1、多功能物流手持終端集群通信方式的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)電子技術(shù)應(yīng)用2007年第2期周曉光, 周曉雄 時(shí)間:2008年01月04日 字 體: 大 中 小關(guān)鍵詞:串口手持終端信號(hào)量主線程的多摘 要:為了提高物流行業(yè)的調(diào)度效率，提出了基于Windows CE.NET在多功能物流終端中實(shí)現(xiàn)模擬集群無線通信的方案?；赪indows CE.NET的多線程機(jī)制，討論了該通信過程中線程間的數(shù)據(jù)同步、通信協(xié)議的解析以及數(shù)據(jù)的分離等問題，并在eMbedded Visual C+ 4.0環(huán)境下實(shí)現(xiàn)集群模塊與多功能物流手持終端之間的通信。關(guān)鍵詞:多功能物流手持終端? 集群通信? 協(xié)議幀格式? 串口通信? 多線程通信? 在現(xiàn)代企

2、業(yè)中降低商品成本的一個(gè)重要方法就是降低貨物在流通中的成本，貨物的流通速度直接影響到生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，物流（Logistics）在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中起著越來越重要的作用。不論是企業(yè)的物流部門還是專門的物流公司都面臨著調(diào)度效率的問題。提高調(diào)度效率的方法是在提高物流管理技術(shù)的同時(shí)實(shí)現(xiàn)物流技術(shù)的信息化，提高物流技術(shù)信息化的程度。雖然國(guó)內(nèi)在物流行業(yè)里也引進(jìn)了信息化，但信息化的程度與國(guó)外相比還是低得多。國(guó)內(nèi)的物流終端主要集中在車載型且功能相對(duì)簡(jiǎn)單，這樣調(diào)度的實(shí)時(shí)性比較差。? 模擬集群通信（Analog Trunking Communication）技術(shù)已經(jīng)相對(duì)比較成熟，強(qiáng)大的調(diào)度功能、組呼功能和快速呼叫的特性

3、使得集群通信深受大企業(yè)或集團(tuán)公司的青睞。對(duì)于物流行業(yè)而言，集群通信技術(shù)也是其信息化的一個(gè)方向，通過無線調(diào)度實(shí)現(xiàn)快速、便捷、有效的貨物投遞、配送，實(shí)現(xiàn)有效的實(shí)時(shí)無線調(diào)度，提高其調(diào)度效率。這里的物流終端是集手機(jī)、數(shù)字集群、模擬集群、GPS定位、條碼掃描、無線上網(wǎng)、快速打印等功能于一體的集成度很高的多功能手持終端，針對(duì)不同的用戶可以方便快捷地進(jìn)行不同的功能模塊配置。?以下將討論在基于Windows CE.NET的多功能物流手持終端上如何用多線程編程實(shí)現(xiàn)其與集群模塊通信，以及如何解析集群模塊中發(fā)往手持終端的數(shù)據(jù)。1 集群模塊與手持終端通信協(xié)議幀格式? 集群通信中的協(xié)議幀格式如下：? ?SYNC + L

4、ENGTH + DIR + COMMAND + DATA +? CHECKSUM? SYNC：?0x96 (包頭)? LENGTH：?DIR（1B）+COMMAND（1B）+DATA（nB） +? CHECKSUM（1B）? DIR：?0x80 或0x81? ? COMMAND:?協(xié)議號(hào)? DATA：?協(xié)議數(shù)據(jù)? CHECKSUM：?SYNC LENGTH DIR COMMAND ? ? DATA? 即全部字節(jié)的異或? 其中為了保證通信正常完成，LENGTH約定要不大于125字節(jié)；?DIR?表示發(fā)送方向： ?0x80表示 上位機(jī)下位機(jī)，?0x81表示下位機(jī)上位機(jī)；（上位機(jī)指手持終端，下位機(jī)指集

5、群模塊）；DATA長(zhǎng)度不大于122個(gè)字節(jié)；COMMAND表示協(xié)議命令包括0x10,0x11,0x12, 0x13,0x15,0x16等；CHECKSUM是數(shù)據(jù)結(jié)束校驗(yàn)位，判斷數(shù)據(jù)報(bào)是否結(jié)束。? 在該協(xié)議中漢字采用國(guó)標(biāo)碼進(jìn)行傳輸，其他字符或數(shù)字等都采用ASCII碼進(jìn)行顯示或發(fā)送，在這個(gè)協(xié)議中字符都有特殊意義，例如： 表示上翻，C表示清除等。2 Windows CE.NET多線程機(jī)制? ?Windows CE.NET中線程類似于Windows XP中的線程，每個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)主線程，而且還可以創(chuàng)建任意多個(gè)子線程，但受系統(tǒng)存儲(chǔ)器大小和堆棧大小的約束，實(shí)際上在一個(gè)進(jìn)程中不能創(chuàng)建過多的線程。線程是在創(chuàng)建它

6、的進(jìn)程的地址空間中執(zhí)行代碼，并且在該進(jìn)程的地址空間中進(jìn)行數(shù)據(jù)操作。一個(gè)進(jìn)程的地址空間中可以有多個(gè)線程來共享使用，這個(gè)進(jìn)程的所有線程可以執(zhí)行相同的代碼，對(duì)相同的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，而且這些線程還可以共享相同的內(nèi)核對(duì)象句柄。多個(gè)線程既然可以執(zhí)行相同的代碼并對(duì)相同的數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，就會(huì)產(chǎn)生在一個(gè)程序里如何控制數(shù)據(jù)同步的問題。這也是多線程編程的一個(gè)難點(diǎn)。Windows CE.Net環(huán)境下控制線程同步的方法很多，但用起來也很容易出問題。常用的控制線程同步的方法有：? (1)事件對(duì)象（Event Object）機(jī)制。事件對(duì)象是一種在通知狀態(tài)或不在通知狀態(tài)的同步對(duì)象，線程可以通過捕獲事件來達(dá)到同步?？梢詣?chuàng)建手動(dòng)或者

7、自動(dòng)復(fù)位的事件對(duì)象，通過命名和共享事件對(duì)象來達(dá)到不同線程或進(jìn)程之間的同步。? (2)信號(hào)量（Semaphores）。信號(hào)量是通過計(jì)數(shù)來控制進(jìn)程或線程間同步的，只要信號(hào)量的計(jì)數(shù)值大于0，信號(hào)量就可以被使用。當(dāng)計(jì)數(shù)計(jì)到0時(shí)該信號(hào)量就處于不可用狀態(tài)，它所控制的資源就不可用，直到其他線程釋放了該信號(hào)量使得計(jì)數(shù)值大于0才可用。適合多個(gè)線程間的通信。? (3)互斥量（Mutexes）。當(dāng)一個(gè)線程獲得該互斥量時(shí)，該互斥量就被鎖定，其他線程就不能使用，直到該互斥量被釋放。? 當(dāng)然還有其他的方法來控制線程的同步。多線程通過線程間的通信可以達(dá)到同步，節(jié)省系統(tǒng)資源，減少損耗。在接下來的串口通信中選擇了事件觸發(fā)機(jī)制來

8、控制線程的運(yùn)行。3 集群模塊與手持終端的通信以及數(shù)據(jù)的提取和分析集群模塊負(fù)責(zé)接收調(diào)度中心或其他終端發(fā)出的信號(hào)，手持終端自身的CPU負(fù)責(zé)處理模塊接收的信息。手持終端的CPU與集群模塊之間通過串口進(jìn)行通信，首先設(shè)定串口參數(shù)如下：? 波特率? 9 600bps? 數(shù)據(jù)位? 8bit? 校驗(yàn)位? 無? 停止位? 1 bit?串口參數(shù)的設(shè)定以及串口操作在這里通過Windows CE.NET自帶的API函數(shù)來完成，其步驟是：?(1)打開串口? HANDLE? hComPort = CreatFileCreateFile(pszDevName,GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,0,NUL

9、L,OPEN_EXISTING, 0, NULL); ? 其中，pszDevName表示要打開的串口號(hào)，在Windows CE系統(tǒng)中其形式應(yīng)該為TEXT(“COM1:”)或L“COM1:”，這與UNICODE相一致，當(dāng)串口打開成功，hComPort應(yīng)該返回打開的串口句柄，失敗則返回INVALID_HANDLE_VALUE。? (2)按上述要求設(shè)定串口參數(shù)?定義一個(gè)DCB結(jié)構(gòu)變量dcb，然后依次設(shè)定該結(jié)構(gòu)的參數(shù)：? ?dcb.DCBlength = sizeof (dcb); ? GetCommState (hLocal, &dcb);?/獲得當(dāng)前串口的參數(shù)放到當(dāng)前dcb中? dcb.BaudR

10、ate = CBR_9600; ? /設(shè)定串口波特率為要求的9600bps? dcb.fParity = FALSE;? ?/設(shè)定校驗(yàn)位為無? dcb.fNull = FALSE;? dcb.StopBits = ONESTOPBIT;? ?/設(shè)定一位停止位? dcb.Parity = NOPARITY;? ? /低4位校驗(yàn)設(shè)置為否? dcb.ByteSize = 8;? ? /數(shù)據(jù)位設(shè)定為8位? SetCommState (hLocal, &dcb); ? /把設(shè)定的參數(shù)寫入串口設(shè)定? ?設(shè)定串口時(shí)間常數(shù)：設(shè)定一個(gè)COMMTIME OUTS結(jié)構(gòu)變量cto? cto.ReadIntervalT

11、imeout = 0; ? /讀取兩個(gè)字符間隔時(shí)間設(shè)定? ?cto.ReadTotalTimeoutMultiplier = 0;? /設(shè)定? cto.ReadTotalTimeoutConstant = 0;?/設(shè)定讀超時(shí)時(shí)間為無限? cto.WriteTotalTimeoutMultiplier = 0;?/設(shè)定寫超時(shí)時(shí)間為無限時(shí)? SetCommTimeouts (hLocal, &cto); /把時(shí)間設(shè)定寫進(jìn)串口? 至此,串口初始化編程設(shè)定完畢。? 由于這里涉及實(shí)時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)，為了提高主線程響應(yīng)其他事件的速度，在主線程中創(chuàng)建一個(gè)獨(dú)立的子線程來監(jiān)聽串口，通過觸發(fā)事件EV_RXCHAR通知線

12、程去讀串口緩沖區(qū)來得到數(shù)據(jù)。主線程與子線程的調(diào)度關(guān)系如圖1所示。?主線程負(fù)責(zé)處理主窗口及其控件的消息以及子線程發(fā)送過來的消息，子線程主要負(fù)責(zé)處理串口消息及數(shù)據(jù),大大減小了主線程響應(yīng)事件的壓力，提高了系統(tǒng)的響應(yīng)速度。?以下討論如何操作子線程讓其很好地收發(fā)并解析數(shù)據(jù)。? 串口監(jiān)聽線程程序流程圖如圖2所示。從中可以看出線程中設(shè)定了事件EV_RXCH-AR，當(dāng)線程守候到該消息后執(zhí)行讀串口事件，否則線程繼續(xù)等待該消息，這樣既節(jié)省系統(tǒng)資源，也省去不斷地讀串口，減少了資源消耗。? 其中，串口初始化部分已經(jīng)在前面介紹了，其余程序的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)如下：? hRecvThread = CreateThread(NULL

13、, 0, ReceiveProc, hWnd, 0, &dwStat); ?/創(chuàng)建接收線程監(jiān)聽串口? ?if (hRecvThread)? ?CloseHandle (hRecvThread);? 如果子線程創(chuàng)建成功，則線程啟動(dòng)轉(zhuǎn)入線程處理函數(shù)（RecvProc）處理接收來的數(shù)據(jù)。? RecvProc實(shí)現(xiàn)對(duì)串口的監(jiān)聽，實(shí)時(shí)接收從集群模塊發(fā)到串口的數(shù)據(jù)。為了實(shí)現(xiàn)這一實(shí)時(shí)功能，通過串口信號(hào)觸發(fā)一個(gè)事件來通知程序去接收數(shù)據(jù)，這樣既可以比較準(zhǔn)確地接收數(shù)據(jù)，也可以減少處理器不斷查詢串口對(duì)系統(tǒng)資源的消耗。下面是簡(jiǎn)化的線程處理函數(shù)的實(shí)現(xiàn)：? DWORD WINAPI RecvProc(PVOID pArg)

14、 ? PurgeComm(hComPort, PURGE_RXCLEAR); ? /清空串口的讀緩沖區(qū)? SetCommMask (hComPort, EV_RXCHAR);? ? /設(shè)定串口讀事件EV_RXCHAR? while (TRUE) ? ? ?if(WaitCommEvent(hComPort, &evtMask, 0) ? ? / 等待串口EV_RXCHAR事件的發(fā)生? SetCommMask(hComPort, EV_RXCHAR); ? /如果事件發(fā)生則重新設(shè)定事件以便下次能再觸發(fā)? if(evtMask&EV_RXCHAR)? ? ? /串口有數(shù)據(jù)讀入? ClearComm

15、Error(hComPort,&dwReadErrors, &cmState);? willreadlen = cmState.cbInQue; ? /查看串口讀緩沖區(qū)里數(shù)據(jù)的實(shí)際長(zhǎng)度? if (willreadlen = 0) continue;? ? memset(recvText, 0, sizeof(recvText);? if(!ReadFile (hComPort, recvText, willreadlen, &cBytes, 0) /讀串口數(shù)據(jù)到? ?if(hComPort= =INVALID_HANDLE_VALUE)?return 0;? ? /按照數(shù)據(jù)包的定義從串口數(shù)據(jù)中

16、提取一個(gè)完整的包? ? 程序至此完成從串口緩沖區(qū)讀數(shù)據(jù)的過程，下一步程序設(shè)計(jì)的任務(wù)是如何分析分離數(shù)據(jù)。? 根據(jù)數(shù)據(jù)協(xié)議格式可以知道，這里的數(shù)據(jù)包有相同的包頭（0x96），通過包頭和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度（LENGTH）就可以把數(shù)據(jù)分離成一個(gè)個(gè)數(shù)據(jù)包，再根據(jù)協(xié)議號(hào)（COMMAND）的不同可以完全解析出該數(shù)據(jù)的含義，從而對(duì)數(shù)據(jù)做出相應(yīng)的決策（送上顯示或報(bào)警等）。以下給出一段解析數(shù)據(jù)包的示例：假設(shè)數(shù)據(jù)包存放在數(shù)組RecvText中，則：? command = RecvText3;? switch(command)? /由協(xié)議號(hào)來解析數(shù)據(jù)? case 0x12: /數(shù)據(jù)送到上面界面顯示?if(RecvText4 =

17、 0x01)? ? /表示送到主窗口的第一行顯示? ? ? else ? /表示送主窗口的第二行顯示?break;? case 0x13: ?/提取手持機(jī)電池電量和集群信號(hào)強(qiáng)度，? 為判斷手持機(jī)能否工作提供提示? ?if(RecvText4 = = 0x01)? /表示該數(shù)據(jù)包為顯示信號(hào)強(qiáng)度? /把RecvText5(表信號(hào)強(qiáng)度值)進(jìn)行處理? ? else ? /表示該數(shù)據(jù)包數(shù)據(jù)是電池電量? ? ?/發(fā)到界面顯示電池電量? ? break;? ?case 0x15: ?/進(jìn)入或退出讀出或設(shè)置集群模塊內(nèi)部具體地址空間的數(shù)據(jù)狀態(tài)? ? break;? case 0x16: ? /在進(jìn)入讀取集群模塊

18、內(nèi)部數(shù)據(jù)狀態(tài)后，讀取或設(shè)置具體地址空間的值? ? break;?該程序內(nèi)部具體的實(shí)現(xiàn)依據(jù)界面不同其內(nèi)部函數(shù)實(shí)現(xiàn)也不同，這里不一一羅列了。至此程序完成了集群模塊與手持終端間的通信功能，實(shí)現(xiàn)了對(duì)下位機(jī)發(fā)往上位機(jī)數(shù)據(jù)的分離與解析，為上層界面對(duì)數(shù)據(jù)的處理做好了充分的準(zhǔn)備。? 以上討論了集群模塊與多功能物流手持終端之間通信的協(xié)議格式，Windows CE.NET的多線程機(jī)制，以及如何利用多線程實(shí)現(xiàn)集群模塊與手持終端之間的通信，并對(duì)數(shù)據(jù)的分離解析以及串口的配置作了討論。通過對(duì)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)，可以完全實(shí)現(xiàn)集群模塊與手持終端之間的通信以及數(shù)據(jù)分離解析，為上層界面提供完整的數(shù)據(jù)服務(wù)，使該終端能實(shí)現(xiàn)集群通信功能，滿足物流行業(yè)方便快捷調(diào)度的需要。上述程序