 Windows 指定我们不需要任何花哨的东西，但需要定期读取或写入。

最后一个参数也始终保持为零。

设置基本属性

获得端口的句柄后，我们需要设置一些基本属性，如带宽速率、字节大小、停止位等。这是使用 struct DCB 完成的。

DCB dcbSerialParam = {0};
dcbSerial.DCBlength=sizeof(dcbSerialParam);

if (!GetCommState(h_Serial, &dcbSerialParam)) {
    //handle error here
}

dcbSerialParam.BaudRate=CBR_19200;
dcbSerialParam.ByteSize=8;
dcbSerialParam.StopBits=ONESTOPBIT;
dcbSerialParam.Parity=NOPARITY;

if(!SetCommState(h_Serial, &dcbSerialParam)){
    //handle error here
}

在上面的代码片段中，我们在第一行代码中创建了一个 DCB 对象，并将其初始化为零以清除值。 在下面的行中，我们设置了该结构的长度，这是 Windows 的强制步骤。

之后，我们调用函数 GetCommState 并向其传递两个参数，即我们的端口 HANDLE 和 DCB 对象，以填写当前使用的参数。

一旦我们有了这个，我们必须设置关键参数，即波特率、字节大小、停止位和奇偶校验。

Windows 需要我们使用特殊常量提供 BaudRate。 例如，CBR 19200 代表 19200 波特，CBR 9600 代表 9600 波特，CBR 57600 代表 57600 波特等。

我们可以直接定义 ByteSize，但 StopBits 和 Parity 需要额外的变量。 ONESTOPBIT、ONE5STOPBITS 和 TWOSTOPBITS 是 StopBit 的可能性。

EVENPARITY、NOPARITY 和 ODDPARITY 是最广泛使用的奇偶校验替代方案。 其他的也存在，但不太出名。

有关详细信息，请参阅 MSDN 库项目（搜索 DCB）。

在将 DCB 结构配置为优先级后，我们需要将这些设置应用于串行端口。 SetCommState 函数用于完成此操作。

设置超时

如果没有数据进入串行端口（例如，串行端口设备已关闭或断开连接），则从串行端口读取数据可能会导致应用程序在等待数据出现时停止。 有两种方法可以处理这种情况。

首先，可以在应用程序中使用多线程，一个线程处理串行端口困难，另一个线程处理实际处理。 这可能会变得麻烦和复杂，而且不是必需的。

另一种选择更简单：告诉 Windows 停止等待数据出现！ 这是通过以下方式实现的：

COMMTIMEOUTS timeout={0};
timeout.ReadIntervalTimeout=60;
timeout.ReadTotalTimeoutConstant=60;
timeout.ReadTotalTimeoutMultiplier=15;
timeout.WriteTotalTimeoutConstant=60;
timeout.WriteTotalTimeoutMultiplier=8;
if(!SetCommTimeouts(h_Serial, &timeout)){
    //handle error here
}

COMMTIMEOUTS 结构相当简单，只有上面列出的字段。 快速回顾一下：

• ReadIntervalTimeout - 指定超时之前接收字符之间必须经过的时间（以毫秒为单位）。
• ReadTotalTimeoutConstant - 提供返回之前等待的时间（以毫秒为单位）。
• ReadTotalTimeoutMultiplier - 指定响应读取操作中请求的每个字节之前等待的时间长度（以毫秒为单位）。
• WriteTotalTimeoutConstant 和 WriteTotalTimeoutMultiplier - 两者都完成与 ReadTotalTimeoutConstant 和 WriteTotalTimeoutMultiplier 相同的任务，但用于写入而不是读取。

将 ReadIntervalTimeout 设置为 MAXDWORD 并将 ReadTotalTimeoutConstant 和 ReadTotalTimeoutMultiplier 设置为 0 会导致任何读取操作立即返回缓冲区中的任何字符（即已经接收到的字符），即使不存在任何字符。

配置 COMMTIMEOUTS 结构后，我们需要使用 SetCommTimeouts 方法将更改应用到串行端口。

读/写数据

您可以在打开串行端口后使用必要的参数和超时开始读取数据。 这些都很容易理解。

考虑从串口读取n个字节的场景。 然后，我们只需按照以下步骤操作：

char sBuff[n + 1] = {0};
DWORD dwRead = 0;
if(!ReadFile(h_Serial, sBuff, n, &dwRead, NULL)){
//handle error here
}

文件（串行端口）的句柄、存储数据的缓冲区、要读取的字节数、对要设置为读取的字节数的整数的引用以及 NULL 都传递给 ReadFile。 ReadFile 操作读取的字节数将存储在 dwRead 中。

写入数据也是同样的过程。 唯一的区别是WriteFile函数可以写入数据。

关闭端口

使用完串口后，合上手柄。 如果不这样做，可能会发生奇怪的事情，包括在您重新启动之前没有其他人能够使用串行端口。

无论如何，这很容易完成，因此请记住以下几点：

CloseHandle(h_Serial);

处理错误 正如您可能已经看到的，我们在每个系统调用后插入了一条注释，说明您应该处理错误。

这始终是一种优秀的编程实践，但对于 I/O 函数尤其重要，因为 I/O 函数更容易失败。 无论如何，以下所有函数在失败时都返回 0，在成功时返回 0 以外的任何值。

要找出问题所在，请使用 GetLastError() 函数，该函数以 DWORD 形式返回错误代码。 您可以使用 FormatMessage 方法将其转换为有意义的字符串：

char lastErr[1020];
FormatMessage(FORMAT_MESSAGE_FROM_SYSTEM | FORMAT_MESSAGE_IGNORE_INSERTS,
            NULL,
            GetLastError(),
            MAKELANGID(LANG_NEUTRAL, SUBLANG_DEFAULT),
            lastErr,
            1020,
            NULL);