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Windows CE下串行通信的實現
摘要：Windows CE是微軟公司推出的一種嵌入式的操作系統、用于系統資源有限的小型設備。它采用模塊化的結構，支持多種外部接口，包括最常用的RS232串行接口。本文就Windows CE系統串行接口的編程進行討論，并給出與GPS設備的接口程序。關鍵詞：Windows CE 串行通信 GPS
1 Windows CE簡介
Windows CE是一種小型的、基于ROM的、具有Win32子集API的操作系統。它的優勢在于小尺寸、Win32 API子集和對多平臺的支持能力。在Windows CE下編程需要注意的是，Windows CE設備的資源很少，存儲器、顯示器都很小，接口也比較少，而且根據實際情況變化很大。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，還有一些專門設計的控件，比如CommandBar。Windows CE體積雖小，但是它的功能并不少，內存管理、文件操作、多線程、網絡功能等等它都支持，可以說是麻雀雖小，五臟俱全。
2 Windows CE下的串行通信
串行端口在Windows CE下屬于流接口設備，它是串行設備接口的常規I/O驅動程序調用和與通信相關的具體函數的結合。串行設備被視為用于打開、關閉、讀寫串行端口的常規、可安裝的流設備。Windows CE的通信函數和其它大多數Windows的通信函數相同。特別要注意的是，Windows CE不支持直接對串行端口的寄存器進行編程。常用的串行端口函數介紹如下：
（1）打開和關閉串行端口
CreateFile函數用于打開串行口。
hPort=CreateFile(TEXT(“COM1：”)，GENERIC_READ|GENERIC_WRITE，0，NULL，OPEN_EXISTING，0，NULL)。注意COM1后要有一個冒號。最后一個參數dwFlagsAndAttributes必須為0，因為Windows CE只支持非重疊I/O。第3個參數dwShareMode也必須為0，通信端口不能像文件一樣被共享。這個函數的返回值是已打開的串行端口的句柄或者是INVALID_HANDLE_VALUE。
關閉串行口可以調用CloseHandle(hPort)。
（2）配置串行端口
配置串行口主要是用DCB結構配置端口設置，包括波特率、停止位、數據位長度、校驗位、流量控制等等，還有配置超時值。
首先打開串行端口，用GetCommState函數獲得當前打開串口配置，然后根據需要修改DCB成員，最后用SetCommState函數設置新的串口配置。
DCB PortDCB; //創建DCB變量
Port.DCB.DCBlength=sizeof(DCB)；
GetCommState(hPort,&PortDCB)； //獲取當前串口配置修改DCB成員
PortDCB.BaudRate=9600; //波特率
PortDCB.Parity=NOPARITY; //校驗位
PortDCB.StopBits=ONESTOPBIT； //停止位
PortDCB.ByteSize=8；
.
.
.
SetCommState(hPort,&PortDCB)； //設置新的串口配置
對串行端口來說，必須配置超時值，否則程序可能陷入到一個循環來等待來自串口的字符。這對采用Windows CE的設備來說，將大大減少設備電池的使用時間，所以超時值是需要配置的。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，配置超時值和配置串口類似。首先用GetCommTimeouts函數獲得當前串口的超時值。然后可以修改COMMTIMEOUT成員，最后用SetCommTimeouts函數設定超時值。
COMMTIMEOUTS CommTimeouts； //定義COMMTIMEOUTS結構
GetCommTimeouts(hPort,&CommTimeouts)； //獲得當前的超時值
//修改COMMTIMEOUT成員
CommTimeouts.ReadIntervalTimeout=MAXDWORD;
CommTi
meouts.ReadTotalTimeoutMultiplier=0;
CommTimeouts.ReadTotalTimeoutConstant=0；
CommTimeouts.WriteTotalTimeoutConstant=1000；
CommTimeouts.WriteTotalTimeoutMultiplier=10；
SetCommTimeouts(hPort,&CommTimeouts)； //設定超時值
（3）讀寫串行端口
用ReadFile和WriteFile函數讀寫串行口。
int rc;
DWORD cBytes;
BYTE ch;
Rc=ReadFile(hPort,&ch,1,&cBytes,NULL);
其中第一個參數是串口句柄，第2個參數是讀回的字符，第3個參數是要讀取的字符數量，第4個參數返回實際讀取到的字符數量。
Int rc；
DWORD cBytes；
BYTE ch=TEXT(“a”)；
Rc=WriteFile(hPort,&ch,1,&cBytes,NULL)；
其中第一個參數是串口句柄，第2個參數是要寫入的字符，第3個參數是要寫入的字符數量，第4個參數返回字符寫入的字符數量。
需要注意的是Windows CE不支持重疊I/O，所以如果在主線程進行大量讀寫串口操作時，有可能使整個程序陷入緩慢的串口等待中去，因此一般都采用多線程來進行讀寫串口操作。
（4）通信事件
在Windows CE編程中，除了可以采用單獨的線程來處理讀寫串口操作外，還可以采用利用通信事件的方法。通信事件就是當發生重要事件時，Windows CE向應用程序發送的通知。利用WaitCommEvent函數阻塞線程，直到特定的事件發生。一般的使用方法是：先用SetCommEvent函數指定要查找的一個或多個事件，然后，調用WaitCommEvent函數，并指定導致這個函數返回的事件。當WaitCommEvent函數返回后，循環調用ReadFile函數，讀回所有接收到的字符。最后再次調用SetCommEvent函數，指定下次要查找的事件。
3 Windows CE下的多線程
Windows CE是一個完全的多任務、多線程的操作系統。Windows CE同時最多可以運行32個進程。每個進程有一個主線程，而且可以有多個附加線程。附加線程的多少僅受可用內存和線程堆棧的進程地址空間的限制。
Windows CE是以搶先方式調度線程的。線程以時間片為單位來運行，通常是25ms。線程擁有優先級，所有高優先級的線程都將在低優先級的線程之前運行。在可以調度被設定為特定優先級的線程之前，所有擁有高優先級的線程都必須被阻塞。同等優先級的線程以循環方式來調度。如果高優先級的線程停止阻塞，而低優先級的線程目前正在運行，則低優先級的線程會立刻被掛起，同時去調度高優先級的線程。低優先級的線程永遠不會搶占高優先級的線程，當然也有例外：一種是線程具有優先級THREAD_PRIORITY_TIME_CRITICAL，它永遠不會被搶占；另一種就是低優先級的線程擁有高優先級的線程正在等待的資源，出現優先級倒置。在Windows CE中，線程可以有8種優先級。
下面是一個創建線程和線程函數的例子：
HANDLE hThread;
DWORD dwThreadID=0;
Int nParameter=5;
HThread=CreateThread(NULL,0,Thread,nParameter,0,&dwThreadID)； //創建線程
CloseHandle(hThread); //關閉線程
//線程函數
DWORD WINAPI Thread (PVOID pArg)
{
int nParam=(int)pArg;
.
.
.
return 0x15;
}
CreateT
hread函數在許多參數在Windows CE下都不支持，所以被設為NULL或0。第3個參數指向線程函數的開始，第4個參數是CreateThread函數傳到線程函數的唯一參數。CreateThread函數返回線程句柄，當這個句柄不需要時，調用CloseHandle函數關閉它。線程函數在被終止之前一直運行，調用ExitThread函數可終止線程的執行。
對于在系統中運行的多個線程，需要協調它們的活動，也就是實現同步。在Windows CE中，采用的方法是使用同步對象。一個線程等待一個同步對象，當用信號通知該對象時，解除阻塞正在等待的線程并調度該線程。同步對象包括事件和互斥體。在這里我們只介紹事件。
事件對象就是一種有兩種狀態——有信號和元信號的同步對象。事件被創建后自動被置為信號狀態。事件可以被命名，從而被不同進程共享。采用下面的函數創建事件：
HANDLE CreateEvent(LPSECURITY_ATTRIBUTES lpEventAttributes,BOOL bManualReset,BOOL bInitialState,LPTSTR lpName)；
函數的第1個參數應為0，第2個參數表示事件成為有信號后應該人工重置或自動重置為無信號狀態，第3個參數表示創建時事件是有信號還是無信號狀態，最后一個參數指向事件名。被命名的事件可以被進程共享，否則就設為NULL。創建事件后，就可以采用SetEvent函數或者是PulseEvent函數用信號通知該事件。
SetEvent函數是自動重置事件，只釋放一個線程來運行；PulseEvent函數是人工重置事件，釋放所有等待那個事件的線程。最后可以用CloseHandle函數破壞事件對象。
事件的用法通常是，線程使用了下列函數中的一個來等待事件：WaitForSingleObject、WaitForMultipleObjects、MsgWaitForMultipleObjects或MsgWaitForMultipleObjectsEx。當線程被這些函數的其中一個阻塞時，線程只消耗少量的電能和CPU處理能力。需要注意的是：應用程序的主線程不能被WaitForSingleObject或WaitForMultipleObjects阻塞，否則主線程無法處理消息循環。通常的做法是采用多線程，主線程處理消息循環，附加線程處理需要在事件上阻塞的共享資源。
4 實際應用
在車載定位系統中，導般計算機需要接受多種傳感器的數據輸入，其中最常用到的就是GPS數據。通常GPS接收機的通信方式是串行RS232接口，所以導航程序的GPS模塊的功能就是接收從串口收到的數據，然后進行處理。
程序采用多線程，主線程負責消息處理，另外還有讀寫兩個附加線程，使用一個事件觸發。讀線程負責從串口讀回GPS數據，寫線程由事件觸發。在網絡補充版（http://www.ycxgx.cn收集整理）中給出GPS數據接收程序的代碼。
在程序初始化時創建事件，創建寫線程并把它阻塞。寫線程等待事件觸發。按下“打開串口”按鈕后打開串口，創建讀線程，讀回GPS數據，進行處理；按下“發送”按鈕后設置事件狀態，解除阻塞寫線程，發送數據。
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