工控机系统串口通讯设计技术要点汇总：工控系统通常由工控仪器和计算机终端组成，工控仪器和计算机终端之间通过符合RS-232协议的串口通讯，计算终端可以通过双方既定的数据协议，向工控仪器查询状态信号和发送控制信号。

一、硬件协议：定义了RS-232串口的电气规范。

1）DTE/DCE：一般把工控仪器称为DCE，计算机终端称为DTE，设备之间通过RS-232电缆连接，DCE端采用母连接器（有槽），DTE端采用公连接器（有针）。但如果工控仪器和计算机终端都采用公连接器，则两者都是DTE设备，它们之间的连接应采用零调制解调器方式。 2）RS-232信号：标准的RS-232管脚通常有D-25PIN和D-9PIN两种类型，常用的信号如下：信号分类 D-9PIN D-25PIN 信号名称 信号缩写 信号方向 数据信号 3 2 数据传输 TD DTE->DCE 2 3 接收数据 RD DTE<-DCE 控制信号 7 4 请求发送 RTS DTE<-DCE 8 5 清除发送 CTS DTE<-DCE 6 6 数据发送就绪 DSR DTE<-DCE 1 8 载波检测 CD DTE<-DCE 4 20 数据终端就绪 DTR DTE->DCE 9 22 振铃指示 RI DTE<-DCE 接地信号 5 7 接地信号 GND

3）零调制解调连接（ZERO MODEM）: ZERO MODEM处理DTE和DTE设备的对称连接，其连接原理为，一方的传送数据信号为另一方的接收数据信号，一方的控制请求信号为另一方的控制应答信号，接地信号互连。连接示意如下：信号分类 DTE DTE 数据信号 TD-- RD RD-- TD 控制信号 RTS-- CTS CTS-- RTS (DSR-DCD-RI)-- DTR DTR-- (DSR-DCD-RI ) 接地信号 GND-- GND

二、软件协议：定义了DTE的串口配置，DTE和DCE之间连接协议和数据传输协议。

1)串口参数配置： 波特率(BaudRate)：在CBR_110到CBR_256000之间指定，参照仪器指定 数据位(ByteSize)：每个字节的位数，一般用7或8，默认为8 停止位(StopBits)：停止位的位数，一般有：ONESTOPBIT、TOWSTOPBITS、ONE5STOPBITS，默认为ONESTOPBIT 奇偶校验(Parity)： 定义了奇偶校验的模式，一般有：NO_PARITY、EVEN_PARITY、ODD_PARITY，默认NO_PARITY 流量控制(FlowCtrl)：定义了流量控制方式，一般有：无控制、硬件方式、XON/XOFF方式，详见握手协议。

2）握手协议：常见有硬件方式RTS/CTS和DTR/DSR方式，软件方式有XON/XOFF和自定义的方式。 RTS/CTS：对于DTE来说，设置OutCtsFlow则CTS低水平位时停止输出，直至高水平位时恢复输出。设置RtsControl为HANDSHAKE则当输入缓冲区数据小于1/4时，DTE将RTS置为高水平位，通知DCE可以传输数据，当输入缓冲区数据大于3/4时，DTE将RTS置为低水平位，通知DCE停止传输数据。DTE（计算机）的缓冲区较大，通常都将RtsControl设置位ENABLE，即保持高水平位。 DTR/DSR：对于DTE来说，设置OutDsrFlow则DSR低水平位时停止输出，直至高水平位时恢复输出。设置DtrControl为HANDSHAKE则当DTR设置为高水平位时容许数据输入，当DTR为低水平位时阻止数据输入。DTE（计算机）的缓冲区较大，通常都将DtrControl设置位ENABLE，即保持高水平位。 XON/XOFF：对于DTE来说，设置OutX时，输出流在DTE收到XoffChar时停止，在收到XonChar时恢复。设置InX时，输入流在缓冲区空闲不足XoffLim时DTE发送XoffChar，通知DCE中止传输数据。当输入流达到缓冲区空闲超过XonLim时，DTE发送XonChar，通知DCE恢复传输数据。

三、编程模式： 在WIN32环境中，串口作为文件访问，但与其他文件不同，串口文件的操作是采用阻塞方式的，读写动作通常会在后台阻塞，用户可以通过响应串口事件，获知端口状态和控制读写动作。因此在WIN32环境中处理串口，应采用重叠I/0机制访问串口文件和在线程中完成读写操作，这样意味着当读写线程阻塞时，不会使主线程锁定而失去响应。

1、串口文件操作方式：根据如上要求，串口一般采用独占和重叠方式打开，如：CreateFile(_T("\\\\.\\COM1"),/*端口名称*/ GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,/*文件可读写*/ 0,/*独占方式*/ NULL,/*无权限属性*/ OPEN_EXISTING,/*端口必须存在*/ FILE_ATTRIBUTE_NORMAL | FILE_FLAG_OVERLAPPED,/*重叠的操作方式*/ NULL/*不支持临时文件*/)。有效的串口文件打开后，可以进行重叠的读写操作，其中要使用一个重叠操作结构OVERLAPPED： struct { DWORD Internal; /*内部使用*/ DWORD InternalHigh; /*内部使用*/ DWORD Offset; /*操作开始的文件位置（低位），串口文件不支持*/ DWORD OffsetHigh;/* 操作开始的文件位置（高位），串口文件不支持*/ HANDLE hEvent; /*异步事件句柄，重叠操作完成或中断时被激发*/ } OVERLAPPED; 写串口的方式如下： WriteFile(hCom,/*串口文件句柄*/ (void*)data,/*数据指针*/ dwDataBytes,/*请求写的数据字节数*/ &dwOperaBytes,/*函数返回的已写的字节数，在重叠I/O中通常返回0*/ &ov/*重叠操作结构指针*/); 读串口的方式如下： ReadFile(hCom,/*串口文件句柄*/ (void*)buf,/*缓冲区指针*/ dwDataBytes,/*请求读的数据字节数*/ &dwOperaBytes,/*函数返回的已读的字节数，在重叠I/O中通常返回0*/ &ov/*重叠操作结构指针*/); 重叠方式调用读写函数后即返回，程序稍后调用等待事件函数进入阻塞状态，直至异步事件被激发，调用方式如下： WaitForSingleObject(hEvent,/*OVERLAPPED中异步事件句柄*/ dwTimeouts/*读写超时毫秒数*/) 读写超时设置可以由串口配置超时参数COMMTIMEOUTS获得，读超时数 ＝ReadTotalTimeoutMultiplier * 读字节数 + ReadTotalTimeoutConstant; 写超时数 ＝WriteTotalTimeoutMultiplier * 写字节数 + WriteTotalTimeoutConstant; 异步事件返回后，可以调用重叠I/O查询函数查看后台读写状况： GetOverlappedResult(hCom, /*端口文件句柄*/ &ov, /*重叠结构指针*/ &dwOperaBytes, /*重叠操作完成的字节数*/ FALSE/*是否需要等待重叠操作完成*/); 以上时串口文件的操作方式，需要注意的是，这些操作除了打开文件外，其他都应当在某个读写线程中调用，让线程在后台阻塞，主线程保持响应。

2、端口事件侦听：WIN32提供串口事件查询函数用以查看端口触发的事件，端口可侦听事件一般有： EV_BREAK ：端口中断信号 EV_CTS ：CTS信号改变 EV_DSR ：DSR信号改变 EV_RXCHAR ：收到一个或多个字符 EV_RXFLAG ：收到特殊字符 EV_ERR ：端口错误信号 EV_TXEMPTY：输出缓冲区数据发送完成可以通过SetCommMask(hCom/*端口文件句柄*/,dwMask/*事件组合*/)来设置需要侦听的事件，然后应采用重叠模式调用查询事件函数：WaitCommEvent；

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