摘 要:為了提高物流行業的調度效率，提出了基于Windows CE.NET在多功能物流終端中實現模擬集群無線通信的方案。基于Windows CE.NET的多" title="的多">的多線程機制，討論了該通信過程中線程間的數據同步、通信協議的解析以及數據的分離等問題，并在eMbedded Visual C++ 4.0環境下實現集群模塊與多功能物流手持終端" title="手持終端">手持終端之間的通信。
關鍵詞:多功能物流手持終端? 集群通信? 協議幀格式? 串口" title="串口">串口通信? 多線程通信

?

??? 在現代企業中降低商品成本的一個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的各個環節，物流（Logistics）在現代經濟的發展中起著越來越重要的作用。不論是企業的物流部門還是專門的物流公司都面臨著調度效率的問題。提高調度效率的方法是在提高物流管理技術的同時實現物流技術的信息化，提高物流技術信息化的程度。雖然國內在物流行業里也引進了信息化，但信息化的程度與國外相比還是低得多。國內的物流終端主要集中在車載型且功能相對簡單，這樣調度的實時性比較差。
??? 模擬集群通信（Analog Trunking Communication）技術已經相對比較成熟，強大的調度功能、組呼功能和快速呼叫的特性使得集群通信深受大企業或集團公司的青睞。對于物流行業而言，集群通信技術也是其信息化的一個方向，通過無線調度實現快速、便捷、有效的貨物投遞、配送，實現有效的實時無線調度，提高其調度效率。這里的物流終端是集手機、數字集群、模擬集群、GPS定位、條碼掃描、無線上網、快速打印等功能于一體的集成度很高的多功能手持終端，針對不同的用戶可以方便快捷地進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現其與集群模塊通信，以及如何解析集群模塊中發往手持終端的數據。
1 集群模塊與手持終端通信協議幀格式
??? 集群通信中的協議幀格式如下：
?? ?SYNC + LENGTH + DIR + COMMAND + DATA +
??? CHECKSUM
??? SYNC：??0x96 (包頭)
??? LENGTH：?DIR（1B）+COMMAND（1B）+DATA（nB） +
??? CHECKSUM（1B）
??? DIR：??0x80 或0x81?
??? COMMAND:?協議號
??? DATA：??協議數據
??? CHECKSUM：?SYNC ^ LENGTH ^ DIR ^ COMMAND ^
?????????? ??? DATA? 即全部字節的異或
??? 其中為了保證通信正常完成，LENGTH約定要不大于125字節；?DIR?表示發送方向： ?0x80表示 上位機>>下位機，?0x81表示下位機>>上位機；（上位機指手持終端，下位機指集群模塊）；DATA長度不大于122個字節；COMMAND表示協議命令包括0x10,0x11,0x12, 0x13,0x15,0x16等；CHECKSUM是數據結束校驗位，判斷數據報是否結束。
??? 在該協議中漢字采用國標碼進行傳輸，其他字符或數字等都采用ASCII碼進行顯示或發送，在這個協議中字符都有特殊意義，例如：‘<’ 表示下翻， ‘>’ 表示上翻，‘C’表示清除等。
2 Windows CE.NET多線程機制
??? ?Windows CE.NET中線程類似于Windows XP中的線程，每個進程都有一個主線程" title="主線程">主線程，而且還可以創建任意多個子線程，但受系統存儲器大小和堆棧大小的約束，實際上在一個進程中不能創建過多的線程。
　　線程是在創建它的進程的地址空間中執行代碼，并且在該進程的地址空間中進行數據操作。一個進程的地址空間中可以有多個線程來共享使用，這個進程的所有線程可以執行相同的代碼，對相同的數據進行操作，而且這些線程還可以共享相同的內核對象句柄。多個線程既然可以執行相同的代碼并對相同的數據進行操作，就會產生在一個程序里如何控制數據同步的問題。這也是多線程編程的一個難點。Windows CE.Net環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)事件對象（Event Object）機制。事件對象是一種在通知狀態或不在通知狀態的同步對象，線程可以通過捕獲事件來達到同步。可以創建手動或者自動復位的事件對象，通過命名和共享事件對象來達到不同線程或進程之間的同步。
??? (2)信號量" title="信號量">信號量（Semaphores）。信號量是通過計數來控制進程或線程間同步的，只要信號量的計數值大于0，信號量就可以被使用。當計數計到0時該信號量就處于不可用狀態，它所控制的資源就不可用，直到其他線程釋放了該信號量使得計數值大于0才可用。適合多個線程間的通信。
??? (3)互斥量（Mutexes）。當一個線程獲得該互斥量時，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到同步，節省系統資源，減少損耗。在接下來的串口通信中選擇了事件觸發機制來控制線程的運行。
3 集群模塊與手持終端的通信以及數據的提取和分析
　　集群模塊負責接收調度中心或其他終端發出的信號，手持終端自身的CPU負責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行通信，首先設定串口參數如下：
??? 波特率?????????????????? 9 600bps
??? 數據位?????????????????? 8bit
??? 校驗位?????????????????? 無
??? 停止位?????????????????? 1 bit
????串口參數的設定以及串口操作在這里通過Windows CE.NET自帶的API函數來完成，其步驟是：
????(1)打開串口
???? HANDLE? hComPort = CreatFileCreateFile(pszDevName,GENERIC_READ|GENERIC_WRITE,0,NULL,OPEN_EXISTING, 0, NULL);
??? 其中，pszDevName表示要打開的串口號，在Windows CE系統中其形式應該為TEXT(“COM1:”)或L“COM1:”，這與UNICODE相一致，當串口打開成功，hComPort應該返回打開的串口句柄，失敗則返回INVALID_HANDLE_VALUE。
??? (2)按上述要求設定串口參數
????定義一個DCB結構變量dcb，然后依次設定該結構的參數：
?? ?dcb.DCBlength = sizeof (dcb);
??? GetCommState (hLocal, &dcb);???//獲得當前串口的參數放到當前dcb中
??? dcb.BaudRate = CBR_9600; ?????? //設定串口波特率為要求的9600bps
??? dcb.fParity = FALSE;??? ???//設定校驗位為無
??? dcb.fNull = FALSE;
??? dcb.StopBits = ONESTOPBIT;? ??//設定一位停止位
??? dcb.Parity = NOPARITY;? ?????? //低4位校驗設置為否
??? dcb.ByteSize = 8;????? ???? //數據位設定為8位
??? SetCommState (hLocal, &dcb); ?
??????? //把設定的參數寫入串口設定
?? ?設定串口時間常數：設定一個COMMTIME OUTS結構變量cto
??? cto.ReadIntervalTimeout = 0; ?
??????? //讀取兩個字符間隔時間設定
?? ?cto.ReadTotalTimeoutMultiplier = 0;???? //設定
??? cto.ReadTotalTimeoutConstant = 0;????//設定讀超時時間為無限
??? cto.WriteTotalTimeoutMultiplier = 0;????//設定寫超時時間為無限時
??? SetCommTimeouts (hLocal, &cto); //把時間設定寫進串口
??? 至此,串口初始化編程設定完畢。
??? 由于這里涉及實時收發數據，為了提高主線程響應其他事件的速度，在主線程中創建一個獨立的子線程來監聽串口，通過觸發事件EV_RXCHAR通知線程去讀串口緩沖區來得到數據。主線程與子線程的調度關系如圖1所示。

?

?

??? 其中，串口初始化部分已經在前面介紹了，其余程序的簡單實現如下：
??? hRecvThread = CreateThread(NULL, 0, ReceiveProc, hWnd, 0, &dwStat); ???//創建接收線程監聽串口
?? ?if (hRecvThread)
???? ??CloseHandle (hRecvThread);
???? 如果子線程創建成功，則線程啟動轉入線程處理函數（RecvProc）處理接收來的數據。
???? RecvProc實現對串口的監聽，實時接收從集群模塊發到串口的數據。為了實現這一實時功能，通過串口信號觸發一個事件來通知程序去接收數據，這樣既可以比較準確地接收數據，也可以減少處理器不斷查詢串口對系統資源的消耗。下面是簡化的線程處理函數的實現：
??? DWORD WINAPI RecvProc(PVOID pArg) {
??? PurgeComm(hComPort, PURGE_RXCLEAR);
??????????? //清空串口的讀緩沖區
??? SetCommMask (hComPort, EV_RXCHAR);
?? ?????????? //設定串口讀事件EV_RXCHAR
??? while (TRUE)
??? {
?? ?if(WaitCommEvent(hComPort, &evtMask, 0)) {
? ????????????? // 等待串口EV_RXCHAR事件的發生
??? SetCommMask(hComPort, EV_RXCHAR);
　??????? //如果事件發生則重新設定事件以便下次能再觸發
??? if(evtMask&EV_RXCHAR)
??? {???? ?????????????????????? //串口有數據讀入
??? ClearCommError(hComPort,&dwReadErrors, &cmState);
??? willreadlen = cmState.cbInQue;
???????????????? //查看串口讀緩沖區里數據的實際長度
　? if (willreadlen <= 0) {
　　　　continue;
　? }
　? memset(recvText, '0', sizeof(recvText));
??? if(!ReadFile (hComPort, recvText, willreadlen, &cBytes, 0)) //讀串口數據到
　?{
　　　?if(hComPort= =INVALID_HANDLE_VALUE)
　　　?return 0;
?? ?}
??? …… //按照數據包的定義從串口數據中提取一個完整的包
　　　???????? }
　　　　}
　?}
??? 程序至此完成從串口緩沖區讀數據的過程，下一步程序設計的任務是如何分析分離數據。
　? 根據數據協議格式可以知道，這里的數據包有相同的包頭（0x96），通過包頭和數據長度（LENGTH）就可以把數據分離成一個個數據包，再根據協議號（COMMAND）的不同可以完全解析出該數據的含義，從而對數據做出相應的決策（送上顯示或報警等）。以下給出一段解析數據包的示例：假設數據包存放在數組RecvText中，則：
??? command = RecvText[3];
??? switch(command){? //由協議號來解析數據
　? case 0x12: //數據送到上面界面顯示
????if(RecvText[4] == 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: ?//提取手持機電池電量和集群信號強度，
???? 為判斷手持機能否工作提供提示
??? ?if(RecvText[4] = = 0x01){
　????????? //表示該數據包為顯示信號強度
??????? …… //把RecvText[5](表信號強度值)進行處理
?????????? }
?????????? else{ ??????? //表示該數據包數據是電池電量
??? ?? …… ?????//發到界面顯示電池電量
?????????? }
?????????? break;??????????????????????????????????????????
??? ?case 0x15: ??//進入或退出讀出或設置集群模塊內部具體地址空間的數據狀態
　　　???? ……
　　　???? break;
???? case 0x16: ????? //在進入讀取集群模塊內部數據狀態后，讀取或設置具體地址空間的值
　　　???? ……
　　　???? break;
　　?}
　　該程序內部具體的實現依據界面不同其內部函數實現也不同，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，實現了對下位機發往上位機數據的分離與解析，為上層界面對數據的處理做好了充分的準備。
??? 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議格式，Windows CE.NET的多線程機制，以及如何利用多線程實現集群模塊與手持終端之間的通信，并對數據的分離解析以及串口的配置作了討論。通過對應用程序的設計，可以完全實現集群模塊與手持終端之間的通信以及數據分離解析，為上層界面提供完整的數據服務，使該終端能實現集群通信功能，滿足物流行業方便快捷調度的需要。上述程序在eMbedded Visual C++ 4.0環境下編譯，下載到Windows CE.NET 的手持終端上能正常穩定地運行，并且其功能與專門的對講機相比具有更好的可視性、操作更靈活的特點。
參考文獻
[1]? 汪 斌，李存斌，陳鵬等. EVC高級編程及其應用開發,北京：中國水利電力出版社,2005.
[2] ?BOLING D. Programming Microsoft Windows CE. NET,?Third Edition, Microsoft Press, 2003.
[3] ?周毓林. Windows CE.NET內核定制及應用開發.北京：?電子工業出版社,2005.

?

?