在工業(yè)控制中，常需要將單片機(jī)采集到的數(shù)據(jù)傳送給PC機(jī)處理、顯示，并且根據(jù)處理結(jié)果給單片機(jī)發(fā)送控制命令。串行通信雖然傳送速度相對(duì)較慢，但是傳送成本低，對(duì)實(shí)現(xiàn)監(jiān)視和控制，具有足夠的帶寬，并且沒(méi)有過(guò)于復(fù)雜的編解碼，實(shí)現(xiàn)自定義的協(xié)議也不復(fù)雜，因而在工業(yè)自動(dòng)化、通信和軍事等領(lǐng)域的應(yīng)用十分廣泛。隨著WindowsCE嵌入式操作系統(tǒng)在工業(yè)控制中的廣泛應(yīng)用，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)Windows CE下PC與單片機(jī)的串行通信具有重要的意義。

1Windows CE.NET 4.2簡(jiǎn)介

Windows CE 是一個(gè)面向移動(dòng)計(jì)算和嵌入式應(yīng)用的操作系統(tǒng)，其突出優(yōu)點(diǎn)是模塊化、可定制性、完備性、實(shí)時(shí)性、通信能力強(qiáng)大和基于Win32應(yīng)用程序編程接口。 Windows CE.N ET 4.2是為嵌入式市場(chǎng)重新設(shè)計(jì)的Windows CE 3.0的后繼產(chǎn)品，為快速建立下一代智能移動(dòng)和小內(nèi)存占用的設(shè)備提供了一個(gè)健壯的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。他包括創(chuàng)建一個(gè)基于定制設(shè)備的Wi ndows CE所需的一切。?

2Windows CE.NET 4.2下的串行通信技術(shù)

串行端口在Windows CE.NET 4.2（以下簡(jiǎn)稱(chēng)Windows CE）下屬于流接口設(shè)備，他是串行設(shè)備接口常規(guī)I/O驅(qū)動(dòng)程序的調(diào)用與通信相關(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)閉和讀寫(xiě)串行端口的常規(guī)的可安裝的流設(shè)備。Windows CE的串口函數(shù)和Windows的串口函數(shù)基本相同，但有幾點(diǎn)值得注意：

(1)Windows CE只支持UnICode字符集，在編程時(shí)必須特別注意。

(2) Windows CE不支持重疊的I/O操作。

2.1打開(kāi)和關(guān)閉串行端口

在所有的流設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序中，均使用CreateFile來(lái)打開(kāi)串行端口設(shè)備，如果這個(gè)端口不存在，CreateFile返回 ERROR_FILE_NOT_FOUND。因此，用戶(hù)指定的端口必須是存在并且可用的，而且要遵循Windows CE流接口設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的命名規(guī)則，即COM后接要打開(kāi)的端口號(hào)再緊跟一個(gè)冒號(hào)。
HANDLE hPort = CreateFile (_T("COM1:"),
GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, 0,NULL,
OPEN_EXISTING,0,NULL);

關(guān)閉串行端口比較簡(jiǎn)單，調(diào)用CloseHandle函數(shù)就能關(guān)閉一個(gè)打開(kāi)的串行端口。CloseHandle只有一個(gè)參數(shù)，即調(diào)用CreateFile函數(shù)打開(kāi)端口時(shí)返回的句柄，方法如下：

CloseHandle (hPort);

2.2讀寫(xiě)串行端口

正如使用CreateFile打開(kāi)串行端口一樣，可以使用ReadFile和WriteFile函數(shù)來(lái)讀寫(xiě)串行端 口。假設(shè)已經(jīng)調(diào)用CreateFile成功地打開(kāi)了串行端口，那么只需調(diào)用ReadFile即可從串行端口讀取數(shù)據(jù)：

由于Windows CE不支持重疊的I/O操作，所以第5個(gè)參數(shù)必須設(shè)置為NULL。寫(xiě)串行端口也很 簡(jiǎn)單。調(diào)用過(guò)程如下：

如果從主線程讀、寫(xiě)大量的串行數(shù)據(jù)，主線程就會(huì)因?yàn)榈却鄬?duì)較慢的串行讀或串行寫(xiě)操作而阻塞，不能即時(shí)處理其他的消息。因此最好用單獨(dú)的線程來(lái)讀寫(xiě)串行端口。

2.3配置串行端口

讀和寫(xiě)串行端口比較簡(jiǎn)單，但是還需要對(duì)端口配置好正確的波特率、字符長(zhǎng)度、奇偶校驗(yàn)、傳輸模式等，端口才能正確通信?？梢哉{(diào)用I/O設(shè)備控制（IOCTL）來(lái)配置串行驅(qū)動(dòng)程序，但此操作需要一些底層的知識(shí)，并且要有相應(yīng)的“嵌入工具包”（ETK），而SDK不能實(shí)現(xiàn)該操作。除此之外，還有一種更簡(jiǎn)單的方法，就是調(diào)用GetCommState和SetCommState函數(shù)配置串行端口。由于配置端口的DCB結(jié)構(gòu)內(nèi)容較多，所以使用起來(lái)比較麻煩。錯(cuò)誤地初始化 DCB結(jié)構(gòu)是配置串行端口常見(jiàn)的問(wèn)題。如果一個(gè)串行通信函數(shù)沒(méi)有產(chǎn)生預(yù)期的效果，那么錯(cuò)誤很可能是在DCB結(jié)構(gòu)體的賦值。在與單片機(jī)實(shí)現(xiàn)串行通信的時(shí)候，由于只用到了RS 232串行口的RXD，TXD和GND三個(gè)引腳，而其他的引腳均舍棄不用，所以DCB的成員變量應(yīng)該如下設(shè)置，否則不能正常通信：

2.4設(shè)置超時(shí)值

對(duì)于串行端口來(lái)說(shuō)，還必須配置超時(shí)值，否則程序可能陷入到一個(gè)等待來(lái)自串口字符的死循環(huán)。通常，配置超時(shí)值和配置串口類(lèi)似。首先用 GetCommTimeouts函數(shù)獲取當(dāng)前串口的超時(shí)值，然后修改CommTimeouts成員變量的值，最后用SetCommTimeouts設(shè)置新的超時(shí)值。

2.5異步多線程通信

雖然WindowsCE不支持重疊I/O，但還是可以使用多個(gè)線程來(lái)實(shí)現(xiàn)同樣的操作。當(dāng)主線程正忙時(shí)，需要做的就是運(yùn)行單獨(dú)的線程來(lái)處理同步I/O操作。除了使用用于讀和寫(xiě)的單獨(dú)線程以外，Windows CE還支持Win32的WaitCommEvent函數(shù)，該函數(shù)將線程阻塞，直到預(yù)先設(shè)定的串行通信事件中的一個(gè)發(fā)生。該函數(shù)一般和函數(shù) SetCommMask配合起來(lái)使用，SetCommMask設(shè)置WaitCommEvent要等待的串口事件。一般的使用方法是：

先調(diào)用SetCommMask函數(shù)設(shè)定要等待的串口事件，例如串口有數(shù)據(jù)到來(lái)（EV_RXCHAR）事件；然后在讀串口線程中調(diào)用WaitCommEvent阻塞線程，等待EV_RXCHAR事件的發(fā)生。當(dāng)?shù)?/p>

待的EV_RXCHAR事件發(fā)生時(shí)，調(diào)用ClearCommError函數(shù)清除通信錯(cuò)誤信息，并且獲取串口的當(dāng)前狀態(tài)，主要是獲取串口接收緩沖區(qū)中的字節(jié)數(shù)，然后調(diào)用ReadFile函數(shù)將接收緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)全部讀出。最后調(diào)用PostMessage函數(shù)將這些數(shù)據(jù)發(fā)送給主線程進(jìn)行處理。

這里存在一個(gè)問(wèn)題：讀串口數(shù)據(jù)操作是在讀串口線程中進(jìn)行的，而處理數(shù)據(jù)操作是在主線程中進(jìn)行的，如果上次接收的數(shù)據(jù)還沒(méi)處理完，下次的數(shù)據(jù)又發(fā)送給了主線程處理，勢(shì)必造成混亂。這個(gè)問(wèn)題的解決，涉及到線程間的同步機(jī)制。

2.6線程間的同步

在Windows CE中采用同步對(duì)象的方法來(lái)協(xié)調(diào)多線程的執(zhí)行。一個(gè)線程監(jiān)視一個(gè)同步對(duì)象，當(dāng)用信號(hào)通知該對(duì)象時(shí)，解除正在阻塞的線程并調(diào)度該線程。同步對(duì)象包括事件和互斥體兩種方式。本文只介紹事件方式。

事件對(duì)象是一種有兩種信號(hào)狀態(tài)有信號(hào)和無(wú)信號(hào)的同步對(duì)象，創(chuàng)建的事件對(duì)象可以被不同的線程共享。Windows CE常用等待函數(shù)阻塞線程自身的執(zhí)行，等待其監(jiān)視的對(duì)象產(chǎn)生一定的信號(hào)才停止阻塞，繼續(xù)線程的執(zhí)行。常用的等待函數(shù)有監(jiān)視單個(gè)同步對(duì)象的 WaitForSingleObject，和監(jiān)視多個(gè)同步對(duì)象的WaitForMultipleObjects。在Windows CE串口通信中，用CreateEvent函數(shù)創(chuàng)建事件時(shí)，手動(dòng)設(shè)置為有信號(hào)狀態(tài)，以便程序在第一次能夠順利地進(jìn)入到WaitCommEvent函數(shù)處等待串口數(shù)據(jù)的到來(lái)，等到程序讀取了串口的數(shù)據(jù)并發(fā)送給主線程處理后，調(diào)用ResetEvent函數(shù)將事件狀態(tài)設(shè)置成無(wú)信號(hào)狀態(tài)，線程就阻塞在 WaitForSingleObject函數(shù)處，一直等到主線程把接收到的數(shù)據(jù)處理完后，再將事件狀態(tài)用SetEvent函數(shù)設(shè)置成有信號(hào)狀態(tài)，釋放 WaitForSingleObject函數(shù)對(duì)線程的阻塞，重新進(jìn)入WaitCommEvent函數(shù)處等待串口數(shù)據(jù)的到來(lái)。循環(huán)接收、處理串口數(shù)據(jù)的流程如圖1所示。

3完整的串行通信程序

頭文件定義：

4結(jié)語(yǔ)

為了實(shí)現(xiàn)WindowsCE下PC與單片機(jī)的串行通信，本串口通信程序采用自定義的通信協(xié)議，在運(yùn)行Windows 2000的PC機(jī)上，用Embedded Visual C++4.0編寫(xiě)，在PC機(jī)上編譯、調(diào)試成功后，下載到運(yùn)行Windows CE.NET 4.2的工控機(jī)上運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)了和單片機(jī)的正確通信，獲得了很好的效果。本程序也能夠應(yīng)用于其他類(lèi)似的測(cè)控應(yīng)用場(chǎng)合。?

參考文獻(xiàn)?
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