C／S模型在WinCE串口編程中的應(yīng)用

引言

與傳統(tǒng)的Windows串口編程技術(shù)相比較，WinCE串口編程中不具備串口復(fù)用的功能，這給在WinCE系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)對(duì)串口的復(fù)雜操作增加了技術(shù)難度。本文介紹一種使用在信息平臺(tái)軟件中常用的C/S模型技術(shù)，模擬串口復(fù)用的動(dòng)作來(lái)實(shí)現(xiàn)WinCE操作系統(tǒng)串口復(fù)用的問(wèn)題。

本方法實(shí)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(dòng)即可應(yīng)用到其他嵌入式操作系統(tǒng)中;并且該方法實(shí)現(xiàn)的思路對(duì)于解決其他嵌入式編程中資源復(fù)用的難題具有一定參考價(jià)值。

1 軟件結(jié)構(gòu)及工作原理

1.1 軟件結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

為了使WincE操作系統(tǒng)的串口操作支持復(fù)用，在本方法中，采用了一種類式信息平臺(tái)開發(fā)經(jīng)常使用的C/S結(jié)構(gòu)，利用此結(jié)構(gòu)來(lái)模擬實(shí)現(xiàn)類似于Windows串口的復(fù)用功能，即在數(shù)據(jù)與串口硬件實(shí)際控制之間增加了一個(gè)C/S結(jié)構(gòu)的中間層。系統(tǒng)整個(gè)結(jié)構(gòu)主要包括控制協(xié)議、客戶端程序和服務(wù)器端程序三部分。客戶端和服務(wù)器端的程序復(fù)雜程度與串口操作的復(fù)雜程度成正比，在直觀上也與控制協(xié)議的復(fù)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(shí)現(xiàn)屬于基礎(chǔ)部分，復(fù)雜程度與串口的操作復(fù)雜程度有關(guān)，本文中提到的編程方法只是解決串口的復(fù)用部分，即同時(shí)對(duì)串口發(fā)生讀寫時(shí)在編程上的實(shí)現(xiàn)。因此在本方法中，實(shí)現(xiàn)串口復(fù)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(dòng)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(wù)器端程序流程及工作原理

服務(wù)器端程序流程圖如圖2所示。

從圖2中可以看出，整個(gè)服務(wù)器端程序是由兩個(gè)線程組成。一個(gè)線程用來(lái)處理由客戶端發(fā)起的發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求，符合控制協(xié)議的數(shù)據(jù)先存入預(yù)先定義好的發(fā)送緩沖區(qū)，同時(shí)判斷對(duì)應(yīng)串口的使用情況。當(dāng)該串口被占用(串口正在處理上一個(gè)發(fā)送數(shù)據(jù)請(qǐng)求或者是正在接收數(shù)據(jù))時(shí)，此次請(qǐng)求將被掛起一直到串口恢復(fù)到空閑狀態(tài);串口恢復(fù)到空閑狀態(tài)后該線程將處理最先掛起的請(qǐng)求，將最先存入發(fā)送緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)通過(guò)串口發(fā)走。

同時(shí)，服務(wù)器端程序還要用一個(gè)線程來(lái)實(shí)時(shí)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(yù)先定義好的接收緩沖區(qū)，同時(shí)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⒁l(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(wù)器端的程序即可。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 結(jié)構(gòu)體定義

為實(shí)現(xiàn)服務(wù)器端程序所有線程的管理，同時(shí)方便所有線程之間數(shù)據(jù)的共享，在創(chuàng)建線程時(shí)，對(duì)線程傳遞參數(shù)的定義就變得尤為重要。在本方法的實(shí)現(xiàn)中定義了一個(gè)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(gè)模板類，也稱為“字典”，就像一種只有曲列的表格，一列是關(guān)鍵字，一列是數(shù)據(jù)項(xiàng)，它們是一一對(duì)應(yīng)的。關(guān)鍵字是唯一的，給出一個(gè)關(guān)鍵字，映射表類會(huì)很快找到對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)項(xiàng)。映射表的查找是以哈希表的方式進(jìn)行的，因此在映射表中查找數(shù)值項(xiàng)的速度很快。該類最適用丁需要根據(jù)以CString對(duì)象為關(guān)鍵字進(jìn)行快速檢索的場(chǎng)合。

為便于緩沖區(qū)和句柄的索引，在本方法的實(shí)現(xiàn)中使用CMapStringToPtr類的對(duì)象來(lái)管理線程和緩沖區(qū)的句柄。

2.3 CEvent類

CEvent類的一個(gè)對(duì)象，表示一個(gè)“事件”——一個(gè)允許一個(gè)事件發(fā)生時(shí)線程通知另一個(gè)線程的同步對(duì)象。在一個(gè)線程需要了解何時(shí)執(zhí)行任務(wù)時(shí)，事件是十分有用的。例如，拷貝數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)文檔時(shí)，線程應(yīng)被通知何時(shí)數(shù)據(jù)是可用的。當(dāng)新數(shù)據(jù)可用時(shí)，通過(guò)運(yùn)用CEvent對(duì)象來(lái)通知拷貝線程，線程才可能盡快地執(zhí)行。

另一個(gè)使用CEvent對(duì)象的方法是添加一個(gè)CEvent類型的變量，使之成為希望控制的類的一個(gè)數(shù)據(jù)成員。在控制對(duì)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(shí)間是否是最初就被標(biāo)記、需要的事件對(duì)象類型、事件名稱(如果在進(jìn)程中要使用)和所希望的安全屬性。

此外CEvent對(duì)象還可以保護(hù)控制的資源，使該資源在一個(gè)時(shí)間里只可被一個(gè)線程訪問(wèn);使用時(shí)要先在資源訪問(wèn)成員函數(shù)中構(gòu)造一個(gè)CEvent類型的變量，然后調(diào)用封鎖對(duì)象的Lock成員函數(shù)。此時(shí)，線程要么等待資源釋放后訪問(wèn);要么等待資源釋放而超時(shí)，訪問(wèn)資源失敗。在各種情況下，資源都被以線程安全方式訪問(wèn)。

總之，該方法實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)主要包含3個(gè)線程、結(jié)構(gòu)體定義、CMapStringToPtr成員、CEvent成員和控制協(xié)議。

3 實(shí)現(xiàn)和應(yīng)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(gè)類。本文所有代碼的實(shí)現(xiàn)使用的開發(fā)環(huán)境為EVC4.0，由于篇幅的關(guān)系，新建類的方法和開發(fā)環(huán)境的使用細(xì)節(jié)請(qǐng)?jiān)旈唴⒖嘉墨I(xiàn);對(duì)于在代碼中出現(xiàn)的API函數(shù)的一些用法和參數(shù)說(shuō)明可以詳閱參考文獻(xiàn);想對(duì)WinCE嵌入式系統(tǒng)有進(jìn)一步了解，可以仔細(xì)閱讀參考文獻(xiàn)。

使用EVC4.0的Class wizrd插入一個(gè)新類，之后將上述代碼加入，使用時(shí)只需在程序開始時(shí)涮用AfxGetSerMsgQ()->Open()函數(shù)來(lái)打開串口，此時(shí)即可對(duì)相應(yīng)的串口數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理，同時(shí)不影響其他線程對(duì)該串口的使用;當(dāng)其他線程使用該串口時(shí)，只需調(diào)用AfxGetSerMsgQ()->WriteBuffer()函數(shù)來(lái)發(fā)送數(shù)據(jù)，調(diào)用AfxGetSerMsgQ()->ReadData()函數(shù)來(lái)讀取數(shù)據(jù)即可。同時(shí)，這兩個(gè)函數(shù)的調(diào)用不會(huì)影響相應(yīng)串口數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)接收，完全實(shí)現(xiàn)了串口的復(fù)用功能。[!--empirenews.page--]

結(jié)語(yǔ)

本文提到的方法不但解決了WinCE操作系統(tǒng)不支持串口復(fù)用的問(wèn)題，而且實(shí)現(xiàn)代碼簡(jiǎn)單、通用性強(qiáng)，對(duì)于解決其他資源復(fù)用問(wèn)題同樣有效。本文提到的方法已經(jīng)在實(shí)際產(chǎn)品中應(yīng)用，解決了實(shí)際的工程問(wèn)題。該方法實(shí)現(xiàn)的代碼具有通用性，只需修改少量代碼就可以應(yīng)用到其他嵌入式系統(tǒng)軟件代碼設(shè)計(jì)當(dāng)中。