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Windows CE下串行通信的實(shí)現(xiàn)
摘要：Windows CE是微軟公司推出的一種嵌入式的操作系統(tǒng)、用于系統(tǒng)資源有限的小型設(shè)備。它采用模塊化的結(jié)構(gòu)，支持多種外部接口，包括最常用的RS232串行接口。本文就Windows CE系統(tǒng)串行接口的編程進(jìn)行討論，并給出與GPS設(shè)備的接口程序。關(guān)鍵詞：Windows CE 串行通信 GPS
1 Windows CE簡(jiǎn)介
Windows CE是一種小型的、基于ROM的、具有Win32子集API的操作系統(tǒng)。它的優(yōu)勢(shì)在于小尺寸、Win32 API子集和對(duì)多平臺(tái)的支持能力。在Windows CE下編程需要注意的是，Windows CE設(shè)備的資源很少，存儲(chǔ)器、顯示器都很小，接口也比較少，而且根據(jù)實(shí)際情況變化很大。另外，Windows CE只支持Unicode，這在編程中要格外注意。在Windows CE中，除了一些基本的Windows通用控件以外，還有一些專門設(shè)計(jì)的控件，比如CommandBar。Windows CE體積雖小，但是它的功能并不少，內(nèi)存管理、文件操作、多線程、網(wǎng)絡(luò)功能等等它都支持，可以說(shuō)是麻雀雖小，五臟俱全。
2 Windows CE下的串行通信
串行端口在Windows CE下屬于流接口設(shè)備，它是串行設(shè)備接口的常規(guī)I/O驅(qū)動(dòng)程序調(diào)用和與通信相關(guān)的具體函數(shù)的結(jié)合。串行設(shè)備被視為用于打開(kāi)、關(guān)閉、讀寫(xiě)串行端口的常規(guī)、可安裝的流設(shè)備。Windows CE的通信函數(shù)和其它大多數(shù)Windows的通信函數(shù)相同。特別要注意的是，Windows CE不支持直接對(duì)串行端口的寄存器進(jìn)行編程。常用的串行端口函數(shù)介紹如下：
（1）打開(kāi)和關(guān)閉串行端口
CreateFile函數(shù)用于打開(kāi)串行口。
hPort=CreateFile(TEXT(“COM1：”)，GENERIC_READ|GENERIC_WRITE，0，NULL，OPEN_EXISTING，0，NULL)。注意COM1后要有一個(gè)冒號(hào)。最后一個(gè)參數(shù)dwFlagsAndAttributes必須為0，因?yàn)閃indows CE只支持非重疊I/O。第3個(gè)參數(shù)dwShareMode也必須為0，通信端口不能像文件一樣被共享。這個(gè)函數(shù)的返回值是已打開(kāi)的串行端口的句柄或者是INVALID_HANDLE_VALUE。
關(guān)閉串行口可以調(diào)用CloseHandle(hPort)。
（2）配置串行端口
配置串行口主要是用DCB結(jié)構(gòu)配置端口設(shè)置，包括波特率、停止位、數(shù)據(jù)位長(zhǎng)度、校驗(yàn)位、流量控制等等，還有配置超時(shí)值。
首先打開(kāi)串行端口，用GetCommState函數(shù)獲得當(dāng)前打開(kāi)串口配置，然后根據(jù)需要修改DCB成員，最后用SetCommState函數(shù)設(shè)置新的串口配置。
DCB PortDCB; //創(chuàng)建DCB變量
Port.DCB.DCBlength=sizeof(DCB)；
GetCommState(hPort,&PortDCB)； //獲取當(dāng)前串口配置修改DCB成員
PortDCB.BaudRate=9600; //波特率
PortDCB.Parity=NOPARITY; //校驗(yàn)位
PortDCB.StopBits=ONESTOPBIT； //停止位
PortDCB.ByteSize=8；
.
.
.
SetCommState(hPort,&PortDCB)； //設(shè)置新的串口配置
對(duì)串行端口來(lái)說(shuō)，必須配置超時(shí)值，否則程序可能陷入到一個(gè)循環(huán)來(lái)等待來(lái)自串口的字符。這對(duì)采用Windows CE的設(shè)備來(lái)說(shuō)，將大大減少設(shè)備電池的使用時(shí)間，所以超時(shí)值是需要配置的。另外一種解決辦法就是采用多線程。多線程將在下一部分講述。
通常，配置超時(shí)值和配置串口類似。首先用GetCommTimeouts函數(shù)獲得當(dāng)前串口的超時(shí)值。然后可以修改COMMTIMEOUT成員，最后用SetCommTimeouts函數(shù)設(shè)定超時(shí)值。
COMMTIMEOUTS CommTimeouts； //定義COMMTIMEOUTS結(jié)構(gòu)
GetCommTimeouts(hPort,&CommTimeouts)； //獲得當(dāng)前的超時(shí)值
//修改COMMTIMEOUT成員
CommTimeouts.ReadIntervalTimeout=MAXDWORD;
CommTi
meouts.ReadTotalTimeoutMultiplier=0;
CommTimeouts.ReadTotalTimeoutConstant=0；
CommTimeouts.WriteTotalTimeoutConstant=1000；
CommTimeouts.WriteTotalTimeoutMultiplier=10；
SetCommTimeouts(hPort,&CommTimeouts)； //設(shè)定超時(shí)值
（3）讀寫(xiě)串行端口
用ReadFile和WriteFile函數(shù)讀寫(xiě)串行口。
int rc;
DWORD cBytes;
BYTE ch;
Rc=ReadFile(hPort,&ch,1,&cBytes,NULL);
其中第一個(gè)參數(shù)是串口句柄，第2個(gè)參數(shù)是讀回的字符，第3個(gè)參數(shù)是要讀取的字符數(shù)量，第4個(gè)參數(shù)返回實(shí)際讀取到的字符數(shù)量。
Int rc；
DWORD cBytes；
BYTE ch=TEXT(“a”)；
Rc=WriteFile(hPort,&ch,1,&cBytes,NULL)；
其中第一個(gè)參數(shù)是串口句柄，第2個(gè)參數(shù)是要寫(xiě)入的字符，第3個(gè)參數(shù)是要寫(xiě)入的字符數(shù)量，第4個(gè)參數(shù)返回字符寫(xiě)入的字符數(shù)量。
需要注意的是Windows CE不支持重疊I/O，所以如果在主線程進(jìn)行大量讀寫(xiě)串口操作時(shí)，有可能使整個(gè)程序陷入緩慢的串口等待中去，因此一般都采用多線程來(lái)進(jìn)行讀寫(xiě)串口操作。
（4）通信事件
在Windows CE編程中，除了可以采用單獨(dú)的線程來(lái)處理讀寫(xiě)串口操作外，還可以采用利用通信事件的方法。通信事件就是當(dāng)發(fā)生重要事件時(shí)，Windows CE向應(yīng)用程序發(fā)送的通知。利用WaitCommEvent函數(shù)阻塞線程，直到特定的事件發(fā)生。一般的使用方法是：先用SetCommEvent函數(shù)指定要查找的一個(gè)或多個(gè)事件，然后，調(diào)用WaitCommEvent函數(shù)，并指定導(dǎo)致這個(gè)函數(shù)返回的事件。當(dāng)WaitCommEvent函數(shù)返回后，循環(huán)調(diào)用ReadFile函數(shù)，讀回所有接收到的字符。最后再次調(diào)用SetCommEvent函數(shù)，指定下次要查找的事件。
3 Windows CE下的多線程
Windows CE是一個(gè)完全的多任務(wù)、多線程的操作系統(tǒng)。Windows CE同時(shí)最多可以運(yùn)行32個(gè)進(jìn)程。每個(gè)進(jìn)程有一個(gè)主線程，而且可以有多個(gè)附加線程。附加線程的多少僅受可用內(nèi)存和線程堆棧的進(jìn)程地址空間的限制。
Windows CE是以搶先方式調(diào)度線程的。線程以時(shí)間片為單位來(lái)運(yùn)行，通常是25ms。線程擁有優(yōu)先級(jí)，所有高優(yōu)先級(jí)的線程都將在低優(yōu)先級(jí)的線程之前運(yùn)行。在可以調(diào)度被設(shè)定為特定優(yōu)先級(jí)的線程之前，所有擁有高優(yōu)先級(jí)的線程都必須被阻塞。同等優(yōu)先級(jí)的線程以循環(huán)方式來(lái)調(diào)度。如果高優(yōu)先級(jí)的線程停止阻塞，而低優(yōu)先級(jí)的線程目前正在運(yùn)行，則低優(yōu)先級(jí)的線程會(huì)立刻被掛起，同時(shí)去調(diào)度高優(yōu)先級(jí)的線程。低優(yōu)先級(jí)的線程永遠(yuǎn)不會(huì)搶占高優(yōu)先級(jí)的線程，當(dāng)然也有例外：一種是線程具有優(yōu)先級(jí)THREAD_PRIORITY_TIME_CRITICAL，它永遠(yuǎn)不會(huì)被搶占；另一種就是低優(yōu)先級(jí)的線程擁有高優(yōu)先級(jí)的線程正在等待的資源，出現(xiàn)優(yōu)先級(jí)倒置。在Windows CE中，線程可以有8種優(yōu)先級(jí)。
下面是一個(gè)創(chuàng)建線程和線程函數(shù)的例子：
HANDLE hThread;
DWORD dwThreadID=0;
Int nParameter=5;
HThread=CreateThread(NULL,0,Thread,nParameter,0,&dwThreadID)； //創(chuàng)建線程
CloseHandle(hThread); //關(guān)閉線程
//線程函數(shù)
DWORD WINAPI Thread (PVOID pArg)
{
int nParam=(int)pArg;
.
.
.
return 0x15;
}
CreateT
hread函數(shù)在許多參數(shù)在Windows CE下都不支持，所以被設(shè)為NULL或0。第3個(gè)參數(shù)指向線程函數(shù)的開(kāi)始，第4個(gè)參數(shù)是CreateThread函數(shù)傳到線程函數(shù)的唯一參數(shù)。CreateThread函數(shù)返回線程句柄，當(dāng)這個(gè)句柄不需要時(shí)，調(diào)用CloseHandle函數(shù)關(guān)閉它。線程函數(shù)在被終止之前一直運(yùn)行，調(diào)用ExitThread函數(shù)可終止線程的執(zhí)行。
對(duì)于在系統(tǒng)中運(yùn)行的多個(gè)線程，需要協(xié)調(diào)它們的活動(dòng)，也就是實(shí)現(xiàn)同步。在Windows CE中，采用的方法是使用同步對(duì)象。一個(gè)線程等待一個(gè)同步對(duì)象，當(dāng)用信號(hào)通知該對(duì)象時(shí)，解除阻塞正在等待的線程并調(diào)度該線程。同步對(duì)象包括事件和互斥體。在這里我們只介紹事件。
事件對(duì)象就是一種有兩種狀態(tài)——有信號(hào)和元信號(hào)的同步對(duì)象。事件被創(chuàng)建后自動(dòng)被置為信號(hào)狀態(tài)。事件可以被命名，從而被不同進(jìn)程共享。采用下面的函數(shù)創(chuàng)建事件：
HANDLE CreateEvent(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpEventAttributes,BOOL bManualReset,BOOL bInitialState,LPTSTR lpName)；
函數(shù)的第1個(gè)參數(shù)應(yīng)為0，第2個(gè)參數(shù)表示事件成為有信號(hào)后應(yīng)該人工重置或自動(dòng)重置為無(wú)信號(hào)狀態(tài)，第3個(gè)參數(shù)表示創(chuàng)建時(shí)事件是有信號(hào)還是無(wú)信號(hào)狀態(tài)，最后一個(gè)參數(shù)指向事件名。被命名的事件可以被進(jìn)程共享，否則就設(shè)為NULL。創(chuàng)建事件后，就可以采用SetEvent函數(shù)或者是PulseEvent函數(shù)用信號(hào)通知該事件。
SetEvent函數(shù)是自動(dòng)重置事件，只釋放一個(gè)線程來(lái)運(yùn)行；PulseEvent函數(shù)是人工重置事件，釋放所有等待那個(gè)事件的線程。最后可以用CloseHandle函數(shù)破壞事件對(duì)象。
事件的用法通常是，線程使用了下列函數(shù)中的一個(gè)來(lái)等待事件：WaitForSingleObject、WaitForMultipleObjects、MsgWaitForMultipleObjects或MsgWaitForMultipleObjectsEx。當(dāng)線程被這些函數(shù)的其中一個(gè)阻塞時(shí)，線程只消耗少量的電能和CPU處理能力。需要注意的是：應(yīng)用程序的主線程不能被WaitForSingleObject或WaitForMultipleObjects阻塞，否則主線程無(wú)法處理消息循環(huán)。通常的做法是采用多線程，主線程處理消息循環(huán)，附加線程處理需要在事件上阻塞的共享資源。
4 實(shí)際應(yīng)用
在車載定位系統(tǒng)中，導(dǎo)般計(jì)算機(jī)需要接受多種傳感器的數(shù)據(jù)輸入，其中最常用到的就是GPS數(shù)據(jù)。通常GPS接收機(jī)的通信方式是串行RS232接口，所以導(dǎo)航程序的GPS模塊的功能就是接收從串口收到的數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行處理。
程序采用多線程，主線程負(fù)責(zé)消息處理，另外還有讀寫(xiě)兩個(gè)附加線程，使用一個(gè)事件觸發(fā)。讀線程負(fù)責(zé)從串口讀回GPS數(shù)據(jù)，寫(xiě)線程由事件觸發(fā)。在網(wǎng)絡(luò)補(bǔ)充版（http://www.qkfawen.com收集整理）中給出GPS數(shù)據(jù)接收程序的代碼。
在程序初始化時(shí)創(chuàng)建事件，創(chuàng)建寫(xiě)線程并把它阻塞。寫(xiě)線程等待事件觸發(fā)。按下“打開(kāi)串口”按鈕后打開(kāi)串口，創(chuàng)建讀線程，讀回GPS數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理；按下“發(fā)送”按鈕后設(shè)置事件狀態(tài)，解除阻塞寫(xiě)線程，發(fā)送數(shù)據(jù)。
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