Windows下异步串口通讯的实现与优势

异步非阻塞串口通讯 一、异步非阻塞串口通讯的优点 异步非阻塞串口通讯是Windows环境下实现高效串口通信的一种方法。与同步执行相比，异步模式允许程序在等待串口操作完成的同时，执行其他任务，避免了线程被长时间阻塞的情况，从而提高了系统的响应速度和整体效率。通过这种方式，多个I/O操作可以并发进行，无论是不同串口句柄上的操作还是同一串口的读写操作。 二、异步非阻塞串口通讯的基本原理 1. 打开串口：使用CreateFile()函数，传入串口名（如"COM1"或"COM2"）、访问模式（通常为GENERIC_READ|GENERIC_WRITE，表示读写权限）以及创建或打开方式（如OPEN_EXISTING）等参数，获得串口句柄。 2. 获取和设置串口配置：使用GetCommTimeouts()获取原始超时设置，然后通过DCB结构体初始化串口状态，调用SetCommState()进行设置。同时，利用SetCommTimeouts()调整串口的超时策略。 3. 配置缓冲区：通过SetupComm()函数设定接收和发送数据的缓冲区大小，以便于异步操作的数据暂存。 4. 启动读写线程：创建线程分别处理串口的读取和写入任务，使用Overlapped结构体配合事件对象实现异步等待。 三、异步非阻塞串口通讯的关键函数 1. CreateFile(): 此函数用于打开串口，必须设置FILE_FLAG_OVERLAPPED标志，以启用异步操作。 2. SetCommState(): 设置串口设备控制块（DCB），包含波特率、数据位、奇偶校验和停止位等配置信息。 3. SetCommTimeouts(): 设定串口超时参数，控制读写操作的时间限制。 4. ReadFile()和WriteFile(): 这两个函数在异步模式下，配合OVERLAPPED结构，可以实现非阻塞的读写操作。 5. GetOverlappedResult(): 用于检查异步操作是否完成，获取读写结果。 6. CloseHandle(): 在完成通信后，记得关闭串口句柄。 四、异步非阻塞串口通讯的实现步骤 1. 初始化：设置串口参数，如波特率、数据位、校验位和停止位等。 2. 创建串口句柄：调用CreateFile()，并确保开启重叠I/O操作。 3. 配置串口：使用SetCommState()和SetCommTimeouts()进行串口配置。 4. 设置缓冲区大小：调用SetupComm()。 5. 创建读写线程：分别负责串口的读取和写入。 6. 异步读写：在线程中，使用ReadFile()和WriteFile()进行异步操作，并关联OVERLAPPED结构和事件对象。 7. 监控和处理结果：使用GetOverlappedResult()或WaitForSingleObject()检查操作完成情况，处理数据。 8. 清理：在通信结束时，关闭串口句柄，释放资源。 异步非阻塞串口通讯通过充分利用系统资源，提高了串口通信的效率和灵活性，是多任务环境中不可或缺的通信方式。理解和熟练掌握这些API和异步编程技巧，能够帮助开发者构建高效、稳定的串口通信程序。