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12 
<html>

<head>
<title>12.3 串行通信与重叠I/O</title>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=gb2312">
<meta name="GENERATOR" content="Microsoft FrontPage 3.0">
<link rel="stylesheet" href="../../../cpcw.css"></head>

<body link="#3973DE" alink="#3973DE" background="../../bg.gif">
<div align="center"><center>
    <table width="85%" border="0">
      <tr bgcolor="#FFFFFF"> 
        <td> 
          <div align="center">
            <center>
            </center>
          </div>
          <p align="CENTER"><b><font color="red" face="Times New Roman">12.3 </font><font color="red">串行通信与重叠</font><font color="red" face="Times New Roman">I/O</font></b></p>
          <p align="JUSTIFY">　　Win 32系统为串行通信提供了全新的服务。传统的OpenComm、ReadComm、WriteComm、CloseComm等函数已经过时，WM_COMMNOTIFY消息也消失了。取而代之的是文件I/O函数提供的打开和关闭通信资源句柄及读写操作的基本接口。</p>
          <p align="JUSTIFY">　　新的文件I/O函数(CreateFile、ReadFile、WriteFile等)支持重叠式输入输出，这使得线程可以从费时的I/O操作中解放出来，从而极大地提高了程序的运行效率。</p>
          <p align="JUSTIFY"><b></b><font color="#3973DE" face="Times New Roman">12.3.1 
            </font><font color="#3973DE">串行口的打开和关闭</font></p>
          <p align="JUSTIFY">　　Win 32系统把文件的概念进行了扩展。无论是文件、通信设备、命名管道、邮件槽、磁盘、还是控制台，都是用API函数CreateFile来打开或创建的。该函数的声明为：</p>
          <p align="JUSTIFY">HANDLE CreateFile(</p>
          <p align="JUSTIFY">LPCTSTR lpFileName, // 文件名 </p>
          <p align="JUSTIFY">DWORD dwDesiredAccess, // 访问模式 </p>
          <p align="JUSTIFY">DWORD dwShareMode, // 共享模式 </p>
          <p align="JUSTIFY">LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes, // 通常为NULL</p>
          <p align="JUSTIFY">DWORD dwCreationDistribution, // 创建方式 </p>
          <p align="JUSTIFY">DWORD dwFlagsAndAttributes, // 文件属性和标志</p>
          <p align="JUSTIFY">HANDLE hTemplateFile // 临时文件的句柄，通常为NULL </p>
          <blockquote> 
            <p align="JUSTIFY">);</p>
          </blockquote>
          <p align="JUSTIFY">　　如果调用成功，那么该函数返回文件的句柄，如果调用失败，则函数返回INVALID_HANDLE_VALUE。</p>
          <p align="JUSTIFY">　　如果想要用重叠I/O方式（参见12.3.3）打开COM2口，则一般应象清单12.4那样调用CreateFile函数。注意在打开一个通信端口时，应该以独占方式打开，另外要指定GENERIC_READ、GENERIC_WRITE、OPEN_EXISTING和FILE_ATTRIBUTE_NORMAL等属性。如果要打开重叠I/O，则应该指定 
            FILE_FLAG_OVERLAPPED属性。</p>
          <p align="JUSTIFY"><b>　</b></p>
          <b> 
          <p align="JUSTIFY">清单12.4</p>
          </b> 
          <p align="JUSTIFY">HANDLE hCom;</p>
          <p align="JUSTIFY">DWORD dwError;</p>
          <p align="JUSTIFY">hCom=CreateFile(“COM2”, // 文件名</p>
          <p align="JUSTIFY">GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, // 允许读和写 </p>
          <p align="JUSTIFY">0, // 独占方式</p>
          <p align="JUSTIFY">NULL, </p>
          <p align="JUSTIFY">OPEN_EXISTING, //打开而不是创建</p>
          <p align="JUSTIFY">FILE_ATTRIBUTE_NORMAL | FILE_FLAG_OVERLAPPED, // 
            重叠方式</p>
          <p align="JUSTIFY">NULL</p>
          <p align="JUSTIFY">);</p>
          <p align="JUSTIFY">if(hCom = = INVALID_HANDLE_VALUE)</p>
          <p align="JUSTIFY">{</p>
          <p align="JUSTIFY">dwError=GetLastError( );</p>
          <p align="JUSTIFY"><b>. . .</b> // 处理错误</p>
          <p align="JUSTIFY">}</p>
          <p align="JUSTIFY">当不再使用文件句柄时，应该调用CloseHandle函数关闭之。</p>
          <p align="JUSTIFY"><b></b><font color="#3973DE" face="Times New Roman">12.3.2 
            </font><font color="#3973DE">串行口的初始化</font></p>
          <p align="JUSTIFY">　　在打开通信设备句柄后，常常需要对串行口进行一些初始化工作。这需要通过一个DCB结构来进行。DCB结构包含了诸如波特率、每个字符的数据位数、奇偶校验和停止位数等信息。在查询或配置置串行口的属性时，都要用DCB结构来作为缓冲区。</p>
          <p align="JUSTIFY">　　调用GetCommState函数可以获得串口的配置，该函数把当前配置填充到一个DCB结构中。一般在用CreateFile打开串行口后，可以调用GetCommState函数来获取串行口的初始配置。要修改串行口的配置，应该先修改DCB结构，然后再调用SetCommState函数用指定的DCB结构来设置串行口。</p>
          <p align="JUSTIFY">　　除了在DCB中的设置外，程序一般还需要设置I/O缓冲区的大小和超时。Windows用I/O缓冲区来暂存串行口输入和输出的数据，如果通信的速率较高，则应该设置较大的缓冲区。调用SetupComm函数可以设置串行口的输入和输出缓冲区的大小。</p>
          <p align="JUSTIFY">　　在用ReadFile和WriteFile读写串行口时，需要考虑超时问题。如果在指定的时间内没有读出或写入指定数量的字符，那么ReadFile或WriteFile的操作就会结束。要查询当前的超时设置应调用GetCommTimeouts函数，该函数会填充一个COMMTIMEOUTS结构。调用SetCommTimeouts可以用某一个COMMTIMEOUTS结构的内容来设置超时。</p>
          <p align="JUSTIFY">　　有两种超时：间隔超时和总超时。间隔超时是指在接收时两个字符之间的最大时延，总超时是指读写操作总共花费的最大时间。写操作只支持总超时，而读操作两种超时均支持。用COMMTIMEOUTS结构可以规定读/写操作的超时，该结构的定义为：</p>
          <blockquote> 
            <p align="JUSTIFY">typedef struct _COMMTIMEOUTS { </p>
            <p align="JUSTIFY">DWORD ReadIntervalTimeout; // 读间隔超时</p>
            <p align="JUSTIFY">DWORD ReadTotalTimeoutMultiplier; // 读时间系数</p>
            <p align="JUSTIFY">DWORD ReadTotalTimeoutConstant; // 读时间常量</p>
            <p align="JUSTIFY">DWORD WriteTotalTimeoutMultiplier; // 写时间系数</p>
            <p align="JUSTIFY">DWORD WriteTotalTimeoutConstant; // 写时间常量</p>
            <p align="JUSTIFY">} COMMTIMEOUTS,*LPCOMMTIMEOUTS;</p>
          </blockquote>
          <p align="JUSTIFY">　　COMMTIMEOUTS结构的成员都以毫秒为单位。总超时的计算公式是：</p>
          <p align="JUSTIFY">总超时=时间系数×要求读/写的字符数 + 时间常量</p>
          <p align="JUSTIFY">　　例如，如果要读入10个字符，那么读操作的总超时的计算公式为：</p>
          <p align="JUSTIFY">读总超时＝ReadTotalTimeoutMultiplier×10 + ReadTotalTimeoutConstant</p>
          <p align="JUSTIFY">　　可以看出，间隔超时和总超时的设置是不相关的，这可以方便通信程序灵活地设置各种超时。</p>
          <p align="JUSTIFY">　　如果所有写超时参数均为0，那么就不使用写超时。如果ReadIntervalTimeout为0，那么就不使用读间隔超时，如果ReadTotalTimeoutMultiplier和ReadTotalTimeoutConstant都为0，则不使用读总超时。如果读间隔超时被设置成MAXDWORD并且两个读总超时为0，那么在读一次输入缓冲区中的内容后读操作就立即完成，而不管是否读入了要求的字符。</p>
          <p align="JUSTIFY">　　在用重叠方式读写串行口时，虽然ReadFile和WriteFile在完成操作以前就可能返回，但超时仍然是起作用的。在这种情况下，超时规定的是操作的完成时间，而不是ReadFile和WriteFile的返回时间。</p>
          <p align="JUSTIFY">清单12.5列出了一段简单的串行口初始化代码。</p>
          <p align="JUSTIFY"><b>　</b></p>
          <b> 
          <p align="JUSTIFY">清单12.5 打开并初始化串行口</p>
          </b> 
          <p align="JUSTIFY">HANDLE hCom;</p>
          <p align="JUSTIFY">DWORD dwError;</p>
          <p align="JUSTIFY">DCB dcb;</p>
          <p align="JUSTIFY">COMMTIMEOUTS TimeOuts;</p>
          <p align="JUSTIFY">hCom=CreateFile(“COM2”, // 文件名</p>
          <p align="JUSTIFY">GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, // 允许读和写 </p>
          <p align="JUSTIFY">0, // 独占方式</p>
          <p align="JUSTIFY">NULL, </p>
          <p align="JUSTIFY">OPEN_EXISTING, //打开而不是创建</p>
          <p align="JUSTIFY">FILE_ATTRIBUTE_NORMAL | FILE_FLAG_OVERLAPPED, // 
            重叠方式</p>
          <p align="JUSTIFY">NULL</p>
          <p align="JUSTIFY">);</p>
          <p align="JUSTIFY">if(hCom = = INVALID_HANDLE_VALUE)</p>
          <p align="JUSTIFY">{</p>
          <p align="JUSTIFY">dwError=GetLastError( );</p>
          <p align="JUSTIFY"><b>. . .</b> // 处理错误</p>
          <p align="JUSTIFY">}</p>
          <p align="JUSTIFY">　</p>
          <p align="JUSTIFY">SetupComm( hCom, 1024, 1024 ) //缓冲区的大小为1024</p>
          <p align="JUSTIFY">　</p>
          <p align="JUSTIFY">TimeOuts. ReadIntervalTimeout=1000; </p>
          <p align="JUSTIFY">TimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier=500; </p>
          <p align="JUSTIFY">TimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant=5000; </p>
          <p align="JUSTIFY">TimeOuts.WriteTotalTimeoutMultiplier=500; </p>
          <p align="JUSTIFY">TimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant=5000;</p>
          <p align="JUSTIFY">SetCommTimeouts(hCom, &amp;TimeOuts); // 设置超时</p>
          <p align="JUSTIFY">　</p>
          <p align="JUSTIFY">GetCommState(hCom, &amp;dcb);</p>
          <p align="JUSTIFY">dcb.BaudRate=2400; // 波特率为2400</p>
          <p align="JUSTIFY">dcb.ByteSize=8; // 每个字符有8位</p>
          <p align="JUSTIFY">dcb.Parity=NOPARITY; //无校验</p>
          <p align="JUSTIFY">dcb.StopBits=ONESTOPBIT; //一个停止位</p>
          <p align="JUSTIFY">SetCommState(hCom, &amp;dcb);</p>
          <b>
          <p align="JUSTIFY">　</p>
          </b>
          <p align="JUSTIFY"><b></b><font color="#3973DE" face="Times New Roman">12.3.3 
            </font><font color="#3973DE">重叠</font><font color="#3973DE" face="Times New Roman">I/O</font></p>
          <p align="JUSTIFY">　　在用ReadFile和WriteFile读写串行口时，既可以同步执行，也可以重叠（异步）执行。在同步执行时，函数直到操作完成后才返回。这意味着在同步执行时线程会被阻塞，从而导致效率下降。在重叠执行时，即使操作还未完成，调用的函数也会立即返回。费时的I/O操作在后台进行，这样线程就可以干别的事情。例如，线程可以在不同的句柄上同时执行I/O操作，甚至可以在同一句柄上同时进行读写操作。“重叠”一词的含义就在于此。</p>
          <p align="JUSTIFY">　　ReadFile函数只要在串行口输入缓冲区中读入指定数量的字符，就算完成操作。而WriteFile函数不但要把指定数量的字符拷入到输出缓冲中，而且要等这些字符从串行口送出去后才算完成操作。</p>
          <p align="JUSTIFY">　　ReadFile和WriteFile函数是否为执行重叠操作是由CreateFile函数决定的。如果在调用CreateFile创建句柄时指定了FILE_FLAG_OVERLAPPED标志，那么调用ReadFile和WriteFile对该句柄进行的读写操作就是重叠的，如果未指定重叠标志，则读写操作是同步的。</p>
          <p align="JUSTIFY">　　函数ReadFile和WriteFile的参数和返回值很相似。这里仅列出ReadFile函数的声明：</p>
          <p align="JUSTIFY">BOOL ReadFile(</p>
          <blockquote> 
            <p align="JUSTIFY">HANDLE hFile, // 文件句柄</p>
            <p align="JUSTIFY">LPVOID lpBuffer, // 读缓冲区</p>
            <p align="JUSTIFY">DWORD nNumberOfBytesToRead, // 要求读入的字节数 </p>
12

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