c++ 读取window下的USB输入数据 及 linux下的USB读取

先使用arduino，做一个串口的重复输入，我手头使用的就是mega版。

在arduino自己的ide中做好配置

这里需要配置好，开发板，处理器还有端口。

程序中先要初始化端口，而后要不断打印“Hello world”

void setup() {
  // put your setup code here, to run once:
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  // put your main code here, to run repeatedly:
  Serial.println("Hello world");
  delay(1000);
}

setup中插入的是初始化的代码，后面的loop中写的是重复执行的指令。

而后就需要编译，并且烧录到板中。我们可以在工具>串口监视器中查看串口输入输出情况

这里需要注意，串口的波特率为9600，校正位 None, 数据位8， 停止位1。

windows下的c++串口读取

在windows下读取USB的做法就是使用 window.h文件。

使用CSerialPort类的 windows.h读取方式。这里附上SerialPort.h

#ifndef SERIALPORT_H_ 
#define SERIALPORT_H_

#include <Windows.h>

/** 串口通信类
*
* 本类实现了对串口的基本操作
* 例如监听发到指定串口的数据、发送指定数据到串口
*/

 

class CSerialPort
{
public:
CSerialPort(void);
~CSerialPort(void);

public:

/** 初始化串口函数
*
* @param: UINT portNo 串口编号,默认值为1,即COM1,注意,尽量不要大于9
* @param: UINT baud 波特率,默认为9600
* @param: char parity 是否进行奇偶校验,'Y'表示需要奇偶校验,'N'表示不需要奇偶校验
* @param: UINT databits 数据位的个数,默认值为8个数据位
* @param: UINT stopsbits 停止位使用格式,默认值为1
* @param: DWORD dwCommEvents 默认为EV_RXCHAR,即只要收发任意一个字符,则产生一个事件
* @return: bool 初始化是否成功
* @note: 在使用其他本类提供的函数前,请先调用本函数进行串口的初始化
*　　　　　 /n本函数提供了一些常用的串口参数设置,若需要自行设置详细的DCB参数,可使用重载函数
* /n本串口类析构时会自动关闭串口,无需额外执行关闭串口
* @see:
*/
bool InitPort(UINT portNo = 1, UINT baud = CBR_9600, char parity = 'N', UINT databits = 8, UINT stopsbits = 1, DWORD dwCommEvents = EV_RXCHAR);

/** 串口初始化函数
*
* 本函数提供直接根据DCB参数设置串口参数
* @param: UINT portNo
* @param: const LPDCB & plDCB
* @return: bool 初始化是否成功
* @note: 本函数提供用户自定义地串口初始化参数
* @see:
*/
bool InitPort(UINT portNo, const LPDCB& plDCB);

/** 开启监听线程
*
* 本监听线程完成对串口数据的监听,并将接收到的数据打印到屏幕输出
* @return: bool 操作是否成功
* @note: 当线程已经处于开启状态时,返回flase
* @see:
*/
bool OpenListenThread();

/** 关闭监听线程
*
*
* @return: bool 操作是否成功
* @note: 调用本函数后,监听串口的线程将会被关闭
* @see:
*/
bool CloseListenTread();

/** 向串口写数据
*
* 将缓冲区中的数据写入到串口
* @param: unsigned char * pData 指向需要写入串口的数据缓冲区
* @param: unsigned int length 需要写入的数据长度
* @return: bool 操作是否成功
* @note: length不要大于pData所指向缓冲区的大小
* @see:
*/
bool WriteData(char* pData, unsigned int length);

/** 获取串口缓冲区中的字节数
*
*
* @return: UINT 操作是否成功
* @note: 当串口缓冲区中无数据时,返回0
* @see:
*/
UINT GetBytesInCOM();

/** 读取串口接收缓冲区中一个字节的数据
*
*
* @param: char & cRecved 存放读取数据的字符变量
* @return: bool 读取是否成功
* @note:
* @see:
*/
bool ReadChar(char &cRecved);

private:

/** 打开串口
*
*
* @param: UINT portNo 串口设备号
* @return: bool 打开是否成功
* @note:
* @see:
*/
bool openPort(UINT portNo);

/** 关闭串口
*
*
* @return: void 操作是否成功
* @note:
* @see:
*/
void ClosePort();

/** 串口监听线程
*
* 监听来自串口的数据和信息
* @param: void * pParam 线程参数
* @return: UINT WINAPI 线程返回值
* @note:
* @see:
*/
static UINT WINAPI ListenThread(void* pParam);

private:

/** 串口句柄 */
HANDLE m_hComm;

/** 线程退出标志变量 */
static bool s_bExit;

/** 线程句柄 */
volatile HANDLE m_hListenThread;

/** 同步互斥,临界区保护 */
CRITICAL_SECTION m_csCommunicationSync; //!< 互斥操作串口

};

#endif //SERIALPORT_H_

对应的SerialPort.cpp

#include "StdAfx.h"    
#include "SerialPort.h"    
#include <process.h>    
#include <iostream> 
#include <vector>

using namespace std;
/** 线程退出标志 */
bool CSerialPort::s_bExit = false;
/** 当串口无数据时,sleep至下次查询间隔的时间,单位:秒 */
const UINT SLEEP_TIME_INTERVAL = 5;



CSerialPort::CSerialPort(void)
    : m_hListenThread(INVALID_HANDLE_VALUE)
{
    m_hComm = INVALID_HANDLE_VALUE;
    m_hListenThread = INVALID_HANDLE_VALUE;

    InitializeCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

}

CSerialPort::~CSerialPort(void)
{
    CloseListenTread();
    ClosePort();
    DeleteCriticalSection(&m_csCommunicationSync);
}

bool CSerialPort::InitPort(UINT portNo /*= 1*/, UINT baud /*= CBR_115200*/, char parity /*= 'N'*/,
    UINT databits /*= 8*/, UINT stopsbits /*= 1*/, DWORD dwCommEvents /*= EV_RXCHAR*/)
{

    /** 临时变量,将制定参数转化为字符串形式,以构造DCB结构 */
    char szDCBparam[50];
    sprintf_s(szDCBparam, "baud=%d parity=%c data=%d stop=%d", baud, parity, databits, stopsbits);

    /** 打开指定串口,该函数内部已经有临界区保护,上面请不要加保护 */
    if (!openPort(portNo))
    {
        return false;
    }

    /** 进入临界段 */
    EnterCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

    /** 是否有错误发生 */
    BOOL bIsSuccess = TRUE;

    /** 在此可以设置输入输出的缓冲区大小,如果不设置,则系统会设置默认值.
    *  自己设置缓冲区大小时,要注意设置稍大一些,避免缓冲区溢出
    */
    /*if (bIsSuccess )
    {
    bIsSuccess = SetupComm(m_hComm,10,10);
    }*/

    /** 设置串口的超时时间,均设为0,表示不使用超时限制 */
    COMMTIMEOUTS  CommTimeouts;
    CommTimeouts.ReadIntervalTimeout = 0;
    CommTimeouts.ReadTotalTimeoutMultiplier = 0;
    CommTimeouts.ReadTotalTimeoutConstant = 0;
    CommTimeouts.WriteTotalTimeoutMultiplier = 0;
    CommTimeouts.WriteTotalTimeoutConstant = 0;
    if (bIsSuccess)
    {
        bIsSuccess = SetCommTimeouts(m_hComm, &CommTimeouts);
    }

    DCB  dcb;
    if (bIsSuccess)
    {
        // 将ANSI字符串转换为UNICODE字符串    
        DWORD dwNum = MultiByteToWideChar(CP_ACP, 0, szDCBparam, -1, NULL, 0);
        wchar_t *pwText = new wchar_t[dwNum];
        if (!MultiByteToWideChar(CP_ACP, 0, szDCBparam, -1, pwText, dwNum))
        {
            bIsSuccess = TRUE;
        }

        /** 获取当前串口配置参数,并且构造串口DCB参数 */
        bIsSuccess = GetCommState(m_hComm, &dcb) && BuildCommDCB(pwText, &dcb);
        /** 开启RTS flow控制 */
        dcb.fRtsControl = RTS_CONTROL_ENABLE;

        /** 释放内存空间 */
        delete[] pwText;
    }

    if (bIsSuccess)
    {
        /** 使用DCB参数配置串口状态 */
        bIsSuccess = SetCommState(m_hComm, &dcb);
    }

    /**  清空串口缓冲区 */
    PurgeComm(m_hComm, PURGE_RXCLEAR | PURGE_TXCLEAR | PURGE_RXABORT | PURGE_TXABORT);

    /** 离开临界段 */
    LeaveCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

    return bIsSuccess == TRUE;
}

bool CSerialPort::InitPort(UINT portNo, const LPDCB& plDCB)
{
    /** 打开指定串口,该函数内部已经有临界区保护,上面请不要加保护 */
    if (!openPort(portNo))
    {
        return false;
    }

    /** 进入临界段 */
    EnterCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

    /** 配置串口参数 */
    if (!SetCommState(m_hComm, plDCB))
    {
        return false;
    }

    /**  清空串口缓冲区 */
    PurgeComm(m_hComm, PURGE_RXCLEAR | PURGE_TXCLEAR | PURGE_RXABORT | PURGE_TXABORT);

    /** 离开临界段 */
    LeaveCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

    return true;
}

void CSerialPort::ClosePort()
{
    /** 如果有串口被打开，关闭它 */
    if (m_hComm != INVALID_HANDLE_VALUE)
    {
        CloseHandle(m_hComm);
        m_hComm = INVALID_HANDLE_VALUE;
    }
}

bool CSerialPort::openPort(UINT portNo)
{
    /** 进入临界段 */
    EnterCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

    /** 把串口的编号转换为设备名 */
    char szPort[50];
    sprintf_s(szPort, "COM%d", portNo);

    /** 打开指定的串口 */
    m_hComm = CreateFileA(szPort,  /** 设备名,COM1,COM2等 */
        GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, /** 访问模式,可同时读写 */
        0,                            /** 共享模式,0表示不共享 */
        NULL,                         /** 安全性设置,一般使用NULL */
        OPEN_EXISTING,                /** 该参数表示设备必须存在,否则创建失败 */
        0,
        0);

    /** 如果打开失败，释放资源并返回 */
    if (m_hComm == INVALID_HANDLE_VALUE)
    {
        LeaveCriticalSection(&m_csCommunicationSync);
        return false;
    }

    /** 退出临界区 */
    LeaveCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

    return true;
}

bool CSerialPort::OpenListenThread()
{
    /** 检测线程是否已经开启了 */
    if (m_hListenThread != INVALID_HANDLE_VALUE)
    {
        /** 线程已经开启 */
        return false;
    }

    s_bExit = false;
    /** 线程ID */
    UINT threadId;
    /** 开启串口数据监听线程 */
    m_hListenThread = (HANDLE)_beginthreadex(NULL, 0, ListenThread, this, 0, &threadId);
    if (!m_hListenThread)
    {
        return false;
    }
    /** 设置线程的优先级,高于普通线程 */
    if (!SetThreadPriority(m_hListenThread, THREAD_PRIORITY_ABOVE_NORMAL))
    {
        return false;
    }

    return true;
}

bool CSerialPort::CloseListenTread()
{
    if (m_hListenThread != INVALID_HANDLE_VALUE)
    {
        /** 通知线程退出 */
        s_bExit = true;

        /** 等待线程退出 */
        Sleep(10);

        /** 置线程句柄无效 */
        CloseHandle(m_hListenThread);
        m_hListenThread = INVALID_HANDLE_VALUE;
    }
    return true;
}

UINT CSerialPort::GetBytesInCOM()
{
    DWORD dwError = 0;  /** 错误码 */
    COMSTAT  comstat;   /** COMSTAT结构体,记录通信设备的状态信息 */
    memset(&comstat, 0, sizeof(COMSTAT));

    UINT BytesInQue = 0;
    /** 在调用ReadFile和WriteFile之前,通过本函数清除以前遗留的错误标志 */
    if (ClearCommError(m_hComm, &dwError, &comstat))
    {
        BytesInQue = comstat.cbInQue; /** 获取在输入缓冲区中的字节数 */
    }

    return BytesInQue;
}

UINT WINAPI CSerialPort::ListenThread(void* pParam)
{
    /** 得到本类的指针 */
    CSerialPort *pSerialPort = reinterpret_cast<CSerialPort*>(pParam);

    // 线程循环,轮询方式读取串口数据    
    while (!pSerialPort->s_bExit)
    {
        UINT BytesInQue = pSerialPort->GetBytesInCOM();
        /** 如果串口输入缓冲区中无数据,则休息一会再查询 */
        if (BytesInQue == 0)
        {
            Sleep(SLEEP_TIME_INTERVAL);
            continue;
        }

        /** 读取输入缓冲区中的数据并输出显示 */
        char rxByteArray = 0x00;
        do
        {
            rxByteArray = 0x00;
            if (pSerialPort->ReadChar(rxByteArray) == true)
            {

                std::cout << rxByteArray;
            }
        }while (--BytesInQue);
    }
    return 0;
}

bool CSerialPort::ReadChar(char &cRecved)
{
    BOOL  bResult = TRUE;
    DWORD BytesRead = 0;
    if (m_hComm == INVALID_HANDLE_VALUE)
    {
        return false;
    }

    /** 临界区保护 */
    EnterCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

    /** 从缓冲区读取一个字节的数据 */
    bResult = ReadFile(m_hComm, &cRecved, 1, &BytesRead, NULL);
    if ((!bResult))
    {
        /** 获取错误码,可以根据该错误码查出错误原因 */
        DWORD dwError = GetLastError();

        /** 清空串口缓冲区 */
        PurgeComm(m_hComm, PURGE_RXCLEAR | PURGE_RXABORT);
        LeaveCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

        return false;
    }

    /** 离开临界区 */
    LeaveCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

    return (BytesRead == 1);

}

bool CSerialPort::WriteData(char* pData, unsigned int length)
{
    BOOL   bResult = TRUE;
    DWORD  BytesToSend = 0;
    if (m_hComm == INVALID_HANDLE_VALUE)
    {
        return false;
    }

    /** 临界区保护 */
    EnterCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

    /** 向缓冲区写入指定量的数据 */
    bResult = WriteFile(m_hComm, pData, length, &BytesToSend, NULL);
    if (!bResult)
    {
        DWORD dwError = GetLastError();
        /** 清空串口缓冲区 */
        PurgeComm(m_hComm, PURGE_RXCLEAR | PURGE_RXABORT);
        LeaveCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

        return false;
    }

    /** 离开临界区 */
    LeaveCriticalSection(&m_csCommunicationSync);

    return true;
}

最后，我们的main程序。

#include "stdafx.h"

#include <windows.h>
#include <iostream>
#include <string>
#include "SerialPort.h"

using namespace std;

int port;
CSerialPort mySerialPort;

void PortOpen() {
    cout << "Please insert your port number : " << endl;
    cin >> port;

    if (!mySerialPort.InitPort(port, 9600, 'N', 8, 1, EV_RXCHAR))
    {
        std::cout << "initPort fail !" << std::endl;
        PortOpen();
    }
    else
    {
        std::cout << "initPort success !" << std::endl;
    }
}

int main()
{
    PortOpen();
    if (!mySerialPort.OpenListenThread()){
        std::cout << "OpenListenThread fail !" << std::endl;
    }
    else {
        std::cout << "OpenListenThread success !" << std::endl;
    }

    while (1) 
    {
            UINT BytesInQue = mySerialPort.GetBytesInCOM();
    }

    Sleep(1000);
    return 0;
}

运行结果如下

如果想要以txt文件保存串口数据的话，可以在文件里面加入存储的部分，参考例程如下：

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
#include <vector>
using namespace std;

int main()
{
    ofstream outfile;      //终端输入--》内存--》文本
    outfile.open("2.txt");//(输入流) （变量）（输出文件流）
    if(!outfile) cout<<"error"<<endl;         

    string str;
    int t1;
    int i=0;
    while(cin>>t1)             //按空格读取，遇到空白符结束
    {   if(i!=0&&i%3==0)
            outfile<<"
";
        outfile<<t1<<" "; 
        i++;
    }

    outfile.close();
    return 0;
}

修改的时候，我们可以在SerialPort.h的文件中加入

#include <iostream>
#include <fstream>
#include <string>
#include <vector>　　

如果要在串口打印的同时，存入txt文件，在SerialPort.cpp的ListenTread函数中改动加入存储功能

UINT WINAPI CSerialPort::ListenThread(void* pParam)
{
    ofstream outfile;
    outfile.open("data.txt");
    if (!outfile) cout << "error" << endl;

    /** 得到本类的指针 */
    CSerialPort *pSerialPort = reinterpret_cast<CSerialPort*>(pParam);

    // 线程循环,轮询方式读取串口数据    
    while (!pSerialPort->s_bExit)
    {
        UINT BytesInQue = pSerialPort->GetBytesInCOM();
        /** 如果串口输入缓冲区中无数据,则休息一会再查询 */
        if (BytesInQue == 0)
        {
            Sleep(SLEEP_TIME_INTERVAL);
            continue;
        }

        /** 读取输入缓冲区中的数据并输出显示 */
        char rxByteArray = 0x00;
        do
        {
            rxByteArray = 0x00;
            if (pSerialPort->ReadChar(rxByteArray) == true)
            {
                int out = rxByteArray;
                outfile.put(out);
                std::cout << rxByteArray ;
            }
        }while (--BytesInQue);
    }
    return 0;
}

这就会在你项目的根目录下产生一个存储数据的txt啦。

ubuntu的串口读取

在ubuntu下使用的读取方式是用的boost库，如果电脑中没有，需要安装。

直接使用 apt-get进行安装

sudo apt-get install libboost-dev

 系统中，想要查看串口号的话，terminal中使用

ls -l /dev/tty*

我们使用的是ttyUSB0。因为是配合ros平台使用的，所以引入了ros头文件,并且存储数据成txt，存储位置在workspace根目录下，主程序如下：

#include <string>
#include <ros/ros.h>

#include "boost/asio.hpp"
#include "boost/bind.hpp"

#include <iostream>
#include <fstream>

using namespace std;
using namespace boost::asio;
unsigned char buf[24];

int main(int argc, char** argv) 
　　{
      ros::init(argc, argv, "usb");
      ros::NodeHandle n;
　　　 std::ofstream out("test.txt");

//ros::Publisher chatter_pub = n.advertise<std_msgs::String>("chatter", 1000);
      ros::Rate loop_rate(10);
      io_service iosev;
      serial_port sp(iosev, "/dev/ttyUSB0");
      sp.set_option(serial_port::baud_rate(9600));
      sp.set_option(serial_port::flow_control());
      sp.set_option(serial_port::parity());
      sp.set_option(serial_port::stop_bits());
      sp.set_option(serial_port::character_size(8));

      while(n.ok()){

        char rxData[100];
        boost::system::error_code err;
        //scanf("%s
",rxData);
        sp.read_some(buffer(rxData,39),err);
        if (err)
        {
            ROS_INFO("Serial port read_some Error!");
            return -1;
        }
        //std_msgs::String msg;
        //std::stringstream ss;
        ROS_INFO("MPU6050 : %s
",rxData);
　　　　　out <<" "<<rxData<<" 
";
　　　　　loop_rate.sleep();

 　　} 
return 0; 
}

其中boost部分，主要是

      io_service iosev;
      serial_port sp(iosev, "/dev/ttyUSB0");
      sp.set_option(serial_port::baud_rate(9600));
      sp.set_option(serial_port::flow_control());
      sp.set_option(serial_port::parity());
      sp.set_option(serial_port::stop_bits());
      sp.set_option(serial_port::character_size(8));

设置端口号，波特率，校正值等等。

    boost::system::error_code err;
    sp.read_some(buffer(rxData,39),err);

上面这两句主要是要读取串口数值，buffer里为传入字符串，39代表传入字符串的长度。编译成功后就可以运行了。

在运行程序前，需要给端口添加权限。

sudo chmod 666 /dev/ttyUSB0