WinXP与WinCE串口的运行机制之比较.doc

/=/TITLE:/ WinXP与WinCE串口的运行机制之比较/AUTHOR:/ norains/DATE:/ Saturday 11-November-2006/Passed Environment:/ PC:WinXP+VC6.0/ CE:WinCE4.2+EVC4.0/= 查看微软相关的串口通信文档,可以发现在桌面操作系统中,串口通信分为两种模式:同步和异步.而WinCE只有一种,但文档中却没标明归属哪种模式.实际 上,WinCE的串口通信模式更像介于同步和异步之间. 在此先简要地介绍何为同步和异步.所谓的同步,指得是对同一个设备或文件(在文中只的是串口COM1)的读或写操作必须要等待上一个操作完成才能进行.比 如说,调用ReadFile()函数读取串口,但由于上一个WriteFile()操作没完成,ReadFile()的操作就被阻塞,直到 WriteFile()完成后才能运行.而异步,则无论上一个操作是否完成,都会执行目前调用的操作.还是拿前面举的例子,在异步模式下,即使 WriteFile()没有执行完成,ReadFile()也会立刻执行. 1.CreateFile()参数的 差异 首先说明一下WinCE和WinXP打开串口时参数的差异.以打开串口COM1为例子,WinCE下的名字为COM1:,而WinXP 为COM1,两者的唯一区别仅仅在于WinCE下多个分号. 例如: HANDLE hd = CreateFile(TEXT(COM1:),GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,0,NULL,OPEN_EXISTING,0,NULL); /WinCE HANDLE hd = CreateFile(TEXT(COM1),GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,0,NULL,OPEN_EXISTING,0,NULL); /WinXP 在这稍微多说一下,在默认的环境下,TEXT宏在WinCE下会编译为双字节,而WinXP为单字节.换句话说,TEXT(COM1)在WinCE下 相当于LCOM1,而WinXP则为COM1. 2.单线程比较 还是用代码做例子来说明比较形象.这是一段单线程的代码,先对串口进行写操作,然后再读.对于WinXP来说,这是同步模式.(与主题无关的代码省 略) int WINAPI WinMain( HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPTSTR lpCmdLine, int nCmdShow) . HANDLE hCom = CreateFile(TEXT(COM1:),GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,0,NULL,OPEN_EXISTING,0,NULL); /WinCE /HANDLE Com = CreateFile(TEXT(COM1),GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,0,NULL,OPEN_EXISTING,0,NULL); /WinXP . DWORD dwBytes; if(WriteFile(hCom,TEXT(COM1:),5,&dwBytes,NULL) = FALSE) /WinCE /if(WriteFile(hCom,TEXT(COM1),5,&dwBytes,NULL) = FALSE) /WinXP return 0x05; . DWORD dwRead; char szBufMAX_READ_BUFFER; if(ReadFile(hCom,szBuf,MAX_READ_BUFFER,&dwRead,NULL) = FALSE) return 0x10; . 经过实验,可以发现这段代码在WinCE和WinXP下都能正常工作,并且其表现也相同,都是在WriteFile()函数返回后才执行 ReadFile(). 由于异步模式在单线程中也能正常运作,唯一的不同只是在执行WriteFile()时可能也会执行ReadFile()(依WriteFile()函数执 行的时间而定),所在此不表. 3.多线程比较 单线程两者表现相同,那多线程呢?下面这段代码采用多线程,先是创建一个读的线程,用来监控串口是否有新数据到达,然后在主线程中对串口写出数据. 这里假设是这么一个情况,有两台设备,分别为A和B,下面的代码运行于设备A,设备B仅仅只是应答而已.换句话说,只有A向B发送数据,B才会返回应答信 号. /主线程 int WINAPI WinMain( HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPTSTR lpCmdLine, int nCmdShow) . CreateThread(NULL,0,ReadThread,0,0,&dwThrdID); /创建一个读的线程. . HANDLE hCom = CreateFile(TEXT(COM1:),GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,0,NULL,OPEN_EXISTING,0,NULL); /WinCE /HANDLE Com = CreateFile(TEXT(COM1),GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,0,NULL,OPEN_EXISTING,0,NULL); /WinXP . DWORD dwBytes; if(WriteFile(hCom,ATrn,4,&dwBytes,NULL) = FALSE) /WinCE /if(WriteFile(hCom,ATrn,5,&dwBytes,NULL) = FALSE) /WinXP return 0x05; . /读线程 DWORD WINAPI ReadThread() . SetCommMask(hCom),EV_RXCHAR); DWORD dwCommStatus = 0; if(WaitCommEvent(hCom),&dwCommStatus,NULL) = FALSE) /Clear the error flag DWORD dwErrors; COMSTAT comStat; memset(&comStat,0,sizeof(comStat); ClearCommError(hCom,&dwErrors,&comStat); return 0x15; . char szBufMAX_READ_BUFFER=0; DWORD dwRead; if(ReadFile(hCom),szBuf,MAX_READ_BUFFER,&dwRead,NULL) = FALSE | dwRead = 0) return 0x20; . 这段代码在WinCE下运行完全正常,读线程在监听收到的数据的同时,主线程顺利地往外发数据. 然而同样的代码,在WinXP下则根本无法完成工作.运行此代码,我们将发现CPU的占用率高达99%.通过单步调试,发现两个线程分别卡在 WaitCommEvent()和WriteFile()函数中.因为根据同步模式的定义,当前对设备的操作必须要等待上一个操作完毕方可执行.在以上代 码中,因为设备B没接到设备A的命令而不会向设备A发送应答,故WaitCommEvent()函数因为没有检测到接受数据而一直在占用串口;而 WaitCommEvent()一直占据串口使得WriteFile()没有得到串口资源而处于阻塞状态,这就造成了死锁. 而这种情况没有在WinCE上出现,只要WaitCommEvent()和WriteFile()不在同一个线程,就可以正常工作.这应该和系统的调度方 式有关. 如果要在PC上同时进行WaitCommEvent()和WriteFile()操作,需要把串口的模式改写为异步模式. 更改后的代码如下: /主线程 int WINAPI WinMain( HINSTANCE hInstance, HINSTANCE hPrevInstance, LPTSTR lpCmdLine, int nCmdShow) . CreateThread(NULL,0,ReadThread,0,0,&dwThrdID); /创建一个读的线程. . HANDLE Com = CreateFile(TEXT(COM1),GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,0,NULL,OPEN_EXISTING,0,FILE_FLAG_OVERLAPPED); . OVERLAPPED olWrite; memset(&olWrite,0,sizeof(m_olWrite); olWrite.hEvent = CreateEvent(NULL,TRUE,FALSE,NULL); DWORD dwBytes; if(WriteFile(hCom,ATrn,4,&dwBytes,&olWrite) = FALSE) if(GetLastError() != ERROR_IO_PENDING) return 0x20; if(GetOverlappedResult(hCom,&olWrite,&dwBytes,TRUE) = FALSE) return 0x25; . /读线程 DWORD WINAPI ReadThread() . memset(&olWaite,0,sizeof(olWaite); olWaite.hEvent = CreateEvent(NULL,TRUE,FALSE,NULL); SetCommMask(hCom),EV_RXCHAR); DWORD dwCommStatus = 0; WaitCommEvent(hCom,&dwCommStatus,olWaite); DWORD dwByte; /norains:It is only suitable for the GetOverlappedResult(),not undefined here. if(GetOverlappedResult(hCom,olWaite,&dwByte,TRUE) = FALSE) if(GetLastError() != ERROR_IO_PENDING) return 0x30; /Clear the error flag DWORD dwErrors; COMSTAT comStat; memset(&comStat,0,sizeof(comStat); ClearCommError(hCom,&dwErrors,&comStat); return 0x35; . memset(&olRead,0,sizeof(olRead); olRead.hEvent = CreateEvent(NULL,TRUE,FALSE,NULL); char szBufMAX_READ_BUFFER=0; DWORD dwRead; if(ReadFile(hCom,szBuf,MAX_READ_BUFFER,&dwRead,olRead) =FALSE) if(GetLastError() != ERROR_IO_PENDING) return 0x40; if(GetOverlappedResult(hCom,olRead,&dwRead,TRUE) = FALSE) return 0x45; if(dwRead = 0) return 0x50; . 测试经过更改后的代码,可以发现在WinXP下终于可以同时调用WaitCommEvent()和WriteFile()而不造成死锁. 在这里可以发现WinCE和WinXP的串口调度的差异性:单线程中,WinCE的串口工作方式和WinXP串口的同步工作模式相符;而多线程 中,WinCE串口工作方式却又和WinXP的异步方式吻合.虽然无法确切比较WinCE的单一串口模式是否比WinXP的双模式更为优越,但可以确认的 是,WinCE的这种串口调用方式给程序员带来了极大的便利. 4.WinXP异步模式两种判断操作是否成功的方 法 因为在WinXP的异步模式中,WriteFile(),ReadFile()和WaitCommEvent()大部分情况下都是未操作完毕就返回,所以 不能简单地判断返回值是否为TRUE或FALSE来判断. 以ReadFile()函数做例子. 一种是上文所用的方法: if(ReadFile(hCom,szBuf,MAX_READ_BUFFER,&dwRead,olRead) =FALSE) if(GetLastError() != ERROR_IO_PENDING) return 0x40; if(GetOverlappedResult(hCom,olRead,&dwRead,TRUE) = FALSE) return 0x45; if(dwRead = 0) return 0x50; 如果ReadFile()返回为TRUE,则表明读文件已经完成.但这种情况几乎不会出现,因为对外设的读写相对于内存的读写来说非常慢,所以一般在 ReadFile()函数还没执行完毕,程序已经执行到下一个语句. 当ReadFile()返回为FALSE时,需要采用GetLastError()函数判断读操作是否在后台进行.如果在后台进行,则调用 GetOverlappedResult()函数获取ReadFile()函数的结果.在这里要注意的是,GetOverlappedResult()函 数的最后一个参数必须设置为TRUE,表明要等ReadFile()函数在后台运行完毕才返回.如果最后一个参数设置为FALSE,则即使 ReadFile()还在后台执行,GetOverlappedResult()函数也会立刻返回,从而造成判断错误. 另一种是调用WaitForSingleObject函数达