WINDOWS95與NT下微機與智能化儀的串行通信設(shè)計

前言

隨著計算機軟硬件的是益發(fā)展，基于Windows95及NT平臺的軟件越來越多，在智能化電子儀表及計算機控制系統(tǒng)中都涉及到計算機與智能儀或計算機之間進行信息交換，而串行通信是計算機之間以及計算機與單片機等數(shù)字化儀器通信的一種重要手段，是實現(xiàn)工業(yè)監(jiān)控的一種主要方式，由于它高效可靠，價格便宜，遵循統(tǒng)一的標準，因而得到廣泛應(yīng)用。隨著計算機技術(shù)不斷發(fā)展，編程手段也不斷提高，如Visual Basic 、Delphi 、Visual C++ 以及 C++ Builder等采用面向?qū)ο髽?gòu)件的方法，使得編寫Windows下的應(yīng)用程序變得迅速和容易 ,其中Delphi功能強大,代碼效率高,深受軟件開發(fā)人員睛睞, 但Delphi同Visual C++ 以及 C++ Builder一樣均未提供通信構(gòu)件,為此用Delphi開發(fā)通信應(yīng)用軟件時就得應(yīng)用API函數(shù)或Visual Basic的通信構(gòu)件,API函數(shù)對一般開發(fā)人員有一定難度而且不太方便 ,而用VB 的通信構(gòu)件開發(fā)的應(yīng)用程序需在WINDOWS95或NT中安裝并注刪相應(yīng)的動態(tài)庫才能運行,這對應(yīng)用用戶來說很不方便。為此本文介紹用API函數(shù)和多線程編程技術(shù)在Delphi3.0下設(shè)計出自已的通信構(gòu)件，并提供了全部源程序，利用Delphi安裝新構(gòu)件方法將其安裝到自已的編譯系統(tǒng)中，就可以十分方便地開發(fā)出通信程序，該構(gòu)件在智能超聲液體成份分析儀及集散式網(wǎng)絡(luò)測控熱處理系統(tǒng)的被成功地應(yīng)用。從中可以看出利用Delphi編制構(gòu)件不斷豐富Delphi的內(nèi)容的方法。

1　串行通信構(gòu)件設(shè)計思想

一般基于DOS編程的程序員在編寫串行通信時，往往是編寫一個中斷服務(wù)程序,一旦串行口有數(shù)據(jù)它就會向CPU發(fā)出中斷請求,CPU在響應(yīng)該中斷后會執(zhí)行串口的中斷服務(wù)程序,從而完成預(yù)定的任務(wù)。在Windows操作系統(tǒng)下，由于Windows禁止應(yīng)用程序直接和硬件打交道，所以程序員只能使用Windows提供的標準函數(shù)編程。雖然由于無需對硬件編程對有關(guān)硬件調(diào)試方便，但Windows本身遠比DOS復(fù)雜，所以對這些標準函數(shù)和它們攜帶參數(shù)的理解和使用也遠比DOS困難，在Windows3.X中，當一個通信設(shè)備被打開并允許傳送WM-COMMNOTIFY消息時，只要該通信設(shè)備收到數(shù)據(jù)，操作系統(tǒng)就會在消息隊列中置入WM-COMMNOTIFY消息，應(yīng)用程序可以通過截獲操作系統(tǒng)發(fā)出的WM-COMMNOTIFY消息來對已打開的通信設(shè)備進行操作。

在Windows95與NT中，修改了Windows3.X對串行口操作的標準函數(shù)，進行了更統(tǒng)一的規(guī)范化，取消了WM-COMMNOTIFY消息以及OpenComm，CloseComm，ReadComm，WriteComm，F(xiàn)lushComm等函數(shù)，對待串行口操作如同文件一樣，其串行設(shè)備的打開和關(guān)閉操作使用與文件打開與關(guān)閉操作相同的函數(shù)，如CreatFile，CloseFile，ReadFile，WriteFile，PurgeComm等,由于Windows95與NT中允許用戶定義大小的讀寫緩沖區(qū)，這樣數(shù)據(jù)丟失可能性很小，同時使得讀寫速度很快。在Windows95與NT中支持多線程編程技術(shù)，而Delphi3.0為多線程編程和編制構(gòu)件提供了支持，這樣就可以編制串行通信構(gòu)件了，即建立新的“.pak”文件就行了。

考慮到篇幅，在這個構(gòu)件中只提供必要且夠一般常用的幾個屬性和當輸入緩沖有數(shù)據(jù)時而產(chǎn)生的事件，這些屬性中可視屬性為波特率、數(shù)據(jù)位、效驗位、停止位、串行口名、輸入緩沖大�。�即讀緩沖）、輸出緩沖大�。�即寫緩沖）、觸發(fā)事件方式；運行屬性有串口設(shè)備句柄、消息窗句柄、事件句柄；運行中的方法有端口打開和端口關(guān)閉函數(shù)。

構(gòu)件的設(shè)計思想是：可視屬性中的數(shù)據(jù)位、效驗位、停止位、觸發(fā)事件方式用梅舉類型定義，編程人員將方便地選擇所需的值就行了，可視屬性中波特率、串行口名、輸入緩沖大小、輸出緩沖大小由編程人員輸入設(shè)定；觸發(fā)事件方式有每收一字符觸發(fā)和一隊列收到后觸發(fā)。在構(gòu)件的創(chuàng)建過程中將可視屬性賦缺省值，當程序運行構(gòu)件的端口打開函數(shù)（ComPortOpen ）時,將串口按構(gòu)件可視屬性設(shè)定值進行端口初始化及創(chuàng)建監(jiān)視串口線程并返回端口句柄（hCommFile）；監(jiān)視線程的作用是，按觸發(fā)事件方式監(jiān)視串口，當串口有數(shù)據(jù)時就向窗函數(shù)發(fā)出自定義的WM_COMMNOTIFY消息，窗函數(shù)收到WM_COMMNOTIFY消息后觸發(fā)OnComm事件；當執(zhí)行端口關(guān)閉函數(shù)（comPortClose）時，該函數(shù)關(guān)閉端口并撤消監(jiān)視線程。程序流程圖為圖1。

圖　1

2　應(yīng)用說明

當執(zhí)行ComPortOpen函數(shù)（即方法）時，用CreatFile()打開串行口，此時fdwShareMode,參數(shù)必須是零,打開獨占訪問的資源。FdwCreate參數(shù)必須是指定的OPEN_EXISTING標志,hTemplateFile參數(shù)必須是Nil，用GetCommState設(shè)置通信參數(shù)，用CreateEvent()創(chuàng)建事件對象，用AllocateHWnd()得到窗口數(shù)構(gòu)柄；利用Delphi3.0創(chuàng)建多線工具建立一個監(jiān)視線程的對象TmyCommWacth；在監(jiān)視線程中用ResetEVent()設(shè)置事件句柄，用WaitForSingleObject()指定對象處于信號或超時狀態(tài)時返回，用PostMessage()向指定窗發(fā)送消息; 窗函數(shù)收到消息后用ClearCommError()清除錯誤,用自定的過程 OnCommData(PChar(msg.LParam), msg.WParam )觸發(fā)事件OnComm，當執(zhí)行端口關(guān)閉函數(shù)comPortClose時 ，用CloseMyComThread撤消監(jiān)視線程，用DeallocateHWnd()釋放消息窗句柄，用 CloseHandle()關(guān)閉事件和串口;用RegisterComponents 對構(gòu)件進行注冊�？紤]到篇幅源程序未提供讀寫緩沖數(shù)據(jù)程序，實際上接收數(shù)據(jù)可在OnComm事件中用ReadFile()讀，其文件句柄為ComPortOpen返回的串口設(shè)備句柄hCommFile；寫數(shù)據(jù)可編一過程或函數(shù)用WriteFile()，其文件句柄同讀句柄，讀寫數(shù)據(jù)比較簡單。圖2為編譯安裝后構(gòu)件在Object Inspector下所現(xiàn)示的屬性及事件。

圖　2

3　構(gòu)件源程序

unit comm32;
interface
uses
　Windows,Messages,SysUtils,Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs;
const
　　 WMCOMMNOTIFY = WMUSER + 1;
Type{定義屬性用梅舉類型}
　　TParity = ( None, Odd, Even, Mark, Space );
　　TStopBits = (1, 15, 2 );
　　TOncommMode = (evchar,evflag);
　　TComPorts=( com1,com2,com3,com4);
　ECommsError = class( Exception );
　TOncommEvent = procedure(Sender: TObject;Buffer:Pointer;BufferLength: Word) of
object;{觸發(fā)事件對像}
　　 Type{創(chuàng)建監(jiān)視線程類}
　TMyCommWacth = class(TThread)
　private
　　PostEvent: Integer;
　�。� Private declarations ｝
　protected
　　procedure Execute; override;
　Public
　 hCommFile: THandle;｛串口句柄｝
　 hCloseEvent: THandle; ｛事件句柄｝
　 hComm32Window:THandle;｛消息窗句柄｝
　　Lpoverlapped:TOVERLAPPED;
　　ConStructor Create;｛構(gòu)造函數(shù)｝
　end;
type｛創(chuàng)建構(gòu)件對象｝
　Tcomm32 = class(TComponent)
　Private{定義屬性的私有變量}
　　 MyComThread: TMyCommWacth;
　　 BaudRates:　　　Integer;
　　 comName: TComPorts;
　　 parity: TParity ;
　　 Stopbits : TStopBits ;
　　 DataBits : Byte;
　　 InPutbuffers: Integer;
　　 OutPutbuffers: Integer;
commMode: TOncommMode;
OnCommMsg: TOnCommEvent;
procedure CommWndProc( var msg: TMessage );message WMCOMMNOTIFY;
　　 ｛ Private declarations ｝
　protected
　　 procedure OnCommData(Buffer: PChar; BufferLength: Word);
　　｛ Protected declarations ｝
　public｛運行屬性｝
　　hCommFile:　　　THandle;
hCloseEvent: THandle;
　　hComm32Window:THandle;
Function ComPortOpen : Thandle;
Function ComPortClose : Boolean;
procedure CloseMyComThread;
　　Constructor
Create(Aowner:TComponent);override;
　　destructor Destroy; override;
　�。� Public declarations ｝
published{可視屬性及事件}
property comParity: TParity read Parity Write Parity default None;
property ComPortName:TComPorts read comName Write comName default com2;
property BaudRate:Integer read BaudRates Write BaudRates default 9600 ;
property Stopbit:TStopBits read Stopbits Write Stopbits default1;
property ByteDataBit:Byte read DataBits Write DataBits default 8;
property InBuffersize: Integer read InPutbuffers Write InPutbuffers default 1024;
property OutBuffersize:Integer read OutPutbuffers Write OutPutbuffers default 1024;
property SetComMode:TOncommMode read commMode Write commMode default evChar;
property OnComm:TOnCommEvent read OnCommMsg write OnCommMsg;
end;
procedure Register;

implementation
TMyCommWacth.Create();{監(jiān)視線程創(chuàng)建}
begin
　　inherited Create(False);
　　FreeOnTerminate:=True;
end;
｛監(jiān)視線程執(zhí)行｝
procedure TMyCommWacth.Execute;
Var DwTransfer,DwEvtMask:Integer;
begin
　if Comm32.SetComMode = Evchar then
　begin
　　if not SetCommMask(hCommFile,
　　EVRXCHAR) then Exit;
　　While( true) do
　　begin
　　　DwEvtMask:=0;
　　　WaitCommEvent(hCommFile,
　　　DwEvtMask,@Lpoverlapped);
　　　if((DwEvtMaskandEVRXCHAR)
　　　=EVRXCHAR) then
　　 begin
　　　WaitForSingleObject(PostEvent, 1000000);
　　　 ResetEVent(PostEvent);
　　　 PostMessage(hComm32Window ,WMCOMMNOTIFY,hcommfile,0);
　　　end;
　　end;
　end else
　begin
　　if not setCommMask(hCommFile,
EVRXFLAG) then Exit;
　　While( true) do
　　begin
　　　DwEvtMask:=0;
　　　WaitCommEvent(hCommFile,DwEvtMask,@comm32.Lpoverlapped);
　　　if ((DwEvtMask and EVRXFLAG)
　　　=EVRXFLAG) then
　　　begin
　　　　WaitForSingleObject(comm32.PostEvent,1000000);
　　　ResetEVent(comm32.PostEvent);
　　　 PostMessage(hComm32Window,WMCOMMNOTIFY,hCommFile,NULL);
　　　 end;
　　　end;
　 end;
end; ｛監(jiān)視線程結(jié)束｝
｛建立通信構(gòu)件｝
Tcomm32.Create(Aowner:Tcomponent);
begin
　　 inherited Create(aOwner);
　　 MyComThread:= nil;
　　 hCommFile := 0;
　　 hCloseEvent := 0;
　　 Parity:=None;
　　 ComName:=com2;
　　 BaudRates:=9600;
　　 Stopbits:=1;
　　 DataBits:=8;
　　 InPutBuffers:=1024;
　　 OutPutBuffers:=1024;
　　 CommMode:=Evchar;
end;
destructor TComm32.Destroy;{構(gòu)件析構(gòu)函數(shù)}
begin
　　 if not(csDesigning in ComponentState)then
　　 DeallocateHWnd(hComm32Window);
　　 inherited Destroy;
end;
procedure Register;{構(gòu)件注冊}
begin
　RegisterComponents(’Sample’, ［Tcomm32］);
end;
procedure TComm32.OnCommData(Buffer: PChar; BufferLength: Word);
begin
　　 if Assigned(OnCommMsg) then
　　　　OnCommMsg( self , Buffer, BufferLength);
end;
｛構(gòu)件端口打開方法｝
Function TComm32.comPortOpen : Thandle;
var dcbPort:TDCB;
　　 ComBuff:BOOlean;
　　 StrCom:string;
begin
　　 StrCom:=’Com’+IntToStr(Ord(comName)+1);
　　 hCommFile:=CreateFile(PChar(StrCom),GENERICREAD or GENERICWRITE,0,nil, OPENEXISTING, FILEATTRIBUTENORMAL or FILEFLAGOVERLAPPED ,LongInt(0));
　　 if (hCommFile <> INVALIDHANDLEVALUE) then
　　 begin
　if GetCommState(hCommFile, dcbPort) then begin
　　　　dcbPort.BaudRate := BaudRate;
　　　　dcbPort.ByteSize := DataBits;
　　　　dcbPort.Parity :=Ord(parity);
　　　　dcbPort.StopBits :=Ord(Stopbit);
　　　　dcbPort.Flags := 0;
　　　　SetCommState(hCommFile, cbPort);
　　end;
　　end else
　　begin
　　　 application.messagebox(’不能打開端口 ’+’請重新設(shè)置端口 !’, ’Error’, mbOk + mbDefButton1);
　　　 result:=0;
　　　 Exit;
　　 end;
　　 ComBuff:=SetupComm(hCommFile ,InBuffersize ,OutBuffersize);
　　 hComm32Window := AllocateHWnd(CommWndProc);
　　 hCloseEvent := CreateEvent( nil, True, False, nil );
　　 if hCloseEvent = 0 then
　　 begin
　　　　　CloseHandle( hCommFile );
　　　　　hCommFile := 0;
　　　　　raise CommsError.Create (’不能創(chuàng)建事件’ )
　　 end;
　　 try
　　　　 MyComThread:=TMyCommWacth.Create();
　　 except
　　　　　 MyComThread := nil;
　　　　　 CloseHandle( hCloseEvent );
　　　　　 CloseHandle( hCommFile );
　　　　　 hCommFile := 0;
　　　　　 raise ECommsError.Create(’不能建立監(jiān)視線程’)
　　 end;
MyComThread.hCommFile := hCommFile;
MyComThread.hCloseEvent := hCloseEvent;
MyComThread.hComm32Window := hComm32Window;
PurgeComm(hCommFile,PURGETXCLEAR);
PurgeComm(hCommFile,PURGERXCLEAR);
MyComThread.Resume;
result:=hCommFile;
end;
Function TComm32.comPortClose : Boolean;{端口關(guān)閉方法}
begin
　　 if hCommFile = 0 then
　　 begin
　　　　 result:=False;
　　　　 Exit;
　　 end;
　　 CloseMyComThread;
　　 CloseHandle( hCloseEvent );
　　 CloseHandle(hCommFile );
　　 hCommFile := 0;
　　 result:=True;
end;
{消息窗}
procedure TComm32.CommWndProc( var msg: TMessage );
var comstate,dwerrorcode:Integer;
begin
　　 ClearCommError(hCommfile, dwErrorCode, @ComState);
　　 OnCommData(PChar(msg.LParam), msg.WParam );
　　 LocalFree(hcommfile);
end;
{撤消監(jiān)視線程}
procedure TComm32.CloseMyComThread;
begin
　　 if MyComThread 〈　〉 nil then
　　 begin
　　　　　SetEvent( hCloseEvent );
　　　　PurgeComm( hCommFile, PURGERXABORT + PURGERXCLEAR );
　if (WaitForSingleObject(MyComThread.Handle, 10000) = WAITTIMEOUT) then
　　　　　MyComThread.Terminate;
　　　　　MyComThread.Free;
　　　　　MyComThread := nil
　　 end
end;
end.