Windows CE下串行通信的实现

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Windows CE下串行通信的实现


摘要：Windows CE是微软公司推出的一种嵌入式的操作系统、用于系统资源有限的小型设备。它采用模块化的结构，支持多种外部接口，包括最常用的RS232串行接口。本文就Windows CE系统串行接口的编程进行讨论，并给出与GPS设备的接口程序。    关键词：Windows CE 串行通信 GPS
1 Windows CE简介
Windows CE是一种小型的、基于ROM的、具有Win32子集API的操作系统。它的优势在于小尺寸、Win32 API子集和对多平台的支持能力。在Windows CE下编程需要注意的是，Windows CE设备的资源很少，存储器、显示器都很小，接口也比较少，而且根据实际情况变化很大。另外，Windows CE只支持Unicode，这在编程中要格外注意。在Windows CE中，除了一些基本的Windows通用控件以外，还有一些专门设计的控件，比如CommandBar。Windows CE体积虽小，但是它的功能并不少，内存管理、文件操作、多线程、网络功能等等它都支持，可以说是麻雀虽小，五脏俱全。
2 Windows CE下的串行通信
串行端口在Windows CE下属于流接口设备，它是串行设备接口的常规I/O驱动程序调用和与通信相关的具体函数的结合。串行设备被视为用于打开、关闭、读写串行端口的常规、可安装的流设备。Windows CE的通信函数和其它大多数Windows的通信函数相同。特别要注意的是，Windows CE不支持直接对串行端口的寄存器进行编程。常用的串行端口函数介绍如下：
（1）打开和关闭串行端口
CreateFile函数用于打开串行口。
hPort=CreateFile(TEXT(“COM1：”)，GENERIC_READ|GENERIC_WRITE，0，NULL，OPEN_EXISTING，0，NULL)。注意COM1后要有一个冒号。最后一个参数dwFlagsAndAttributes必须为0，因为Windows CE只支持非重叠I/O。第3个参数dwShareMode也必须为0，通信端口不能像文件一样被共享。这个函数的返回值是已打开的串行端口的句柄或者是INVALID_HANDLE_VALUE。
关闭串行口可以调用CloseHandle(hPort)。
（2）配置串行端口
配置串行口主要是用DCB结构配置端口设置，包括波特率、停止位、数据位长度、校验位、流量控制等等，还有配置超时值。
首先打开串行端口，用GetCommState函数获得当前打开串口配置，然后根据需要修改DCB成员，最后用SetCommState函数设置新的串口配置。
DCB PortDCB; //创建DCB变量
Port.DCB.DCBlength=sizeof(DCB)；
GetCommState(hPort,&PortDCB)； //获取当前串口配置修改DCB成员
PortDCB.BaudRate=9600; //波特率
PortDCB.Parity=NOPARITY; //校验位
PortDCB.StopBits=ONESTOPBIT； //停止位
PortDCB.ByteSize=8；
.
.
.
SetCommState(hPort,&PortDCB)； //设置新的串口配置
对串行端口来说，必须配置超时值，否则程序可能陷入到一个循环来等待来自串口的字符。这对采用Windows CE的设备来说，将大大减少设备电池的使用时间，所以超时值是需要配置的。另外一种解决办法就是采用多线程。多线程将在下一部分讲述。
通常，配置超时值和配置串口类似。首先用GetCommTimeouts函数获得当前串口的超时值。然后可以修改COMMTIMEOUT成员，最后用SetCommTimeouts函数设定超时值。
COMMTIMEOUTS CommTimeouts； //定义COMMTIMEOUTS结构
GetCommTimeouts(hPort,&CommTimeouts)； //获得当前的超时值
//修改COMMTIMEOUT成员
CommTimeouts.ReadIntervalTimeout=MAXDWORD;
CommTimeouts.ReadTotalTimeoutMultiplier=0;
CommTimeouts.ReadTotalTimeoutConstant=0；
CommTimeouts.WriteTotalTimeoutConstant=1000；
CommTimeouts.WriteTotalTimeoutMultiplier=10；
SetCommTimeouts(hPort,&CommTimeouts)； //设定超时值
（3）读写串行端口
用ReadFile和WriteFile函数读写串行口。
int rc;
DWORD cBytes;
BYTE ch;
Rc=ReadFile(hPort,&ch,1,&cBytes,NULL);
其中第一个参数是串口句柄，第2个参数是读回的字符，第3个参数是要读取的字符数量，第4个参数返回实际读取到的字符数量。
Int rc；
DWORD cBytes；
BYTE ch=TEXT(“a”)；
Rc=WriteFile(hPort,&ch,1,&cBytes,NULL)；
其中第一个参数是串口句柄，第2个参数是要写入的字符，第3个参数是要写入的字符数量，第4个参数返回字符写入的字符数量。
需要注意的是Windows CE不支持重叠I/O，所以如果在主线程进行大量读写串口操作时，有可能使整个程序陷入缓慢的串口等待中去，因此一般都采用多线程来进行读写串口操作。
（4）通信事件
在Windows CE编程中，除了可以采用单独的线程来处理读写串口操作外，还可以采用利用通信事件的方法。通信事件就是当发生重要事件时，Windows CE向应用程序发送的通知。利用WaitCommEvent函数阻塞线程，直到特定的事件发生。一般的使用方法是：先用SetCommEvent函数指定要查找的一个或多个事件，然后，调用WaitCommEvent函数，并指定导致这个函数返回的事件。当WaitCommEvent函数返回后，循环调用ReadFile函数，读回所有接收到的字符。最后再次调用SetCommEvent函数，指定下次要查找的事件。
3 Windows CE下的多线程
Windows CE是一个完全的多任务、多线程的操作系统。Windows CE同时最多可以运行32个进程。每个进程有一个主线程，而且可以有多个附加线程。附加线程的多少仅受可用内存和线程堆栈的进程地址空间的限制。
Windows CE是以抢先方式调度线程的。线程以时间片为单位来运行，通常是25ms。线程拥有优先级，所有高优先级的线程都将在低优先级的线程之前运行。在可以调度被设定为特定优先级的线程之前，所有拥有高优先级的线程都必须被阻塞。同等优先级的线程以循环方式来调度。如果高优先级的线程停止阻塞，而低优先级的线程目前正在运行，则低优先级的线程会立刻被挂起，同时去调度高优先级的线程。低优先级的线程永远不会抢占高优先级的线程，当然也有例外：一种是线程具有优先级THREAD_PRIORITY_TIME_CRITICAL，它永远不会被抢占；另一种就是低优先级的线程拥有高优先级的线程正在等待的资源，出现优先级倒置。在Windows CE中，线程可以有8种优先级。
下面是一个创建线程和线程函数的例子：
HANDLE hThread;
DWORD dwThreadID=0;
Int nParameter=5;
HThread=CreateThread(NULL,0,Thread,nParameter,0,&dwThreadID)； //创建线程
CloseHandle(hThread); //关闭线程
//线程函数
DWORD WINAPI Thread (PVOID pArg)
{
int nParam=(int)pArg;
.
.
.
return 0x15;
}
CreateThread函数在许多参数在Windows CE下都不支持，所以被设为NULL或0。第3个参数指向线程函数的开始，第4个参数是CreateThread函数传到线程函数的唯一参数。CreateThread函数返回线程句柄，当这个句柄不需要时，调用CloseHandle函数关闭它。线程函数在被终止之前一直运行，调用ExitThread函数可终止线程的执行。
对于在系统中运行的多个线程，需要协调它们的活动，也就是实现同步。在Windows CE中，采用的方法是使用同步对象。一个线程等待一个同步对象，当用信号通知该对象时，解除阻塞正在等待的线程并调度该线程。同步对象包括事件和互斥体。在这里我们只介绍事件。
事件对象就是一种有两种状态——有信号和元信号的同步对象。事件被创建后自动被置为信号状态。事件可以被命名，从而被不同进程共享。采用下面的函数创建事件：
HANDLE CreateEvent(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpEventAttributes,BOOL bManualReset,BOOL bInitialState,LPTSTR lpName)；
函数的第1个参数应为0，第2个参数表示事件成为有信号后应该人工重置或自动重置为无信号状态，第3个参数表示创建时事件是有信号还是无信号状态，最后一个参数指向事件名。被命名的事件可以被进程共享，否则就设为NULL。创建事件后，就可以采用SetEvent函数或者是PulseEvent函数用信号通知该事件。
SetEvent函数是自动重置事件，只释放一个线程来运行；PulseEvent函数是人工重置事件，释放所有等待那个事件的线程。最后可以用CloseHandle函数破坏事件对象。
事件的用法通常是，线程使用了下列函数中的一个来等待事件：WaitForSingleObject、WaitForMultipleObjects、MsgWaitForMultipleObjects或MsgWaitForMultipleObjectsEx。当线程被这些函数的其中一个阻塞时，线程只消耗少量的电能和CPU处理能力。需要注意的是：应用程序的主线程不能被WaitForSingleObject或WaitForMultipleObjects阻塞，否则主线程无法处理消息循环。通常的做法是采用多线程，主线程处理消息循环，附加线程处理需要在事件上阻塞的共享资源。
4 实际应用
在车载定位系统中，导般计算机需要接受多种传感器的数据输入，其中最常用到的就是GPS数据。通常GPS接收机的通信方式是串行RS232接口，所以导航程序的GPS模块的功能就是接收从串口收到的数据，然后进行处理。
程序采用多线程，主线程负责消息处理，另外还有读写两个附加线程，使用一个事件触发。读线程负责从串口读回GPS数据，写线程由事件触发。在网络补充版（http://www.dpj.com.cn）中给出GPS数据接收程序的代码。
在程序初始化时创建事件，创建写线程并把它阻塞。写线程等待事件触发。按下“打开串口”按钮后打开串口，创建读线程，读回GPS数据，进行处理；按下“发送”按钮后设置事件状态，解除阻塞写线程，发送数据。

李小路

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