Windows CE設備與PLC串行通信的實現(xiàn)
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Windows CE操作系統(tǒng)是微軟公司針對嵌入式系統(tǒng)的特點如內(nèi)存容量小、運行速度低、實時性要求高等，而設計出的一種緊湊、高效、模塊化的嵌入式實時操作系統(tǒng)。 Windows CE可以提供桌面Windows絕大多數(shù)系統(tǒng)服務與功能，同時又保持系統(tǒng)體積很小的特點并可以支持應用程序的實時應用。它還支持數(shù)據(jù)庫、 COM（Component Object Model）、Internet等功能的開發(fā)，可以使用標準的Windows控件來完成界面設計。支持眾多的標準設備接口，并能夠移植到多種嵌入式CPU 架構(gòu)中。選擇Windows CE作為嵌入式產(chǎn)品的操作系統(tǒng)較之現(xiàn)有嵌入式系統(tǒng)中軟件結(jié)構(gòu)上多采用DOS系統(tǒng)或者無操作系統(tǒng)而言，可以極大的提升了產(chǎn)品的功能，增加用戶界面的美觀程度，并大大減少了程序開發(fā)的工作量。基于上述優(yōu)點在數(shù)控切紙機控制系統(tǒng)設計中可以把Windows CE的設備與PLC相結(jié)合使用，構(gòu)成上下位機系統(tǒng)。如圖1所示，上位機由PC104構(gòu)成，通過在PC104上移植Windows CE系統(tǒng)使其成為Windows CE設備，這樣就可以充分利用Windows CE強大的系統(tǒng)功能來完成控制系統(tǒng)中的控制功能程序開發(fā)和用戶界面設計。下位機通過使用PLC來完成的各種電氣控制功能。上下位機之間通過通信的方式來實現(xiàn)控制信息和機器狀態(tài)信息的交換。高速、實時、穩(wěn)定的通信是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運行、工作可靠的關鍵，在結(jié)合PLC的特點基礎之上，具有普遍性高、編程簡單、實時性好等特點的串行通信是上下位機通信形式的一種理想選擇方案。下面就Windows CE下如何與PLC實現(xiàn)串行通信的這一問題進行詳細的分析。
圖1 上下位機系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
1 WINDOWS CE下實現(xiàn)串行通信的特點
Windows CE的設計目標就是為了滿足嵌入式系統(tǒng)和移動設備的使用需要，所以其系統(tǒng)本身的通信功能比較強大。市場上主流的Windows CE的5.0版本主要提供了三種主要的通信形式：串行通信、網(wǎng)絡（其中包括WinSock和TCP/IP）、電話API (TAPI)[1]。在工業(yè)控制領域串行I/O和網(wǎng)絡通信的使用較多，其中串行通信幾乎在所有嵌入式的設備中提供物理器件的支持，硬件電路實現(xiàn)也比較簡單。通過研究TCP /IP網(wǎng)絡通信和串行通信在ISO通信模型中的描述，如圖2所示，可以看出串行通信模型比網(wǎng)絡通信模型的實現(xiàn)要簡單的多。操作系統(tǒng)只需要實現(xiàn)Data- link layer中的驅(qū)動程序和Serial API函數(shù)的封裝即可，不需要其它的協(xié)議支持，這樣就使串行通信應用程序的開發(fā)要相對簡單，系統(tǒng)調(diào)用也較少。對于嵌入式環(huán)境來說，意味著需要更少的軟、硬件資源的開銷，也就等于提高了系統(tǒng)的快速性和實時性。
圖2 Windows CE通信的ISO模型
1.1 Windows CE提供了完善的串行通信API支持
在Windows CE平臺下提供了與桌面Windows平臺一致的串行通信操作API[2]。使用這些API可以用于打開、關閉和操作串口，傳輸和接收數(shù)據(jù)，以及管理串行連接等。掌握和使用好下面的API函數(shù)是串行通信程序設計成敗的關鍵，其中主要使用有API函數(shù)及功能如下表所示：
函數(shù)名 | 功能 |
CreateFile | 用于打開串口 |
SetCommState | 按定義的DCB結(jié)構(gòu)配置通信設備 |
SetCommTimeOuts | 設置通信設備上所以讀寫操作的超時參數(shù) |
ReadFile | 向串口讀數(shù)據(jù) |
WriteFile | 向串口寫數(shù)據(jù) |
SetCommMask | 設置通訊設備的事件掩碼值 |
WaitCommEvent | 等待通信設備發(fā)生指定的事件 |
PurgeComm | 清空通信緩存及通信錯誤 |
CloseHandle | 關閉打開的串行口 |
表1 Serial Communication API
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