rs232_linux-win32_cz4.pdf

KURS

Programowanie portu szeregowego

w systemach operacyjnych Linux

i Windows, część 4

Umiejętność programowej obsługi

interfejsu RS232 od strony

komputera PC jest dziś istotnym

elementem elektronicznego

rzemiosła. W niniejszym

kursie piszemy jak w praktyce

oprogramować port szeregowy

w środowiskach Linux i Windows.

Wiele miejsca poświęcamy

pisaniu przenośnych aplikacji

GUI, które korzystają z interfejsu

szeregowego i zachowują

się tak samo w systemach

Windows jak i Linux. Wszystkie

omawiane zagadnienia poparte

są szczegółowo opisanymi

praktycznymi przykładami.

istotne jest jej typowe wykorzysta-

nie, pozwalające na otworzenie por-

tu do zapisu i odczytu, które przed-

stawiono na list. 13 .

Ważną rolę pełni funkcja Setup-

Comm() służąca do ustalenia rozmiaru

buforów: wejściowego i wyjściowego.

Jest ona określona następująco:

BOOL SetupComm(

HANDLE hCommDev,

DWORD dwInQueue,

DWORD dwOutQueue

);

Konﬁguracja portu

Po otwarciu, port musi zostać

skonﬁgurowany. Jego konﬁguracja

odbywa się podobnie do modyﬁkacji

struktury termios w systemie Linux.

W systemie Windows modyﬁkowana

jest specjalna struktura DCB. Sche-

mat konﬁguracji polega na pobra-

niu aktualnej wartości tej struktury

za pomocą funkcji GetCommState() ,

jej zmodyﬁkowaniu oraz zapisaniu

nowej wartości za pomocą funk-

cji SetCommState() . Prototypy tych

funkcji są określone następująco:

BOOL GetCommState(

HANDLE hCommDev,

LPDCB lpDCB

);

BOOL SetCommState(

HANDLE hCommDev,

LPDCB lpDCB

);

Argumenty dwInQueue i dwOutQu-

eue zawierają rozmiary buforów wej-

ściowego i wyjściowego.

Przykład konﬁguracji portu szere-

gowego w systemie Windows przed-

stawiono na list. 14. Taka konﬁgura-

cja pozwala na pracę z ramką typu

8N1 przy wyłączonej sprzętowej kon-

troli przepływu i szybkości transmisji

19200 bodów.

Czytanie z portu

Czytanie z bufora wejściowego

portu szeregowego odbywa się za

pomocą funkcji Win32 API określo-

nej następująco:

BOOL ReadFile(

HANDLE hCommDev,

LPVOID lpBuffer,

DWORD nNumberOfBytesToRead,

LPDWORD lpNumberOfBytesRead,

LPOVERLAPPED lpOverlapped

);

Po dłuższej przerwie wznawiamy

kurs poświęcony programowaniu por-

tu szeregowego w systemach opera-

cyjnych Linux i Windows. W kolejnej

części poznamy sposób obsługi łącza

RS232 w systemie Windows, oraz

stworzymy przenośną klasę CCommIn-

terface , służącą do obsługi tego inter-

fejsu w systemach Linux i Windows.

Uchwyt hCommDev wskazuje na

otwarty port szeregowy, zaś wskaź-

nik lpDCB wskazuje na strukturę

DCB, do której mają zostać skopio-

wane dane o ustawie-

niach portu, lub z której

dane mają być pobrane

w celu modyﬁkacji tych

ustawień.

Obsługa łącza RS232

w systemie Windows

Sposoby obsługi portu RS232 są

w dużej mierze podobne zarówno

w systemie Windows, jak i w sys-

temie Linux. Pewną różnicę stano-

wi brak plików urządzeń systemie

Windows. Otwarcie portu polega

na tymczasowym stworzeniu od-

powiedniego pliku, zaś późniejsze

jego używanie sprowadza się do

zapisywania i odczytywania danych

do/z utworzonego pliku. Podobnie

jest realizowana komunikacja z in-

nymi urządzeniami zewnętrznymi.

List. 13. Otwarcie portu do zapisu i odczytu

hCommDev = CreateFile(lpFileName, GENERIC_READ |

GENERIC_WRITE, 0, NULL,

OPEN_EXISTING, 0, NULL);

List. 14. Przykładowa konfiguracja portu szeregowego (ramka 8N1, 19200

bodów)

if (hCommDev != INVALID_HANDLE_VALUE)

{

dcb.DCBlength = sizeof(dcb);

if(!GetCommState(hCommDev, &dcb))

return false;

dcb.BaudRate = 19200;

//transmission parameters

dcb.Parity = NOPARITY;

dcb.StopBits = ONESTOPBIT;

dcb.ByteSize = 8;

//DCB ﬂags

dcb.fParity = FALSE;

dcb.fDtrControl = DTR_CONTROL_DISABLE;

//DTR line dislabled

dcb.fRtsControl = RTS_CONTROL_DISABLE;

//RTS line disabled

dcb.fOutxCtsFlow = FALSE;

dcb.fOutxDsrFlow = FALSE;

dcb.fDsrSensitivity = FALSE;

dcb.fAbortOnError = FALSE;

dcb.fOutX = FALSE;

dcb.fInX = FALSE;

dcb.fErrorChar = FALSE;

dcb.fNull = FALSE;

if(!SetCommState(hCommDev,&dcb))

return false;

if(!SetupComm(hCommDev, cbInQueue, cbOutQueue))

return false;

}

Otwieranie portu

Otwieranie portu szeregowego od-

bywa się za pomocą funkcji Win32

API CreateFile() , która tworzy plik

związany z tym portem. Funkcja ta

przyjmuje 7 parametrów i zapewnia

różnorakie opcje związane z otwie-

raniem plików. Dla zagadnień zwią-

zanych z obsługą portu szeregowego

Elektronika Praktyczna 5/2007

KURS

List. 15. Dyrektywy kompilacji warun-

kowej dla biblioteki Qt

#include <QtCore/QtGlobal>

//...

#ifdef Q_WS_WIN

//Code compiled on Windows OS

#endif

#ifdef Q_WS_X11

//Code compiled on Linux OS

#endif

HANDLE hCommDev,

LPCVOID lpBuffer,

DWORD nNumberOfBytesToWrite,

LPDWORD lpNumberOfBytesWritten,

LPOVERLAPPED lpOverlapped

);

tu szeregowego (funkcja jednocze-

śnie zeruje znacznik błędu) oraz

odczytać stan portu, który jest

umieszczany w specjalnej struktu-

rze COMSTAT , dostępnej poprzez

wskaźnik lpStat . Jednym z pól tej

struktury jest pole cbInQue za-

wierające liczbę nie odczytanych

bajtów, jakie oczekują w buforze

wejściowym portu szeregowego. Ar-

gument hCommDev jest uchwytem

do używanego portu.

Uchwyt hCommDev wskazuje na

używany port szeregowy. Argument

lpBuffer jest wskaźnikiem na po-

czątek obszaru pamięci, w którym

są umieszczone dane przeznaczone

do wysłania do portu. Argument

nNumberOfBytesToWrite specyﬁkuje

ile bajtów ma być wysłanych do

portu, zaś argument lpNumberO-

fBytesWritten wskazuje na zmienną,

w której umieszczana jest liczba

faktycznie wysłanych bajtów. Licz-

by te mogą się różnić, gdy nastąpił

błąd zapisu. Ostatni argument funk-

cji WriteFile() – lpOverlapped – nie

jest w tym przypadku wykorzysty-

wany i jego wartość podczas jej

wywołania wynosi NULL . Funkcja

WriteFile() zwraca wartość logiczną

true , gdy zapis przebiegł prawidło-

wo, zaś false , gdy wystąpił błąd.

Uchwyt hCommDev wskazuje na

używany port szeregowy – jest to

uchwyt zwracany podczas otwarcia

portu przez funkcję CreateFile() . Ar-

gument lpBuffer jest wskaźnikiem na

początek obszaru pamięci, w którym

zostaną umieszczone dane odczyta-

ne z portu. Argument nNumberOfBy-

tesToRead specyﬁkuje ile bajtów ma

być odczytanych z portu, zaś argu-

ment lpNumberOfBytesRead wskazuje

na zmienną, w której jest umiesz-

czana liczba faktycznie odczytanych

bajtów. Liczby te mogą się różnić

wtedy, gdy w buforze wejściowym

znajduje się mniej bajtów niż poda-

no w zmiennej nNumberOfBytesToRe-

ad , lub gdy nastąpił błąd odczytu.

Ostatni argument funkcji ReadFile()

– lpOverlapped – nie jest w tym

przypadku wykorzystywany i jego

wartość podczas jej wywołania wy-

nosi NULL . Funkcja ReadFile() zwra-

ca wartość logiczną true , gdy odczyt

przebiegł prawidłowo, zaś false , gdy

wystąpił błąd.

Zamykanie portu

Zamykanie portu szeregowego od-

bywa się za pomocą funkcji Win32

API określonej następująco:

BOOL CloseHandle(HANDLE *hCommDev);

Funkcja zamyka port, a ściślej –

związany z nim plik utworzony za

pomocą funkcji CreateFile() , wska-

zywany przez uchwyt hCommDev .

Klasa CCommInterface

Klasa CCommInterface posiada

uniwersalne metody implementują-

ce podstawowe operacje na porcie

szeregowym, a więc: otwarcie por-

tu, zamknięcie portu, zapis ciągu

bajtów, odczyt ciągu bajtów oraz

sprawdzenie liczby nie odczytanych

bajtów znajdujących się w buforze

wejściowym. Oto lista prototypów

publicznych metod tej klasy:

bool Open(string CommID, unsigned

long Baud);

bool Close(void);

unsigned long Write(const

void *Buffer, unsigned long

NumberOfBytesToWrite);

bool Read(void *Buffer, unsigned

long *lpNumberOfBytesRead, unsigned

long NumberOfBytesToRead);

Sprawdzenie liczby bajtów

oczekujących na odczyt

w buforze wejściowym

Sprawdzenie ile nie odczyta-

nych bajtów oczekuje w buforze

wejściowym odbywa się za pomo-

cą funkcji Win32 API określonej

następująco:

BOOL ClearCommError(

HANDLE hCommDev,

LPDWORD lpErrors,

LPCOMSTAT lpStat

);

Pisanie do portu

Wysyłanie danych do bufora

wyjściowego portu szeregowego od-

bywa się za pomocą funkcji Win32

API określonej następująco:

BOOL WriteFile(

Wywołanie tej funkcji pozwala

poznać kod ostatniego błędu (wska-

zywany przez argument lpErrors ),

jaki pojawił się podczas pracy por-

List. 16. Plik nagłówkowy klasy CCommInterface

#ifndef CommInterfaceH

#deﬁne CommInterfaceH

#include <QtCore/QtGlobal>

#include <string>

using namespace std;

//---------------------------------------------------------------------------

class CCommInterface

{

private:

const char *lpFileName;

unsigned long BaudRate;

unsigned long cbInQueue;

unsigned long cbOutQueue;

#ifdef Q_WS_WIN

void *hCommDev;

#endif

#ifdef Q_WS_X11

int fd;

#endif

protected:

public:

CCommInterface();

bool Open(string CommID, unsigned long Baud);

void Close(void);

unsigned long Write(const void* Buffer, unsigned long NumberOfBytesToWrite);

bool Read(void * Buffer, unsigned long * lpNumberOfBytesRead, unsigned long NumberOfBytesToRead);

void CheckCommInput(unsigned long * lpErrors, unsigned long * lpInQue);

};

//---------------------------------------------------------------------------

#endif

Elektronika Praktyczna 5/2007

KURS

bool CheckCommInput(unsigned long

*lpErrors, unsigned long *lpInQue);

Nazwy poszczególnych argumen-

tów jednoznacznie wskazują na ich

znaczenie, nie ma więc potrzeby

szczegółowego wyjaśniania roli każ-

dego z nich. Funkcja Write() zwra-

ca liczbę faktycznie zapisanych

bajtów (w przypadku błędu zwra-

ca 0). Funkcja Open() jako jedyne

argumenty przyjmuje identyﬁkator

portu i szybkość transmisji – port

jest otwierany do pracy z ramką

8N1 przy wyłączonej sprzętowej

kontroli przepływu. Klasę tę moż-

na dowolnie zmodyﬁkować we-

dług potrzeb, w celu zapewnienia

innych ustawień portu, jeśli takie

będą potrzebne.

Implementacja metod klasy

CCommInterface polegała na zebra-

niu wiadomości dotyczących ob-

sługi portu w obu systemach ope-

racyjnych i połączeniu ich poprzez

dyrektywy kompilacji warunkowej.

Dzięki temu, fragmenty właściwe

dla systemu Windows będą kom-

pilowane, gdy kompilacja będzie

dokonywana w tym systemie, zaś

fragmenty właściwe dla systemu

Linux, gdy kompilacja będzie doko-

nywana w systemie Linux. Dyrekty-

wy kompilacji warunkowej opierają

się na predeﬁniowanych stałych,

charakterystycznych dla używane-

go kompilatora czy biblioteki. Już

teraz zdradzę, że przykłady aplika-

cji okienkowych omówione w kolej-

nych częściach kursu będą stworzo-

ne za pomocą rewelacyjnej i rozwo-

jowej biblioteki Qt ﬁrmy Trolltech.

Dyrektywy kompilacji warunkowej

charakterystyczne dla tej bibliote-

ki przedstawiono na list. 15 . Stałe

Q_WS_WIN i Q_WS_X11 są zde-

ﬁniowane w pliku QtGlobal . Plik

ten musi być wcześniej włączo-

ny do kodu aplikacji (oczywiście,

niekoniecznie w tym samym pliku

źródłowym, w którym wykorzystuje

się zdeﬁniowane wnim stałe). Dla

innych bibliotek i kompilatorów ist-

nieją inne stałe określające system

operacyjny. Adaptacja klasy CCom-

mInterface do pracy z nimi polega

tylko i wyłącznie na zamianie tych

stałych. Reszta kodu źródłowego

pozostaje bez zmian.

W celu przekazania nazwy por-

tu („COM1”, „COM2”) do funkcji

Open() wykorzystano uniwersalny

typ string z biblioteki STL ( Stan-

dard Template Library ). Dzięki

temu istnieje pewność co do prze-

kazywanych danych tekstowych

niezależnie od platformy, na której

dokonywana jest kompilacja. Bi-

blioteka ta jest przy tym tak bar-

dzo popularna, że jej implementa-

cja dostarczana jest wraz z każdym

szanującym się kompilatorem. Plik

nagłówkowy klasy CCommInterface

przedstawiono na list. 16 .

Podsumowanie

Wiemy już jak obsłużyć port

RS232 w systemach Linux i Win-

dows, dysponujemy także uniwer-

salną klasą C++, która to umoż-

liwia. Następne części kursu będą

poświęcone tworzeniu prostych

aplikacji GUI wykorzystujących kla-

sę CCommInterface .

Arkadiusz Antoniak, EP

arkadiusz.antoniak@ep.com.pl

www.antoniak.ep.com.pl

1/8L

180x93 mm

Elektronika Praktyczna 5/2007

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: