C／S模型在WinCE串口編程中的應用※

于興晗，李琳，侯煜，蓋優普，孟昭陽，張軍，郭易

（1.中國水利水電科學研究院，北京 100038；2.北京中水科水電科技開發有限公司）

引 言

與傳統的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系統中實現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WinCE操作系統串口復用的問題。

本方法實現所使用的函數大部分都是嵌入式開發中最常使用的C／C＋＋函數，所有的函數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中；并且該方法實現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 軟件結構及工作原理

1.1 軟件結構及特點

為了使WinCE操作系統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經常使用的C／S結構，利用此結構來模擬實現類似于Windows串口的復用功能，即在數據與串口硬件實際控制之間增加了一個C／S結構的中間層。系統整個結構主要包括控制協議、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議的復雜程度成正比。軟件結構圖如圖1所示。

1.2 控制協議

控制協議的實現屬于基礎部分，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，即同時對串口發生讀寫時在編程上的實現。因此在本方法中，實現串口復用的控制協議只需要兩部分——串口＋數據。串口指的是發生讀寫動作的串口（com1，com2，…，comn），數 據指的是需要用串口通信的數據。

圖1 系統軟件結構圖

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起的發送數據請求，符合控制協議的數據先存入預先定義好的發送緩沖區，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送數據請求或者是正在接收數據）時，此次請求將被掛起一直到串口恢復到空閑狀態；串口恢復到空閑狀態后該線程將處理最先掛起的請求，將最先存入發送緩沖區的數據通過串口發走。

同時，服務器端程序還要用一個線程來實時監視該串口，將由該串口接收到的符合控制協議的數據存入預先定義好的接收緩沖區，同時通知數據處理線程。

圖2 服務器端程序流程圖

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送的數據按照控制協議要求整合，將符合控制協議的數據提交給服務器端的程序即可。

圖3 客戶端程序流程圖

2 關鍵技術

2.1 結構體定義

為實現服務器端程序所有線程的管理，同時方便所有線程之間數據的共享，在創建線程時，對線程傳遞參數的定義就變得尤為重要。在本方法的實現中定義了一個線程傳遞參數，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”，就像一種只有兩列的表格，一列是關鍵字，一列是數據項，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據項。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值項的速度很快。該類最適用于需要根據以CString對象為關鍵字進行快速檢索的場合。

為便于緩沖區和句柄的索引，在本方法的實現中使用CMapStringToPtr類的對象來管理線程和緩沖區的句柄。

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生時線程通知另一個線程的同步對象［1］。在一個線程需要了解何時執行任務時，事件是十分有用的。例如，拷貝數據到數據文檔時，線程應被通知何時數據是可用的。當新數據可用時，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據成員。在控制對象被構造期間，可調用CEvent數據成員的構造函數，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中構造一個CEvent類型的變量，然后調用封鎖對象的Lock成員函數。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，該方法實現的關鍵技術主要包含3個線程、結構體定義、CMapStringToPtr成員、CEvent成員和控制協議。

3 實現和應用

基于上面的講述，為了使用方便，將其所有的數據成員和方法封裝成一個類。本文所有代碼的實現使用的開發環境為EVC4.0，由于篇幅的關系，新建類的方法和開發環境的使用細節請詳閱參考文獻［1］；對于在代碼中出現的API函數的一些用法和參數說明可以詳閱參考文獻［1］～［3］；想對 WinCE嵌入式系統有進一步了解，可以仔細閱讀參考文獻［4］。

編者注：詳細代碼略。

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調用AfxGet－SerMsgQ（）－﹥Open（）函數來打開串口，此時即可對相應的串口數據進行實時處理，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，只需調用AfxGet－SerMsgQ（）－﹥WriteBuffer（）函數來發送數據，調用AfxGetSerMsgQ（）－﹥ReadData（）函數來讀取數據即可。同時，這兩個函數的調用不會影響相應串口數據的實時接收，完全實現了串口的復用功能。

結 語

本文提到的方法不但解決了WinCE操作系統不支持串口復用的問題，而且實現代碼簡單、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在實際產品中應用，解決了實際的工程問題。該方法實現的代碼具有通用性，只需修改少量代碼就可以應用到其他嵌入式系統軟件代碼設計當中。

編者注：本文為期刊縮略版，全文見本刊網站www.mesnet.com.cn。

［1］汪兵，李存斌，陳鵬，等.EVC高級編程及其應用開發［M］.北京：中國水利水電出版社，2005：7－17，119－164，290－299.

［2］侯俊杰.深入淺出 MFC：使用 Visual C＋＋5.0 ＆ MFC 4.2［M］.2版.武漢：華中科技大學出版社，2001：169－232.

［3］張冬泉，譚南林，王雪梅.Windows CE實用開發技術［M］.北京：電子工業出版社，2006：41－54.

［4］何宗鍵.Windows CE嵌入式系統［M］.北京：北京航空航天大學出版社，2006：38－48，61－78，145－150.