單網絡節(jié)點在WinCE系統(tǒng)下的程序設計

中國船舶重工集團公司第七一〇研究所 覃 昉

單網絡節(jié)點在WinCE系統(tǒng)下的程序設計

中國船舶重工集團公司第七一〇研究所 覃 昉

介紹了在WinCE系統(tǒng)環(huán)境下，通過編程實現(xiàn)ARM平臺與其他設備的通信。針對需要的WinCE系統(tǒng)內核定制，研究了WinCE系統(tǒng)下網口通信的實現(xiàn)，探討了WinCE系統(tǒng)下SD的數(shù)據(jù)存取和四通道AD采集的驅動和應用。

網絡節(jié)點；wince；數(shù)據(jù)通信

1.單網絡節(jié)點系統(tǒng)

所謂節(jié)點簡單而言就是指的具有收發(fā)數(shù)據(jù)功能的電腦或其他設備。一個好的節(jié)點既需要選擇好的硬件的支持，也需要選擇適合的軟件控制[1]，本文選擇S3C6410的Arm11芯片作為節(jié)點CPU，選擇Windows CE 6.0作為運行在ARM上的嵌入式操作系統(tǒng)，通過網口，串口，SD卡完成相應的數(shù)據(jù)通信功能。本文研究的節(jié)點硬件結構框圖如圖1所示。

2.WinCE下網口數(shù)據(jù)傳輸程序設計

2.1 網口服務器程序設計

在利用套接字進行網絡通信的實際應用中，一般采用的是服務器/客戶端[2]的模式，在本文的設計中，既研究了以PC機作為服務器端，以ARM作為客戶端，又研究了以ARM作為服務器端，以PC機作為客戶端。本文服務器設計的基本流程為：利用函數(shù)socket()創(chuàng)建一個套接字，然后利用函數(shù)bind()將該套接字與本地(PC機)的IP地址和端口號綁定，接著利用函數(shù)listen()使該套接字處于監(jiān)聽狀態(tài)，然后當?shù)却娇蛻舳说倪B接信號后，利用函數(shù)accept()與客戶端連接，最后利用函數(shù)send()和函數(shù)recv()進行通信工作。當結束通信后，再利用函數(shù)closesocket()將套接字關閉。

2.2 本文的服務器端程序設計思想

本文的服務器端程序設計思想如圖2所示。

3.WinCE下AD數(shù)據(jù)采集程序設計

3.1 ARM板AD采集器驅動程序設計

流接口驅動就是通過調用動態(tài)連接庫的方式來加載硬件的功能，它由設備管理器直接調用。WinCE系統(tǒng)下的流接口驅動編寫，有著固定的接口入口點，其接口點是一系列的類似于XXX_Open()結構的函數(shù)集。由這些函數(shù)集來調用系統(tǒng)的文件API函數(shù)和相應的組件。本文設計的是AD采集器的流接口驅動，接口入口點（即函數(shù)集）和用途如下所描述：

(1)函數(shù)ADC_Init()，該函數(shù)用于初始化AD采集器設備，為系統(tǒng)的設備管理器所調用。

(2)函數(shù)ADC_Denit()，該函數(shù)用于卸載AD采集器設備，為系統(tǒng)的設備管理器所調用。

(3)函數(shù)ADC_Open()，該函數(shù)用于打開AD采集器設備，被系統(tǒng)的文件API函數(shù)CreateFile()調用。

(4)函數(shù)ADC_Close()，該函數(shù)用于關閉AD采集器設備，被系統(tǒng)的文件API函數(shù)CloseHandle()調用。

(5)函數(shù)ADC_Read()，該函數(shù)用于從AD采集器讀取數(shù)據(jù)，被系統(tǒng)的文件API函數(shù)ReadFile()調用。

(6)函數(shù)ADC_Write()，該函數(shù)用于向AD采集器寫入數(shù)據(jù)，被系統(tǒng)的文件API函數(shù)WriteFile()調用。

(7)函數(shù)ADC_IOControl()，該函數(shù)用于對AD采集器進行I/O操作，被系統(tǒng)的文件API函數(shù)DeviceIOControl()調用。

需要提出來的是本文研究的AD采集器不涉及到電源管理和設備指針的操作。而需要用到這兩個方面操作的流接口設備驅動程序，還需要添加函數(shù)XXX_Seek()，函數(shù)XXX_PowerDown()和函數(shù)XXX_ PowerUp()。其作用分別是對XXX設備進行移動數(shù)據(jù)指針，休眠和恢復電源。

圖1 節(jié)點系統(tǒng)結構框圖

圖2 服務器程序設計流程圖

圖3 ARM端AD采集數(shù)據(jù)調試結果截圖

3.2 WinCE下四通道AD采集應用程序設計

本研究采用的ARM提供了四個外部的AD通道，可以利用這些通道實現(xiàn)四路對模擬數(shù)據(jù)的采集功能。通過EVC++編寫應用軟件調用AD流接口驅動程序，實現(xiàn)對模擬信號的采集，將采集的數(shù)據(jù)通過網口發(fā)送到PC機端。該設計采用多線程方式，使AD采集，數(shù)據(jù)處理，網口通信模塊化，并采用雙buff采集和發(fā)送的交互方式，保證了數(shù)據(jù)的不丟失性。網口通信模塊直接運用前面設計的網口通信流程，數(shù)據(jù)處理模塊主要是對采集得到的數(shù)字信號數(shù)據(jù)由分線程向外部buff傳輸，便于通信模塊的使用。AD采集模塊在線程內調用驅動程序，實現(xiàn)AD采集器的讀取數(shù)據(jù)功能。

3.3 四通道AD數(shù)據(jù)采集實驗實現(xiàn)及調試

利用以上的設計思路，本文實現(xiàn)了WinCE系統(tǒng)下AD數(shù)據(jù)采集的系統(tǒng)設計，其調試過程和實驗結果如下：

首先將編寫好的驅動程序加載到Win-CE6.0系統(tǒng)的內核中，重新編譯系統(tǒng)，啟動新編譯成功的WinCE系統(tǒng)，可以在Windows文件夾下看到已經加載進去的驅動程序生成的動態(tài)鏈接庫。

然后將編寫好的對采集數(shù)據(jù)進行波形處理的網絡程序在PC端啟動，再將編寫好的四通道采集程序下載到ARM板中并啟動，設置好采樣率和采樣通道，輸入通道選擇0，采樣頻率設置為400000hz（該AD采集器最大采樣頻率為500khz）。調好信號源，選擇正弦波，將信號電壓幅度設為1.5v，最低電壓為0v，信號頻率為3000hz，輸出信號線連接到ARM板的AD第0號通道接口，啟動信號輸入，在ARM端得到如圖3的調試截圖。

這是本文設計的運行在ARM板上的AD采集應用程序，可以通過啟動，停止，關閉按鈕來啟動AD采集，暫停AD采集，關閉AD采集器的功能，還可以通過輸入通道號碼來選擇采樣的通道，輸入采樣率來選擇采樣頻率。而上方控件顯示的是一次采集的字節(jié)數(shù)目，在這里是2048字節(jié)，與程序實際設計的一致。通過AD采集器的正確工作，不僅說明了應用程序設計的正確性，同時也體現(xiàn)了AD采集器驅動程序設計的正確性。

4.結束語

本文通過研究WinCE下的網口通信，串口通信，SD卡數(shù)據(jù)存取和AD數(shù)據(jù)采集程序設計，系統(tǒng)地提供了Wince嵌入式系統(tǒng)下數(shù)據(jù)通信的一般編程方法。本論文實現(xiàn)了水下通信網絡單節(jié)點內部數(shù)據(jù)的交互，主要包含以下內容：完成了ARM板通過網口與DSP通信的程序設計；完成了ARM板通過串口同時與PC機和姿態(tài)方位儀的數(shù)據(jù)通信的程序設計；完成了ARM板對SD卡的操作，實現(xiàn)了將DSP通過網口傳輸來的數(shù)據(jù)自動的儲存在SD卡中，并能讀取SD卡中的數(shù)據(jù)；完成了ARM11流接口AD驅動程序的設計和AD采集應用程序的設計。

[1]劉娟.嵌入式移動通信技術的研究與應用[D].四川大學,2006.

[2]徐愛華,全書海.Socket網絡通信及其在電梯監(jiān)控系統(tǒng)中的應用[J].武漢理工大學學報(信息與管理工程版),2006,28(11).

[3]劉慶亮,劉建成.WinCE下多線程串口通信在導航系統(tǒng)中的應用[J].軟件導刊,2010,09(3).

[4]鄧中,肖冠蘭.Windows CE 6.0下LCD驅動程序程序移植[J].計算機與現(xiàn)代化,2011(1).

覃昉（1969—），廣西南寧人，畢業(yè)于華中師范大學，現(xiàn)供職于中國船舶重工集團公司第七一O研究所，研究方向：水中兵器項目開發(fā)、生產和管理。