基于windows api的串口通信方式、软件设计、终端通信协议

基于windows api的串口通信方式、软件设计、终端通信协

议

摘要：手机、gps等终端的通信已经深入人民的日常生活中，大部分通信的手段为无线传输、蓝牙、usb，终端通信的串口通信是

探究终端核心和通信网络协议等的重要手段，本文主要介绍终端通信的基于windows api的串口通信方式、软件设计、终端通信协议等有关内容。

关键词串口；模块；通信；软件；设计；结构；协议；

中图分类号：s611 文献标识码：a 文章编号：

引言

串口是常用的计算机与外部串行设备之间的数据传输通道。为

了提高串口通信的速度和资源利用率，软件采用windows api函数并基于多线程技术和异步串口通信的设计理念，实现了终端（手机终端、gps）与上位机之间的数据交换，并且将采集到的数据保存

到数据库中，便于分析和处理。

软件结构及概述

软件涉及的核心内容包含三部分：串口通信模块，终端设备操

控模块，通信数据分析模块。

串口通信模块由三个“类”组成-串口初始化

（communication_init）、数据发送(message_send)、数据接收(message_receive)。

串口初始化完成对串口关键参数配置后的初始化操作，接收和发送模块分别为单独的功能模块，调用时均会创立独立线程，线程池时刻检索端口连接及忙闲状态，保障数据收发的准确性和稳定性。软件的组成结构如图 1 所示。

终端设备操控模块，是采用串口向终端发送at指令，以控制终端的行为，目前的at指令能够模拟几乎所有手机按键操作指令，除此以外，at指令亦能够将终端模式打开到专业版本模式下，并且可通过at指令直接获取工程模式下参数。一般情况下，终端将直接反馈ok，error等信息作为操作执行的回应。

通信数据分析模块是针对特殊终端在非at指令下产生的通信相关数据的收集及分析，能够通过这些数据获悉通信网络的状况。

串口通信模块

串口设置界面截图

串口的本质功能是作为 cpu 和串行设备间的编码转换器。串口数据均为二进制数据流，亦可视为十六进制编码，目前windows api 提供的串口控件，均具有数据转化功能，可直接采用，对于串口的连接需要配置信息，最重要的参数是波特率、数据位、停止位和奇偶校验位。

串口初始化时，需要配置相关的信息，串口适配成功后方可进

行连接和收发，由于每台电脑或者外设对自身串口的默认设置不尽相同, 所以在进行通信之前一定要设置好这些参数, 使通信双方的串口配置一致, 才能确保通信的正常。对于终端常见的gps设备波特率一般为4800，工程类手机一般根据手机型号的不同波特率不尽相同，如57600、115200等。

以下为串口初始化编码（）：

串口接收代码段（）

终端串口及协议

一部测试终端或工程终端，at命令为必须的协议之一，但是生产厂商在实现网络通信的前提下，会应运生成手机物理层协议，该协议包含物理层数据交互命令，返回数据详细格式说明等。为明确阐述，以最常见的工程终端为例绘图如下：

终端串口协议层次图

终端设备操控模块

对于终端的at command命令，根据终端的不同命令格式不同，目前很多终端均采用统一的通用格式，但是该命令通过命令文档可以知道，这样的命名数目庞大，如果想用枚举的方式将这些at command命令通通编写既浪费时间，应用起来也很繁琐，如何让所

有的at command命令准确简洁的使用呢，就需要编写一个将at command命令的字符串封装成一个完成的帧格式的函数。这样用户可以任意的输入正确的at command命令然后发送，就可以轻松的操作终端了。

这个封装的过程要参照at command命令统一的帧结构去确定。

终端设备操控模块流程图

终端手机在接到at command命令后，除了执行相应的操作外，还会有相应的回复信息，比如“ok”“error”等，必须将从手机上收到的关于at command命令的回复的信息进行处理，然后显示。

通信数据分析模块

通信数据分析模块通过串口收到相关数据，根据终端特殊指令进行数据的解析，分析入库。

对于手机终端，一般为手机协议、空口协议。gps设备为gps协议。

如下摘取协议段：

gps协议段-摘自gps论坛

摘自《3gpp ts 04.04 v8.1.2 (2002-05)》

根据终端自身协议，对数据进行拆分的过程称为解析，解析后

的数据均具有特殊的含义，如图gps协议中第二个数据代表的为经度信息。手机终端解析后的数据均是通信网络参数，代表网络通信过程中的相关指标，再根据通信理论进行深入分析，即可得网络状况。

如下为gps解析分析代码（）

综述：基于windows api的实现与终端的串口通信，可探究终端更底层的数据传输机制、传输参数、网络参数等，是科研及终端类软件二次开发的必要技术，相关领域研究意义深远。

参考文献：

[1] 崔红志, 索岩基. 基于 a pi 的 win32 串口通信编程技术[j] .科技信息, 2010(7): 1-2.

[2] 张威.gsm网络优化原理与工程.人民邮电出版社，2003（10）

[3] 3gpp ts 04.08 v7.9.1(2000-11)

[4] 3gpp ts 04.04 v8.1.2 (2002-05)

[5] 基于windows api的异步串口通信软件设计.百度文库