引言
與傳統(tǒng)的Windows串口編程技術相比較，WinCE串口編程中不具備串口復用的功能，這給在WinCE系統(tǒng)中實現(xiàn)對串口的復雜操作增加了技術難度。本文介紹一種使用在信息平臺軟件中常用的C/S模型技術，模擬串口復用的動作來實現(xiàn)WinCE操作系統(tǒng)串口復用的問題。
本方法實現(xiàn)所使用的函數(shù)大部分都是嵌入式開發(fā)中最常使用的C/C++函數(shù)，所有的函數(shù)都具有一定的通用性，稍加改動即可應用到其他嵌入式操作系統(tǒng)中;并且該方法實現(xiàn)的思路對于解決其他嵌入式編程中資源復用的難題具有一定參考價值。
1 軟件結(jié)構(gòu)及工作原理
1.1 軟件結(jié)構(gòu)及特點
為了使WincE操作系統(tǒng)的串口操作支持復用，在本方法中，采用了一種類式信息平臺開發(fā)經(jīng)常使用的C/S結(jié)構(gòu)，利用此結(jié)構(gòu)來模擬實現(xiàn)類似于Windows串口的復用功能，即在數(shù)據(jù)與串口硬件實際控制之間增加了一個C/S結(jié)構(gòu)的中間層。系統(tǒng)整個結(jié)構(gòu)主要包括控制協(xié)議、客戶端程序和服務器端程序三部分?？蛻舳撕头掌鞫说某绦驈碗s程度與串口操作的復雜程度成正比，在直觀上也與控制協(xié)議的復雜程度成正比。軟件結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
1.2 控制協(xié)議
控制協(xié)議的實現(xiàn)屬于基礎部分，復雜程度與串口的操作復雜程度有關，本文中提到的編程方法只是解決串口的復用部分，即同時對串口發(fā)生讀寫時在編程上的實現(xiàn)。因此在本方法中，實現(xiàn)串口復用的控制協(xié)議只需要兩部分——串口+數(shù)據(jù)。串口指的是發(fā)生讀寫動作的串口(co m1，com2，…，comn)，數(shù)據(jù)指的是需要用串口通信的數(shù)據(jù)。
1.3 服務器端程序流程及工作原理
服務器端程序流程圖如圖2所示。
從圖2中可以看出，整個服務器端程序是由兩個線程組成。一個線程用來處理由客戶端發(fā)起的發(fā)送數(shù)據(jù)請求，符合控制協(xié)議的數(shù)據(jù)先存入預先定義好的發(fā)送緩沖區(qū)，同時判斷對應串口的使用情況。當該串口被占用(串口正在處理上一個發(fā)送數(shù)據(jù)請求或者是正在接收數(shù)據(jù))時，此次請求將被掛起一直到串口恢復到空閑狀態(tài);串口恢復到空閑狀態(tài)后該線程將處理最先掛起的請求，將最先存入發(fā)送緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)通過串口發(fā)走。
同時，服務器端程序還要用一個線程來實時監(jiān)視該串口，將由該串口接收到的符合控制協(xié)議的數(shù)據(jù)存入預先定義好的接收緩沖區(qū)，同時通知數(shù)據(jù)處理線程。
1.4 客戶端程序流程及工作原理
客戶端程序流程圖如圖3所示?？蛻舳顺绦蛑恍鑼⒁l(fā)送的數(shù)據(jù)按照控制協(xié)議要求整合，將符合控制協(xié)議的數(shù)據(jù)提交給服務器端的程序即可。
2 關鍵技術
2.1 結(jié)構(gòu)體定義
為實現(xiàn)服務器端程序所有線程的管理，同時方便所有線程之間數(shù)據(jù)的共享，在創(chuàng)建線程時，對線程傳遞參數(shù)的定義就變得尤為重要。在本方法的實現(xiàn)中定義了一個線程傳遞參數(shù)，定義如下：
2.2 CMapStringToPtr類
CMapStringToPtr類是MFC集合類中的一個模板類，也稱為“字典”，就像一種只有曲列的表格，一列是關鍵字，一列是數(shù)據(jù)項，它們是一一對應的。關鍵字是唯一的，給出一個關鍵字，映射表類會很快找到對應的數(shù)據(jù)項。映射表的查找是以哈希表的方式進行的，因此在映射表中查找數(shù)值項的速度很快。該類最適用丁需要根據(jù)以CString對象為關鍵字進行快速檢索的場合。
為便于緩沖區(qū)和句柄的索引，在本方法的實現(xiàn)中使用CMapStringToPtr類的對象來管理線程和緩沖區(qū)的句柄。
2.3 CEvent類
CEvent類的一個對象，表示一個“事件”——一個允許一個事件發(fā)生時線程通知另一個線程的同步對象。在一個線程需要了解何時執(zhí)行任務時，事件是十分有用的。例如，拷貝數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)文檔時，線程應被通知何時數(shù)據(jù)是可用的。當新數(shù)據(jù)可用時，通過運用CEvent對象來通知拷貝線程，線程才可能盡快地執(zhí)行。
另一個使用CEvent對象的方法是添加一個CEvent類型的變量，使之成為希望控制的類的一個數(shù)據(jù)成員。在控制對象被構(gòu)造期間，可調(diào)用CEvent數(shù)據(jù)成員的構(gòu)造函數(shù)，它指明時間是否是最初就被標記、需要的事件對象類型、事件名稱(如果在進程中要使用)和所希望的安全屬性。
此外CEvent對象還可以保護控制的資源，使該資源在一個時間里只可被一個線程訪問;使用時要先在資源訪問成員函數(shù)中構(gòu)造一個CEvent類型的變量，然后調(diào)用封鎖對象的Lock成員函數(shù)。此時，線程要么等待資源釋放后訪問;要么等待資源釋放而超時，訪問資源失敗。在各種情況下，資源都被以線程安全方式訪問。
總之，該方法實現(xiàn)的關鍵技術主要包含3個線程、結(jié)構(gòu)體定義、CMapStringToPtr成員、CEvent成員和控制協(xié)議。
3 實現(xiàn)和應用
基于上面的講述，為了使用方便，將其所有的數(shù)據(jù)成員和方法封裝成一個類。本文所有代碼的實現(xiàn)使用的開發(fā)環(huán)境為EVC4.0，由于篇幅的關系，新建類的方法和開發(fā)環(huán)境的使用細節(jié)請詳閱參考文獻;對于在代碼中出現(xiàn)的API函數(shù)的一些用法和參數(shù)說明可以詳閱參考文獻;想對WinCE嵌入式系統(tǒng)有進一步了解，可以仔細閱讀參考文獻。
使用EVC4.0的Class wizrd插入一個新類，之后將上述代碼加入，使用時只需在程序開始時涮用AfxGetSerMsgQ()->Open()函數(shù)來打開串口，此時即可對相應的串口數(shù)據(jù)進行實時處理，同時不影響其他線程對該串口的使用;當其他線程使用該串口時，只需調(diào)用AfxGetSerMsgQ()->WriteBuffer()函數(shù)來發(fā)送數(shù)據(jù)，調(diào)用AfxGetSerMsgQ()->ReadData()函數(shù)來讀取數(shù)據(jù)即可。同時，這兩個函數(shù)的調(diào)用不會影響相應串口數(shù)據(jù)的實時接收，完全實現(xiàn)了串口的復用功能。[!--empirenews.page--]
結(jié)語
本文提到的方法不但解決了WinCE操作系統(tǒng)不支持串口復用的問題，而且實現(xiàn)代碼簡單、通用性強，對于解決其他資源復用問題同樣有效。本文提到的方法已經(jīng)在實際產(chǎn)品中應用，解決了實際的工程問題。該方法實現(xiàn)的代碼具有通用性，只需修改少量代碼就可以應用到其他嵌入式系統(tǒng)軟件代碼設計當中。
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