在Windows下實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)AT89C51的串行通信

摘　要：在Windows95下使用串口API函數(shù)實(shí)現(xiàn)PC機(jī)與單片機(jī)AT89C51的串口通信，重點(diǎn)介紹計(jì)算機(jī)采用事件驅(qū)動(dòng)I/O方式的函數(shù)編程及單片機(jī)串口中斷發(fā)送、接收程序的實(shí)現(xiàn)。
　　關(guān)鍵詞：Windows95　單片機(jī)AT89C51　RS-232接口　RS-485接口　串行通信
　　在以單片機(jī)為基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)采集和實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，通過(guò)計(jì)算機(jī)中的RS-232接口進(jìn)行計(jì)算機(jī)與單片機(jī)之間的命令和數(shù)據(jù)傳送，就可以利用計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。由于計(jì)算機(jī)上的RS-232所傳送的距離不超過(guò)30m，所以，在遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳送和控制時(shí)，可以用MAX485的接口轉(zhuǎn)換芯片將RS-232轉(zhuǎn)換成RS-485協(xié)議進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳送。在發(fā)送和接收端都進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換后，RS-485協(xié)議對(duì)數(shù)據(jù)傳送來(lái)說(shuō)是相對(duì)透明的，所以依然可以使用計(jì)算機(jī)中的RS-232進(jìn)行遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳送和控制。在最簡(jiǎn)單的RS-232直接傳送通信系統(tǒng)中，只要發(fā)送和接收雙方同時(shí)準(zhǔn)備好，僅用信號(hào)發(fā)送端(TXD)，信號(hào)接收端(RXD)和信號(hào)地(GND)3根線即可進(jìn)行通信；若以應(yīng)答方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，可使用請(qǐng)求發(fā)送(RTS)、清除發(fā)送(CTS)或數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備(DTR)、數(shù)據(jù)裝置準(zhǔn)備(DSR)進(jìn)行硬件握手。在Windows95下，可以很方便地使用Win32通信API函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)這些硬件的握手以及數(shù)據(jù)的傳送。在89C51單片機(jī)系統(tǒng)中，分別從P3.0和P3.1引出串口線RXD和TXD通過(guò)專(zhuān)用的電平轉(zhuǎn)換芯片轉(zhuǎn)換成RS-232接口標(biāo)準(zhǔn)的電平，這樣，二者之間就可以通過(guò)RS-232接口進(jìn)行數(shù)字信號(hào)的傳送。單片機(jī)也可以以直接傳送或應(yīng)答握手的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，但由于握手方式占用其他的端口，而單片機(jī)的端口數(shù)量有限，所以，計(jì)算機(jī)與單片機(jī)的通信常采用直接傳送的方式，本文將重點(diǎn)介紹。

1　Windows95下的通信編程
　　Windows95通信體系提供了1個(gè)改進(jìn)的串行應(yīng)用程序接口SAPI用來(lái)進(jìn)行交互式串行通信。其中，串口和其他通信設(shè)備是作為文件進(jìn)行處理的，串口的打開(kāi)、關(guān)閉、讀取和寫(xiě)入所用的函數(shù)和操作文件的函數(shù)相同。
　　通信會(huì)話以調(diào)用CreateFile函數(shù)開(kāi)始，CreateFile函數(shù)為讀訪問(wèn)或?qū)懺L問(wèn)打開(kāi)串口，打開(kāi)成功后返回該串口句柄，供讀寫(xiě)串口時(shí)使用。CreateFile函數(shù)的使用如下：
CreateFile(szDevice,fdwAccess,fdwShareMode,lpsa,fdwCreate,fdwAttrsAndFlags,hTemplateFile)
　　其中，第1個(gè)參數(shù)szDevice是要打開(kāi)的串口邏輯名，如COM1或COM2；第2個(gè)參數(shù)fdwAccess指定串口的訪問(wèn)類(lèi)型，如讀、寫(xiě)或兩者兼而有之，大部分通信是雙向的，因而通常設(shè)置為：GENERICREAD｜GENERICWRITE；第3個(gè)參數(shù)fdwShareMode指定串口的共享屬性，串口不能共享，所以它必須為0；第4個(gè)參數(shù)lpsa引用安全性屬性結(jié)構(gòu)；第5個(gè)參數(shù)fdwCreate指定如果CreateFile正被已有的文件調(diào)用時(shí)應(yīng)做些什么，既然串口總是存在，此參數(shù)就必須被設(shè)置為OPENEXISTING。第6個(gè)參數(shù)fdwAttrsAndFlags描述了該端口的各種屬性，對(duì)串口而言，唯一有意義的設(shè)置是FILEFLAGOVERLAPPED，指定該設(shè)置時(shí)，端口I/O可以在后臺(tái)進(jìn)行；最后1個(gè)參數(shù)hTemplateFile是指向模板文件的句柄，當(dāng)端口打開(kāi)時(shí)，該參數(shù)為NULL。
　　打開(kāi)串口后，在Windows95下可以對(duì)串口進(jìn)行合適的配置。Windows95提供了COMMPROP結(jié)構(gòu)，COMMPROP結(jié)構(gòu)中包含了對(duì)串口允許的設(shè)置，如波特率、數(shù)據(jù)位數(shù)、停止位的個(gè)數(shù)以及奇偶校驗(yàn)方法等，如果串口連接到調(diào)制解調(diào)器，COMMPROP結(jié)構(gòu)中還包含調(diào)制解調(diào)器支持的設(shè)置。但COMMPROP結(jié)構(gòu)給出的只是單純的信息，它不能用來(lái)改變串口的設(shè)置。Windows95下串口設(shè)置的改變是通過(guò)改變它的DCB結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，DCB結(jié)構(gòu)中包含了所有串口的設(shè)置，其中包括硬件的握手、流控制等。
　　Windows95提供GetCommState函數(shù)來(lái)得到當(dāng)前串口的設(shè)置情況，該函數(shù)接收1個(gè)打開(kāi)的端口句柄和1個(gè)指向DCB結(jié)構(gòu)的指針，在DCB結(jié)構(gòu)中返回信息，GetCommState函數(shù)的補(bǔ)充函數(shù)是SetCommState函數(shù)，SetCommState函數(shù)將DCB結(jié)構(gòu)中的內(nèi)容寫(xiě)向串口設(shè)置，這2個(gè)函數(shù)的調(diào)用如下：
　　BOOLGetCommState(hComm,&dcb)
　　BOOLSetCommState(hComm,&dcb)
　　其中，hComm為打開(kāi)串口的句柄，dcb為1個(gè)指向DCB的結(jié)構(gòu)。
　　Windows95中實(shí)現(xiàn)串口的讀寫(xiě)函數(shù)與文件的讀寫(xiě)函數(shù)相同，讀寫(xiě)函數(shù)的使用格式如下：
　　ReadFile(hComm,inbuff,nBytes,&nBytesRead,&overlapped)
　　WriteFile(hComm,outbuff,nBytes,&nBytesWrite,&overlapped)
　　其中，第1個(gè)參數(shù)是打開(kāi)串口的句柄，第2個(gè)參數(shù)是數(shù)據(jù)所使用的緩沖區(qū)，第3個(gè)參數(shù)是要讀取的字節(jié)數(shù)，第4個(gè)參數(shù)是實(shí)際讀取的字節(jié)數(shù)，實(shí)際讀取的字節(jié)數(shù)可能小于要讀取的字節(jié)數(shù)，最后1個(gè)參數(shù)指向1個(gè)覆蓋似的結(jié)構(gòu)，當(dāng)CreateFile中dwAttrsAndFlags參數(shù)設(shè)置為FILEFLAGOVERLAPPED時(shí)，此參數(shù)可以指定1個(gè)OVERLAPPED結(jié)構(gòu)，使數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)操作在后臺(tái)進(jìn)行。
　　讀寫(xiě)端口可以通過(guò)4種技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)：查詢(xún)、同步I/O、異步I/O(后臺(tái)I/O)和事件驅(qū)動(dòng)I/O。查詢(xún)方式直接、易于理解，但占用大量CPU時(shí)間；同步I/O直到讀取所指定字節(jié)數(shù)或超時(shí)時(shí)才返回，這樣很容易長(zhǎng)時(shí)間地阻塞線程；異