Windows环境下PC与单片机串行通信的实现

串行通信是计算机和外设进行通讯、对外设进行监控并获取由外设采集到的监测数据的一个非常重要的手段。由于其所用的传输线少，成本低，实现起来方便易行，因而得到广泛的应用。

以往在Windows平台上的串行通信多使用其提供的API函数来实现，这种方法使用起来需要许多底层设置，因而较为繁琐，且难以理解。本文结合笔者在开发遥感CCD相机控制子系统的过程中对串行通信编程的一些经验，介绍在32 b Windows操作系统下，用VisualC＋＋6．0的ActiveX技术实现PC机与单片机之间串行通信的一些方法。

1　硬件组成

系统中采用80C单片机作为下位机，PC机为上位机，二者通过RS232串行口接收或上传数据。接线图如图1所示。

由于RS232信号的电平为：



而单片机串口信号电平为TTL电平：　
　　逻辑1为大于3．6 V；　
　　逻辑0为小于0．3 V；


　　
所以必须进行二者之间的电平转换。在此使用集成电平转换芯片MAX232来进行RS232C／TTL电平转换。他使用单＋5 V为其工作，配接4个1μF电解电容即可完成RS232电平与TTL电平之间的转换。其原理图如图2所示。转换完毕的串口信号TXD，RXD直接和 80C31的串行口连接。

2　通信协议

通信协议是指通信双方的一种约定。在PC机与单片机通信中，PC机承担主控任务，负责控制参数的设定，单片机接收PC机指令，并根据指令信息来上传数据或控制被控对象。通信协议如下：

采用RS232串口异步通信，1位起始位，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验位。波特率为9 600 b／s。传输数据采用二进制传输模式。以一个数据包为例，其帧头字符“～”，字符值为7EH（十六进制），然后是数据串，帧尾是字符值为2A的“＊”字符，则整个数据包为“～XXXX＊”。其中“XXXX”就是已经约定好的指令码。每个“X”表示一个十六进制数，如“～1AFF＊”中“1A”表示命令下位机系统进行增益设置，而“FF”表示某个已经约定好的增益参数。下位机系统接收到此命令后，应立即向PC机回送应答命令，然后再进行相应的操作。如果在 1 s内PC机没有收到应答，PC机再重发命令。根据通信协议，结合Visual C＋＋6．0的特点，提出了如下的编程方法。



3　程序设计

3．1　MSComm控件介绍

MSComm（MicrosoftCommunication Control）控件，是Microsoft为简化Windows下串行通信编程而提供的ActiveX控件。在串口编程中其提供了2种处理通信问题的方法：一是事件驱动（Event-driven）法；一是查询法。

事件驱动通讯是处理串行端口交互作用的一种非常有效的方法。当通信事件发生时，MSComm控件会触发OnComm事件，调用者可以捕获该事件，通过检查其CommEvent属性便可确认发生的是哪种事件或错误，从而再做相应的处理。这种方法的优点是程序响应及时，可靠性高。

查询方式实质上还是事件驱动，但在有些情况下，这种方式显得更为便捷。在程序的每个关键功能之后，可以通过检查CommEvent属性的值来查询事件和错误。如果应用程序较小，并且是自保持的，这种方法可能是更可取的。例如，如果写一个简单的电话拨号程序，则没有必要对每接收一个字符都产生事件，因为惟一等待接收的字符是调制解调器的“确定”响应。

每个MSComm控件对应着一个串行端口，在使用MSComm控件时，1个MSComm控件只能同时对应1个串口。如果应用程序需要访问多个串口，那么必须使用多个MSComm控件。

MSComm控件有很多重要的属性，其中常用的是如下几个：
　　（1）CommPort　设置并返回通信口号，缺省值为COM1，可设置1～16个。
　　（2）SetStrings　设置并返回波特率、奇偶校验、数据位、停止位的字符串。其中波特率的范围为300～19 200 b／s。
　　（3）PortOpen　设置并返回通信口的状态，同时用来打开和关闭通信口。
　　（4）InputLen　决定每次Input读入的字符个数，缺省为0，表示读取接收缓冲区的全部内容。
　　（5）Input　读入并清除接收缓冲区的字符。
　　（6）InBufferCount　返回接收缓冲区已接收的字符数，通过置0可清除接收缓冲区。
　　（7）Output　将发送的字符串或数组写到发送缓冲区。
　　（8）InputMode　定义Input属性获得数据的方式：0为文本；1为二进制。

3．2　编程实现

从MSComm控件属性可以看出，MSComm可以以2种不同的形式接收数据，即以文本形式和以二进制形式。因为几乎所有以单片机为核心的控制系统所传输的原始数据都是二进制形式的，因此本文主要讨论在二进制形式下的使用方法。

在VisualC＋＋这种可视化界面中，采用基于对话框的应用程序，在对话框中插入MSComm控件后，根据通信协议，通过在主对话框的初始化函数OnInitDialog（）中，加入如下代码可以实现串口打开和属性设置。



初始化后，接下来是对数据的发送与接收。

由通信协议可知，数据包中的数是以十六进制字符表示，因此在发送数据时，对数据还需做一定的处理。即先将需要发送的字符串转换为相应的十六进制字节串，然后再经COleVariant类将其转换为通用的VARIANT型变量，再通过控件的SetOutput（）函数把数据从串口发出去。以发送1帧数据为例，其实现的主要代码如下：



至于数据的接收，我们通过让MSComm控件响应OnComm事件来完成，通过ClassWizard加入其对事件的响应，当有数据到达时便会通知 OnComm（）函数去处理，从而实现数据的异步接收。由于接收的数据为变体数据VARIANT，因此，还必须做一些处理，具体实现代码如下：



根据以上的方法，我们无需花很大的工作量，就能编写出一个功能较强的串口通信程序。

4　结　语

按以上方法编写的程序在Windows XP下由Microsoft VisualC＋＋6．0编译通过，并在PC机与遥控CCD相机控制子系统的串行通信过程中获得了满意的效果。同时串行通信的这种软、硬件实现方法也可以用于PC机与其他外设之间的通信，实用范围非常广泛。

参考文献
［1］希望图书创作室．Visual C＋＋6．0技术内幕［M］．第5版．北京：北京希望电子出版社，1999．
［2］何立明．单片机中级教程［M］．北京：北京航空航天大学出版社，1999．
［3］啸峰工作室．在VCA＋＋中利用ActiveX控件开发串行通信程序［DB］．http：／／www．gjwtech．com／serialcomm．htm，2002．