Windows 串口編程實戰：同步與異步（Overlapped I/O）完整對比

場景：工控機與儀表 RS485 通訊

基於 VC++6.0 MFC 對話框專案，實現「發送」/「接收」按鈕控制儀表讀取瞬時值。通訊協議：半雙工、11 位幀（1 起始位、8 數據位、2 停止位）、波特率 9600、地址 001、通道 01。

共同初始化代碼

HANDLE hCom; // 全局串口句柄

// OnInitDialog 通用部分
hCom = CreateFile("COM1", GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0, NULL,
                  OPEN_EXISTING, FLAG, NULL); // FLAG 區別同步/異步
if (hCom == INVALID_HANDLE_VALUE) { AfxMessageBox("打開失敗"); return FALSE; }

SetupComm(hCom, 1024, 1024); // 緩衝區

COMMTIMEOUTS to = {0};
to.ReadIntervalTimeout = MAXDWORD; // 非阻塞讀特徵
to.ReadTotalTimeoutMultiplier = 0;
to.ReadTotalTimeoutConstant = 0;
to.WriteTotalTimeoutMultiplier = 100;
to.WriteTotalTimeoutConstant = 500;
SetCommTimeouts(hCom, &to);

DCB dcb; GetCommState(hCom, &dcb);
dcb.BaudRate = 9600; dcb.ByteSize = 8;
dcb.Parity = NOPARITY; dcb.StopBits = TWOSTOPBITS;
SetCommState(hCom, &dcb);
PurgeComm(hCom, PURGE_TXCLEAR | PURGE_RXCLEAR);

模式一：同步操作（FLAG = 0）

特點：ReadFile/WriteFile 阻塞直到完成或超時，邏輯線性簡單。

// 發送
void OnSend() {
    char buf[7] = {'\x11','0','0','1','0','1','\x03'}; // DC1 001 01 ETX
    DWORD written; COMSTAT stat; DWORD err;
    ClearCommError(hCom, &err, &stat);
    if (!WriteFile(hCom, buf, 7, &written, NULL))
        AfxMessageBox("寫失敗");
}

// 接收
void OnReceive() {
    char buf[100] = {0}; DWORD read = 100;
    if (!ReadFile(hCom, buf, 100, &read, NULL))
        AfxMessageBox("讀失敗");
    PurgeComm(hCom, PURGE_TXABORT|PURGE_RXABORT|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR);
    m_disp = buf; UpdateData(FALSE);
}

模式二：異步操作（FLAG = FILE_FLAG_OVERLAPPED）

特點：ReadFile/WriteFile 立即返回，需配合 OVERLAPPED 結構與事件等待完成，不阻塞 UI 線程。

// 發送
void OnSend() {
    OVERLAPPED os = {0}; os.hEvent = CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL);
    char buf[7] = {'\x11','0','0','1','0','1','\x03'};
    DWORD written; COMSTAT stat; DWORD err;
    ClearCommError(hCom, &err, &stat);
    if (!WriteFile(hCom, buf, 7, &written, &os)) {
        if (GetLastError() == ERROR_IO_PENDING)
            WaitForSingleObject(os.hEvent, 1000); // 等待 1 秒
    }
    CloseHandle(os.hEvent);
}

// 接收
void OnReceive() {
    OVERLAPPED os = {0}; os.hEvent = CreateEvent(NULL, TRUE, FALSE, NULL);
    COMSTAT stat; DWORD err;
    ClearCommError(hCom, &err, &stat);
    DWORD toRead = min(100, (DWORD)stat.cbInQue);
    char buf[100] = {0};
    if (!ReadFile(hCom, buf, toRead, &toRead, &os)) {
        if (GetLastError() == ERROR_IO_PENDING)
            WaitForSingleObject(os.hEvent, 2000); // 等待 2 秒
    }
    PurgeComm(hCom, PURGE_TXABORT|PURGE_RXABORT|PURGE_TXCLEAR|PURGE_RXCLEAR);
    m_disp = buf; UpdateData(FALSE);
    CloseHandle(os.hEvent);
}

關鍵差異總結表

工程建議

• 簡單工具/單線程：同步足夠，代碼少、易維護。
• GUI 主線程/高併發/長傳輸：異步必須，建議封裝為專用通訊線程，配合 GetOverlappedResult 或 IOCP（完成端口）實現高性能。
• 超時設置：ReadIntervalTimeout=MAXDWORD 實現「讀到數據即返回」，適配不定長幀。
• 資源清理：OnClose 必須 CloseHandle(hCom)，異步模式下還要確保所有 OVERLAPPED.hEvent 釋放。