A基于VC++的串口通信服务的开发.doc

基于基于 vc vc 的串口通信服务的开发的串口通信服务的开发 摘摘 要要 随着计算机技术的发展和推广 利用串口进行数据通讯在通讯领域中占有 着重要的地位 为了方便和快速的通过 internet 网络访问串口服务器的串口 本课题把串口通信集成到 windows 服务 由 windows 服务完成串口通信的基本 操作 文中详细描述了串口通信服务的原理和工作流程 还列举出了相关的核 心代码 用流程图的方式来描述了各个模块的逻辑实现 串口通信服务中采用 安全队列的机制来控制多线程访问多串口 在开发中按照软件工程的流程 从 需求分析到概要设计 从详细设计到编码 以及最后的测试 利用软件工程的 工具管理开发代码和文档 此外 还开发出了客户端来测试该服务工作是否正 常 经过测试服务工作正常 能通过网络连接到服务器完成串口的通信 最后 总结了开发和设计的不足之处 程序还有待进一步完善 关键词关键词 串口通信 windows 服务 安全队列 多线程 the development of serial communication service based on vc abstract with the development and spread of computer technology serial communication is an important part in the field of computer network communication in order to access server s serial port more convenient and faster through the internet this topic put serial communication services integrated into windows service which completed the basic operation of serial communication services the serial communications services and the workflow are in detail described the core code of the services is also given flow chart is used to describe the handling process of the serial communications services the services using safe queue mechanism to control multithreading visit serials during the entire development according to the software engineering flow from requirements analysis to summary design from detail design to coding and the final test uses the software engineering tools to management the code and documentation in addition i developed a client to test the service test results of the experiment indicate the services can work normally in the end summarizes the disadvantages of the design and development and further perfection of studies is surely in need key words serial communication windows service safe queue multithread 目目 录录 论文总页数 22 页 1引言 1 1 1课题背景 1 1 2研究现状 1 1 3研究的意义 1 2相关理论基础 1 2 1windows nt 服务 1 2 2串口通信 2 2 3多线程及线程间通信 3 2 4安全队列 4 2 5windows套接字规范 4 2 6客户机服务器系统 5 3需求分析及设计方案 6 3 1功能需求 6 3 2设计方案 7 4具体设计流程与实现 8 4 1安全队列 8 4 2服务应用程序 10 4 3串口通信 16 4 4客户端 18 4 5类图 19 5调试与分析 19 结 论 20 参考文献 20 致 谢 21 声 明 22 第 4 页 共 22 页 1 1引言引言 1 11 1课题背景课题背景 计算机与外界的信息交换称为通信 基本的通信方式有并行通信和串行通 信两种 串行通信是指一条信息额各位数据被逐位按顺序传送的通信方式 串 行通信的特点是 数据位传送 按位顺序进行 最少只需要一根传输线即可完 成 成本低但传送速度慢 串行通信的距离可以从几米到几千米 1 21 2研究现状研究现状 串口通讯目前流行的方法大概有三种 一是利用 microsoft 提供的 cmscomm 控件进行通讯 不过现在很多程序员都觉应该放弃这种方式 二是利 用 winapi 函数进行编程 这种编程的难度高 要求掌握很多的 api 函数 三是 利用现在网络上面提供的一些串口通讯控件进行编写 这三种方法都没有同 windows 服务联系起来 1 31 3研究的意义研究的意义 利用串口进行数据通讯在通讯领域中占有着重要的地位 串口通讯在通讯 软件中有着十分广泛的应用 如电话 传真 视频和各种控制等 通过本文的 研究和开发能更加方便的通过网络通信来实现串口通信 提高串口的利用率 为进一步的研究提供参考 2 2相关理论基础相关理论基础 2 12 1windowswindows ntnt 服务服务 有那么一类应用程序 是能够为各种用户 包括本地用户和远程用户 所 用的 拥有用户授权级进行管理的能力 并且不论用户是否物理的与正在运行 该应用程序的计算机相连都能正常执行 这就是所谓的服务了 每个操作系统 都需要有在后台执行任务的方法 无论是谁正在使用这部机器 这些任务都可 以继续运行 后台任务可以处理各种重要的服务 包括系统的或者用户的 在 windows nt 中 后台的任务被称为服务 服务可在每次 nt 启动的时候 运行 并且不管是谁登陆 都会一直运行下去 服务是一类受到操作系统优待 的程序 一个服务首先是一个 win32 可执行程序 通常以控制台程序的形式被 编写 进入点函数是 main 而不是 winmain 一个 windows nt 服务由三部分组成 第一部分是 service control manager scm 每个 windows nt 2000 系统都有一个 scm scm 存在于 service exe 中 在 windows 启动的时候会自动运行 伴随着操作系统的启动 和关闭而产生和终止 这个进程以系统特权运行 并且提供一个统一的 安全 的手段去控制服务 它其实是一个 rpc server 因此我们可以远程安装和管理 服务 不过这不在本文讨论的范围之内 scm 包含一个储存着已安装的服务和 第 5 页 共 22 页 驱动程序的信息的数据库 通过 scm 可以统一的 安全的管理这些信息 因此 一个服务程序的安装过程就是将自身的信息写入这个数据库 第二部分就是服 务本身 一个服务拥有能从 scm 收到信号和命令所必需的特殊代码 并且能够 在处理后将它的状态回传给 scm 第三部分也就是最后一部分 是一个服务控 制管理器 service control dispatcher scp 它是一个拥有用户界面 允 许用户开始 停止 暂停 继续 并且控制一个或多个安装在计算机上服务的 win32 应用程序 scp 的作用是与 scm 通讯 windows 2000 管理工具中的 服 务 就是一个典型的 scp 2 22 2串口通信串口通信 串行口是计算机一种常用的接口 具有连接线少 通讯简单 得到广泛的 使用 常用的串口是 rs 232 c 接口 又称 eia rs 232 c 它是在 1970 年由 美国电子工业协会 eia 联合贝尔系统 调制解调器厂家及计算机终端生产厂 家共同制定的用于串行通讯的标准 它的全名是 数据终端设备 dte 和数据 通讯设备 dce 之间串行二进制数据交换接口技术标准 该标准规定采用一个 25 脚的 db25 连接器 对连接器的每个引脚的信号内容加以规定 还对各种信 号的电平加以规定 传输距离在码元畸变小于 4 的情况下 传输电缆长度应 为 50 英尺 典型地 串口用于 ascii 码字符的传输 通信使用 3 根线完成 地线 发 送线 接收线 由于串口通信是异步的 端口能够在一根线上发送数据同时在 另一根线上接收数据 其它线则用于硬件握手 但是不是必须的 串口通信最 重要的参数是波特率 数据位 停止位和奇偶校验 对于两个进行通行的端口 这些参数必须匹配 波特率 这是一个衡量通信速度的参数 它表示每秒钟传送的 bit 的个数 例如 300 波特表示每秒钟发送 300 个 bit 当我们提到时钟周期时 我们就是 指波特率例如如果协议需要 4800 波特率 那么时钟是 4800hz 这意味着串口 通信在数据线上的采样率为 4800hz 通常电话线的波特率为 14400 28800 和 36600 波特率可以远远大于这些值 但是波特率和距离成反比 高波特率常常 用于放置的很近的仪器间的通信 典型的例子就是 gpib 设备的通信 数据位 这是衡量通信中实际数据位的参数 当计算机发送一个信息包 实际的数据不会是 8 位的 标准的值是 5 7 和 8 位 如何设置取决于你想传送 的信息 比如 标准的 ascii 码是 0 127 7 位 扩展的 ascii 码是 0 255 8 位 如果数据使用简单的文本 标准 ascii 码 那么每个数据包 使用 7 位数据 每个包是指一个字节 包括开始 停止位 数据位和奇偶校验位 由于实际数据位取决于通信协议的选取 术语 包 指任何通信的情况 第 6 页 共 22 页 停止位 用于表示单个包的最后一位 典型的值为 1 1 5 和 2 位 由于数 据是在传输线上定时的 并且每一个设备有其自己的时钟 很可能在通信中两 台设备间出现了小小的不同步 因此停止位不仅仅是表示传输的结束 并且提 供计算机校正时钟同步的机会 适用于停止位的位数越多 不同时钟同步的容 忍程度越大 但是数据传输率同时也越慢 奇偶校验位 在串口通信中一种简单的检错方式 有四种检错方式 偶 奇 高和低 当然没有校验位也是可以的 2 32 3多线程及线程间通信多线程及线程间通信 进程 process 是具有一定独立功能的程序关于某个数据集合上的一次运 行活动 是系统进行资源分配和调度的一个独立单位 程序只是一组指令的有 序集合 它本身没有任何运行的含义 只是一个静态实体 进程则不同 它是 程序在某个数据集上的执行 是一个动态实体 它因创建而产生 因调度而运 行 因等待资源或事件而被处于等待状态 因完成任务而被撤消 反映了一个 程序在一定的数据集上运行的全部动态过程 线程 thread 是进程的一个实体 是 cpu 调度和分派的基本单位 线程 不能够独立执行 必须依存在应用程序中 由应用程序提供多个线程执行控制 线程和进程的关系是 线程是属于进程的 线程运行在进程空间内 同一 进程所产生的线程共享同一内存空间 当进程退出时该进程所产生的线程都会 被强制退出并清除 线程可与属于同一进程的其它线程共享进程所拥有的全部 资源 但是其本身基本上不拥有系统资源 只拥有一点在运行中必不可少的信 息 如程序计数器 一组寄存器和栈 线程带来的主要好处是 在进程内创建 终止线程比创建 终止进程要快 同一进程内线程间的切换要比进程间的切换要快 尤其是用户级线程间的切换 另外 线程的出现还因为以下几个原因 并发程序的并发执行 在多处理环境 下更为有效 一个并发程序可以建立一个进程 而这个并发程序中的若干并发程 序段就可以分别建立若干线程 使这些线程在不同的处理机上执行 每个进程具 有独立的地址空间 而该进程内的所有线程共享该地址空间 这样可以解决父 子进程模型中 子进程必须复制父进程地址空间的问题 线程对解决客户 服务 器模型非常有效 线程之间通信的两个基本问题是互斥和同步 线程同步是指线程之间所具 有的一种制约关系 一个线程的执行依赖另一个线程的消息 当它没有得到另 一个线程的消息时应等待 直到消息到达时才被唤醒 线程互斥是指对于共享 的操作系统资源 指的是广义的 资源 而不是 windows 的 res 文件 譬如 第 7 页 共 22 页 全局变量就是一种共享资源 在各线程访问时的排它性 当有若干个线程都要 使用某一共享资源时 任何时刻最多只允许一个线程去使用 其它要使用该资 源的线程必须等待 直到占用资源者释放该资源 线程互斥是一种特殊的线程 同步 实际上 互斥和同步对应着线程间通信发生的两种情况 当有多个线程 访问共享资源而不使资源被破坏时 当一个线程需要将某个任务已经完成的情 况通知另外一个或多个线程时 在 win32 中 同步机制主要有以下几种 事件 event 信号量 semaphore 互斥量 mutex 临界区 critical section 2 42 4安全队列安全队列 队列 queue 在计算机科学中 是一种先进先出的线性表 和栈相反 它 只允许在表的一端进行插入 而在表的另一端删除元素 队列是一种特殊的线 性表 它只允许在表的前端 front 进行删除操作 而在表的后端 rear 进 行插入操作 进行插入操作的端为队尾 进行删除操作的端为队头 队列中没 有元素时 称为空队列 在用链式存储结构表示队列时 需要设置队列头指针 和队列尾指针 以便指示队列头结点和队列尾结点 安全队列是指高级队列的代理明确指出一个或多个数据库用户可以对队列 进行操作 安全队列的拥有者可以执行所有的队列操作 而其他用户除非被配 置为这个安全队列的安全队列用户 否则不能对这个安全队列执行操作 安全 队列在队列的入队和出队操作时的各线程同步 在某一时刻只能有一个线程操 作该队列 这样的队列就是安全的队列 把队列的队头视为临界区 要对队列 进行操作需进入临界区 从而实现现成的同步 队列的安全 2 52 5windowswindows 套接字规范套接字规范 随着个人计算机的日益普及 windows 操作系统的用户与日俱增 microsoft 以 berkeley socket 规范为范例定义了一套 microsoft windows 下 的网络编程接口 它不仅包含了人们很熟悉的 berkeley socket 风格的库函数 也包含了一组针对 windows 的扩展库函数 一是程序员能充分利用 windows 消 息驱动机制进行编程 windows socket 规范本意在于提供给应用程序开发者一套简单的 api 并 让各家网络软件供应商共同遵守 此外 在一个特定版本 windows 的基础上 windows socket 规范也定义了一个二进制接口 abi 并通过此二进制接口来 保证其兼容性 因此这份规范定义了应用程序开发者能够使用 而且网络软件 供应商也能够实现的一套函数调用和相关语义 遵守这套 windows socket 规范的网络软件 称之为 windows socket 兼容 而 windows socket 兼容实现的提供者 称之为 windows socket 提供者 一个 网络软件供应商必须百分之百地实现 windows socket 规范才能做到 windows 第 8 页 共 22 页 socket 兼容 windows socket 规范定义并记录了如何使用 api 与 internet 协议相连接 尤其要指出的是 所有的 windows socket 实现都支持流式套接字和数据报套接 字 应用程序调用 windows 套接字的 api 实现相互之间的通信 windows 套接 字有利用下层的网络通信协议功能和操作系统调用实现实际的通信工作 在 tcp ip 网络中两个进程间的相互作用的主机模式是客户机 服务器模式 client server model 该模式的建立基于以下两点 非对等作用和异步通信 客户机 服务器模式在操作过程中采取的是主动请示方式 首先服务器方要先启 动 并根据请示提供相应服务 打开一个通信通道并告知本地主机 它愿意在 某一个公认地址上接收客户请求 等待客户请求到达该端口 接收到重复服务 请求 处理该请求并发送应答信号 返回第二步 等待另一客户请求 关闭服 务器 客户方 打开一个通信通道 并连接到服务器所在主机的特定端口 向 服务器发送服务请求报文 等待并接收应答 继续提出请求 请求结束后关闭 通信通道并终止 windows socket 2 0 是 windows socket 1 1 发展的一个比较重大的变革 为了能与 windows socket 1 1 实现很好的兼容性 它在这基础上做了向后兼容 源码和二进制代码 这就实现了 windows socket 应用程序和任何版本的 windows socket 实现之间的最大的互操作性 同时也减少了 windows socket 应用程序使用者 网络协议栈提供者和服务提供者的许多痛苦 2 62 6 客户机服务器系统客户机服务器系统 客户机服务器系统 client server system 是计算机网络 尤其是 internet 中最重要的应用技术之一 其系统结构是指把一个大型的计算机应 用系统变为多个能互为独立的子系统 而服务器便是整个应用系统资源的存储 与管理中心 多台客户机则各自处理相应的功能 共同实现完整的应用 用户 使用应用程序时 首先启动客户机通过有关命令告知服务器进行连接以完成各 种操作 而服务器则按照此请示提供相应的服务 这是网络软件运行的一种形 式 通常 采用客户机 服务器结构的系统 有一台或多台服务器以及大量的 客户机 服务器配备大容量存储器并安装数据库系统 用于数据的存放和数据 检索 客户端则安装专用的软件 负责数据的输入 运算和输出 客户机和服务器都是独立的计算机 当一台连入网络的计算机向其他计算 机提供各种网络服务 如数据 文件的共享等 时 它就被叫做服务器 而那些 用于访问服务器资料的计算机则被叫做客户机 严格说来 客户机 服务器模 型并不是从物理分布的角度来定义 它所体现的是一种网络数据访问的实现方 式 采用这种结构的系统目前应用非常广泛 如宾馆 酒店的客房登记 结算 第 9 页 共 22 页 系统 超市的 pos 系统 银行 邮电的网络系统等 计算机网络的主要用途之一是允许共享资源 这种共享是通过相呼应的两 个独立程序来完成的 每个程序在相应的计算机上运行 一个程序在服务器中 提供特定资源 另一个程序在客户机中 它使客户机能够使用服务器上的资源 例如 你正在计算机上用一个文字处理程序 如 word 进行工作 你告诉程序 你要编辑一个存贮在网络的另一台计算机中的特定的文件 你的程序将给那台 计算机发送一个信号 请求它把这个文件传输过来 在这种情况下 你的文字 处理程序是客户机 此时接受这种请求并发出这个文件的程序叫服务器 更确 切地说它是一个文件服务器 这种系统的绝妙之处 就是客户机和服务器程序不在同一台计算机上运行 这些客户机和服务器程序通常归属不同的计算机 例如 你可能坐在中国北京 的一台 pc 机前 通过 www 来阅读万里之外的美国国家安全局的 今日新闻 看一看美国总统选举的闹剧 在这种情况下 www 客户机就是你的 pc 机 它运 行着一个程序 此时 www 服务器是在美国另一端的一台超级计算机 它运行着 另一个程序 大部分计算机网络 包括所有的 internet 服务 都使用这种客户机 服务 器关系 要懂得怎样使用计算机网络 尤其是 internet 事实上就意味着要 懂得怎样使用每个客户机程序 你的任务是启动客户机 并叫它执行程序 客 户机的任务是连接上相对应的服务器 并确保你的指令正确执行 客户机服务器工作时通常由一个公共的规制需要遵守 通信双方需要共同 遵守这个规则才能保证通信的有效性 如需要传输大量语音数据时 需采用一 种无须建立连接的传输方式 在这种方式下 数据可以以较快的熟读传输 而 当需要确保数据准确无误地到达时 则应采用另外一种面向连接的传输方式 3 3需求分析及设计方案需求分析及设计方案 3 13 1功能需求功能需求 3 1 13 1 1 服务器端服务器端 串口服务器上的串口通信服务打开一个固定的端口 监听客户端的 socket 连接 若检测到客户端的连接则为客户端分配一个串口 供客户端发送数据 客户端同服务器协商好串口的配置信息 则客户端发送的数据服务器直接发送 到串口 通过串口发送除去 若服务器检测到串口接受到数据 者直接把接收 到的数据发送到客户端 即服务器中转串口和客户端的数据 这样一来客户端 就好像直接链接到串口服务器上的串口 与服务器串口相连接的外设进行通信 串口服务器具有很多个串口形成一个串口池 串口池中的串口连接着不通或相 同的外设 客户通过 internet 联网的方式链接到服务器 同服务器的外设通信 第 10 页 共 22 页 3 1 23 1 2 串口通信串口通信 串口通信服务管理整个串口池 服务程序对串口池进行合理管理和分配 服务器端接收到客户端的连接请求 服务器会从串口池中选取一个串口供客户 端使用 当客户端通信完毕 断开同服务器的链接时 服务器端回收这个串口 以供其他客户端使用 在分配串口的时候不能让不同用户使用同一串口 让每 一个客户端独立的使用某一个串口 当客户端链接上服务器后 服务器为客户 端分配一个串口供客户端使用 这时候串口通信需要被实现 包括串口的打开 串口参数设置 读写数据到串口以及关闭串口 3 1 33 1 3 客户端客户端 客户端的需求相对简单 连接服务器的客户端通过指定服务器地址和端口 号连接到服务器 设置串口的通信参数 同服务器通信 可以发送数据到服务 器和接受服务器发送回来的数据 并显示接收到的数据 通信完毕时断开通服 务器的连接 3 23 2设计方案设计方案 3 2 13 2 1 服务器端服务器端 服务器端使用 windows nt 服务来提供服务 此服务监听某一端口 等待客 户端的链接 为客户端提供服务 使用 windows api 自己定义服务的行为 服 务管理串口池 服务启动初始化时 检测服务器的串口 串口统一进入一个全 局安全队列 当客户端发起连接请求时 服务器开启一个线程来处理该客户的 请求 直到客户端断开连接 线程退出执行 在线程中 从安全队列的队头出 队列一个串口 该串口分配给该客户使用 客户端首先设置该串口的通信参数 否则按照默认串口通信参数进行通信 如果有多个客户同时连接服务器则服务 器同时开启多个线程来处理多个用户的连接请求 分配给客户端使用的串口接 收外设发来数据时 服务器通过连接的 socket 发送到客户端 客户端处理接收 到的数据 服务器端接收到客户端发来的数据时 把接收到的数据发送到分配 给这个客户端的串口 通过串口发送到外设 外设处理接收到的数据从而做出 反应 完成通信 3 2 23 2 2 串口通信串口通信 使用 windows api 的串口操作函数 封装成串口类 来处理串口通信 此 串口类统一操作串口池里的串口 根据不同的串口号来操作这些串口 从而达 到每一个客户的使用一个串口 每个串口都是相同的操作 可以根据不同的通 第 11 页 共 22 页 信设备为不同的串口设置不同的通信参数 串口通信负责处理串口的参数设置 串口的打开和关闭 数据的读和写 即写数据到串口和从串口读数据 打开串 口时 服务处理此客户的线程开启另一线程监听串口是否有数据接收 当发现 有数据来的时候 串口读出该数据通过 socket 发送到客户端 3 2 33 2 3 客户端客户端 客户端使用 mfc 编程创建基于对话框的应用程序 该程序使用 windows socket 建立同指定服务器的数据连接 当建立好 http 链接后 可设置串口的 通信参数 如 波特率 数据位 奇偶校验 停止位等 设置好串口的通信参 数后就可以同服务器分配给的串口链接的外设通信了 发送数据到服务器的串 口 和接收服务器发送回来的数据 3 2 43 2 4 开发工具开发工具 microsoft visual c 6 0 是微软公司推出的开发 win32 应用程序 windows 95 98 2000 xp nt 的 面向对象的可视化集成工具 它的最大优 点就是提供了功能强大的 mfc 类库 mfc 是一个很大的 c 类层次结构 其中封 装了大量的类及其函数 很多 windows 程序所共有的标准内容可以由 mfc 的类 来提供 mfc 类为这些内容提供了用户接口的标准实现方法 程序员所要做的 就是通过预定义的接口把具体应用程序特有的东西填入这个轮廓 这将简化编 程工作 大大的减少程序员编写的代码数量 使编程工作变得更加轻松容易 4 4具体设计流程与实现具体设计流程与实现 4 14 1安全队列安全队列 数据保护是在使用多线程技术时必须要解决的关键问题 防止多个线程同 时操作某一变量 导致逻辑错误 是多线程协调运行的重要内容 线程安全队 列这种数据保护机可以保护共享数据 实现线程间安全的数据传输 一般地 每个进程中的线程都不知道进程中的其他线程的任何情况 除非 我们在程序中明确的使他们互相可见 为了在不同时刻访问共享的资源 任何 共享这些资源的线程都必须通过进程通信的手段进行调度 线程调度是一个复 杂的问题 不正确的调度将导致进程的死锁 为了这种情况的发生 访问共享 资源的线程必须进行同步 临界区对象只有由同一个进程的线程共享 临界区对象在某一个时刻只能 由一个线程所拥有 临界区对象不保证线程对临界区的访问顺序 进程负责分 配临界区所使用的内存 一般声明一个类型为 critical section 的变量来完成 此任务 在进程的线程使用临界区之前 必须使用函数 initializecriticalsection 或 initializecriticalsectionandspincount 初 第 12 页 共 22 页 始化临界区 线程使用函数 entercriticalsection 或函数 tryentercriticalsection 请求对临界区的拥有权 如果临界区对象正由其他 线程所拥有 则函数 entercriticalsection 无限等待该拥有权 线程使用 leavecriticalsection 释放对临界区的拥有权 进程的所有线程都可以使用函 数 deletecriticalsection 释放临界区对象初始化时分配的系统资源 线程安全队列工作机制如图 操作队列的时候需要先进入临界区 操作完 成后离开临界区 由此保证在任何时候都只有一个线程操作该队列 线程间的 数据传输是安全可靠的 entercriticalsection 队列操作 入队列出队列 leavecriticalsection initializecriticalsection deletecriticalsection 图 1 安全队列工作机制 入队列相关代码 bool push const type 进入临界区 safe queue item next new safe queue item item if first null last first next else last next next last next leavecriticalsection 离开临界区 return true 出队列相关代码 pop entercriticalsection 进入临界区 第 13 页 共 22 页 type val safe queue item oldfirst first if first null leavecriticalsection throw sb queue underflow else val first value first first next delete oldfirst leavecriticalsection 离开临界区 4 24 2服务应用程序服务应用程序 在基于 nt 的系统中 全部服务任务都是由服务控制管理器 scm 系统管 理 scm 维持注册表中已知服务列表 打开各项服务 即可以是开机时自动打 开 也可以使用户请求打开 scm 把服务列表和它们的打开状态保存在注册表 中 新服务项在安装时加入此列表中 另外也可以删除服务项目 作为服务任 务的程序是一个普通的 exe 文件 但是必须满足特定的要求才能确切地与 scm 连接 微软已经详细编制了这些函数的程序流 必须紧密依据此流程表 否则 服务项目就不能运行 要求如下 商业源代码 全套计算机毕业设计免费下载 更多全套设计联系 qq 1042897696 最新设计大全 1 服务项目的 exe 文件必须有一个普通的 main 或 winmain 函数 此函数 必须立即 特定情况下是在 30 秒之内 调用函数 startservicecrtldispatcher 调用之后 exe 文件就在 scm 中注册 并且给 出一个调用函数 servicemain 在启动服务时调用 的指针 可以更改函数 servicemain 的函数名 然后就能在 servicemain 下面的记录文本中找到所用 函数名的描述 main 函数应该在注册 servicemain 之后返回 不能用命令行方 式运行服务的 exe 文件 而应该在 scm 知道的服务列表中安装 scm 会调用 main 函数 打开 exe 文件 偶然用命令行方式执行服务时一定会出错 因为它 不能连接 scm 2 scm 在打开服务时将调用函数 servicemain 例如 当管理员选择 控 制面板 上 服务 的 start 按钮时 scm 将在一个工作线程中执行函数 servicemain 函数 servicemain 完成多项工作 其中最为主要的是立即调用函 数 registerservicectrlhandler 该函数能用 scm 注册一个函数 handler 以调 用控制要求 此函数的函数名可以随便更改 但大会在 handler 下面的记录文 第 14 页 共 22 页 本中列出 函数 registerservicectrlhandler 返回一个句柄 服务在给 scm 发 送状态信息时将用到该句柄 函数 servicemain 还开始将完成实际服务任务的 工作现程 一旦线程开始 函数 servicemain 就等待一个事件的发生 直道服 务停止 函数 servicemain 才返回 之后 重新调用函数 servicemain scm 将 重新开始该项服务 3 函数 handler 包含一个转换语句 用于分析来自 scm 的控制请求 默认 时 scm 发送以下控制常数 service control stop 通知服务停止 service control pause 通知服务暂停 service control continue 通知服务重新开始 service control interrogate 通知服务立即报告当前状态 service control shutdown 通知服务紧急关闭 用户也可以创建自定义常数 128 255 之间 通过 scm 把它们发送到服务 项 当创建一个包含上述 main servicemain 和 handler 等函数的 exe 文件以 及一个包含服务线程的函数时 就得到了一个完整的服务任务 服务控制管理器 scm 对应暂停 继续停止等 请求调用函数handle 调用函数servicemain 开始服务任务 在开机或安装后调用 main函数 由函数servermain打 开 该线程执行服务 的具体任务 serveicethread handle函数接收来自 scm的请求 开始函数servicethread 告诉scm关于函数 handle的信息 main函数告诉scm关 于函数servermain信息 main servermain handle 服务的exe文件 图 2 服务中各部分之间的关系 main 函数 这是代码的入口 是在这里解析任何命令行参数并进行服务的 安装 移除 启动等 提供真正服务代码的入口函数叫 servicemain 在服务 第一次启动的时候 将该函数的地址传递给服务管理器 处理来自服务管理器 命令消息的函数 这个函数叫 handler 服务回调函数 因为 servicemain 和 handler 函数都是由系统来调用 第 15 页 共 22 页 所以它们必须遵循操作系统的参数传递规范和调用规范 也就是说 它们不能 简单地作为某个 c 类的成员函数 这样就给封装带来一些不便 因为想把 win32 服务的功能封装在一个 c 类中 为了解决这个问题 将 servicemain 和 handler 函数创建成 cntservice 类的静态成员 这样就使得以创建可以由 操作系统调用的函数 但是 这样做还没有完全解决问题 因为系统不允许给 被调用的函数传递任何形式的用户数据 所以我们无法确定对 c 对象特定实 例的 servicemain 或 handler 的调用 在这里用了一个非常简单但有局限的 方法来解决这个问题 创建一个包含 c 对象指针的静态变量 这个变量是在 该对象首次创建是进行初始化的 这样便限制每个服务应用只有一个 c 对象 下面是 ntservice h 文件中的声明 class cntservice 静态数据 static cntservice m pthis nasty hack to get object ptr 下面是初始化 m pthis 指针 cntservice cntservice const char szservicename m pthis this servicemain 函数 servicemain 函数提供真正服务代码的入口 它完成多项工作 其中最为 主要的是立即调用函数 registerservicectrlhandler 之后 servicemain 做一 些服务初始化的工作 为工作线程的运行提供必要的准备 最后函数 servicemain 还开始将完成实际服务任务的工作线程 一旦线程开始 函数 servicemain 就等待一个事件的发生 直到服务停止 函数 servicemain 才返 回 之后重新调用函数 servicemain scm 将重新开始该项服务 流程如图 registerservice ctrlhandler 开始完成实际 服务任务的工 作线程 初始化工作 图 3 servermain 函数流程 初始化工作 oninit 函数 第 16 页 共 22 页 oninit 函数的主要任务是初始化全局变量串口队列 扫描服务器的串口 如果串口可用 则把此串口进入安全队列 以备客户端请求使用 该串口是 否可用 入队列 下一串口 初始化 是 否 还有串口结束 是 否 图 4 初始化工作流程 相关代码 for i 1 i comcount i sprintf buf com d i if com eportavailable com checkport buf comqueue push i 串口入队列 服务工作线程 servicethread 由 run 函数实现 servicethread 由函数 servermain 打开 开始完成实际服务任务的工作线 程 该线程执行服务的具体任务 该函数绑定服务器地址后监听本地端口等待 客户端的连接 当客户端连接上后 创建子线程 由子线程来处理这个连接 函数继续监听本地端口 子线程处理完链接后关闭链接套接字退出 图 5 服务工作线程流程 第 17 页 共 22 页 相关代码 sockaddr in service service sin family af inet service sin addr s addr inaddr any ip 地址 service sin port htons 2501 端口号 bind m socket sockaddr listen m socket 20 监听连接 while m bisrunning 直到服务停止运行 acceptsocket socket error while acceptsocket socket error acceptsocket accept m socket null null 接收连接 创建子线程处理该连接 createthread null null answerthread lpvoid acceptsocket 0 服务子线程 由类的静态成员函数作为线程函数 在线程中 首先判断服务器是否还有 剩余串口可分配 也就是判断串口队列中是否为空 若为空 则提示用户服务 器串口已使用完毕 请稍后在试 断开同客户端的连接 否则串口队列出队列 一个串口 分配给该客户使用 接下来就是打开串口 配置串口参数 开启串 口监听线程 等待客户端发送的数据 直到客户端断开连接 串口重新进入队 列 等待下次的分配 服务子线程退出 第 18 页 共 22 页 串口队列 为空 串口出队列 接收客户端发 送数局从串口 发送除去 链接断开 打开串口配置串口参数 开启监听线程 关闭串口串口入队列 提示信息 退出 是 否 是 否 图 6 服务子线程工作流程 相关代码 if comqueue isempty 判断队列是否为空 com comqueue pop 出队列 sprintf buf com d com 打开串口配置默认通信参数 serial open buf clientsocket 1024 1024 serial startlistener 开启监听线程 while bytesrecv 连接是否断开 while bytesrecv socket error 接受客户端的数据 bytesrecv recv clientsocket recvbuf 1024 0 serial write recvbuf 写串口 serial stoplistener 停止监听子线程 serial close 关闭串口 comqueue push com 串口入队列 else 第 19 页 共 22 页 发送提示信息到客户端 send clientsocket szbuffer strlen szbuffer 0 closesocket clientsocket 断开连接 服务的安装 要使用服务 首先应进行安装 安装过程使 scm 知道有这项服务存在 让 scm 把它添加到服务列表中 通过调用函数 openscmanager 打开一个到服务控 制管理器的连接 然后调用函数 createservice 在 scm 数据库中安装服务 函 数 createservice 的调用中使用了打开 scm 的指针 服务名 识别符以及一族 填充其他值的基本参数 服务名是指在 scm 内部使用的服务的名字 删除服务 时指定改名字可删除该服务 识别符是指在 控制面板 的 服务 中表示服 务项的识别符 最后关闭服务控制管理器的连接 打开scm的连接 createservice 创建服务 关闭scm的连接 图 7 服务安装流程 服务的卸载 卸载服务时 同样需要先打开一个到服务控制管理器的连接 然后查询该 服务当前是否是被停止 若还未停止 则调用函数 controlservice 尝试停止该 服务 这样做有利于卸载服务项 如果服务在删除过程中继续运行 则 控制 面板 中 服务 将保留与服务的连接 实际上服务可以继续运行 当有人试 图停止该 孤儿 服务时 服务 可能就会抗议 先停止服务再删除它 就可 以避免该问题 服务停止后 调用函数 deleteservice 删除该服务 打开scm连接 服务是 否停止 删除服务 是 否 关闭服务 图 8 服务卸载流程 4 34 3串口通信串口通信 串行口在 win 32 中是作为文件来进行处理的 而不是直接对端口进行操作 在 win32 环境下 可以把串口看作由文件系统访问的设备 使用标准的 createfile 函数打开端口 再使用 readfile 和 writefile 函数读写数据 就如同端口只是一个文件对象一样 对于串行通信 win 32 提供了相应的文件 第 20 页 共 22 页 i o 函数与通信函数 使用这些函数 可以编制出符合不同需要的通信程序 通常实现串行通信的步骤如下 1 按协议的设置初始化并打开串行口 这样做就是通知 windows 本应用程 序需要这个串口 并封锁其他应用程序使它们不能使用此串口 2 配置这个串行口 3 在串口上往返地传输数据 并在传输过程中进行校验 4 不需要此串口时 关闭串口 即释放串口以供其它应用程序使用 在这四个步骤中 主要的程序代码集中在第 3 步 打开串口配置串口传输数据关闭串口 图 9 串口通信流程 串口通信直接使用 windows api 函数封装成类 应用 api 函数进行串口编 程时 步骤如下 1 打开串口 createfile 函数 2 建立串口通信事件 createevent 函数 3 初始化串口 设置串口参数 setcommstate 函数 4 建立读数据的线程 建立线程简单程序中并非需要 需要用到的函数较 多 如 readfile 5 写数据 用 writefile 函数 6 结束时关闭串口 若程序中打开了其他线程 则先终止线程 停止 waitecommevent 的等待以及关闭串口 closehandle 平时程序会停留在 waitecommevent 的等待中 当要终止线程的时候 程序必须 从 waitcommevent 中退出来 然后用 closehandle 关闭串口 相关代码如下 串口的打开 open com port m hfile createfile lpszdevice generic read generic write 0 0 open existing file flag overlapped 0 串口的关闭 第 21 页 共 22 页 close com port closehandle m hfile 设置串口参数 getcommstate m hfile 重新配置串口参数 dcb bytesize byte edatabits dcb parity byte eparity dcb stopbits byte estopbits dcb fparity eparity eparnone setcommstate m hfile 读串口 wri