关于虚拟串口

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关于虚拟串口

2013年01月13日 ⁄ 综合 ⁄ 共 8733字 ⁄ 字号小中大 ⁄ 评论关闭

运行环境： WinCE5.0

我们有一个GPS模块连接在COM3上，现在有两个应用程序都需要读取COM3的内容，然而WinCE的串口为独占式的串口，因此我们需要一个驱动程序，将COM3虚拟成COM4和COM5来供应用程序使用。下面我来介绍一下驱动程序的设计。

首先我们要解决虚拟串口驱动加载的问题

加载方法一：

在本程序中，加载过程需要两个函数来完成，一个是虚拟串口驱动的COM_Init()，另一个是

RegisterDevice()，我们将在应用程序中使用RegisterDevice()来启动COM_Init()完成虚拟串口驱动的加载。在应用程序中加载虚拟串口驱动的代码如下：

DWORD VirComNO =4;
HANDLE hRes = RegisterDevice (L"COM", VirComNO, L"GPSCOM.dll", (DWORD) VirComNO);

RegisterDevice函数的用法参见文档说明。

通过这个函数我们就会调用device.exe在系统中添加了一个名为COM4的设备，GPSCOM.dll中的流接口COM_Init()会被调用。

加载方法二：

当然我们也可以在系统启动时，让device.exe直接加载本驱动。

下面我们来看COM_Init()的实现：

HANDLE
COM_Init(
        ULONG   Identifier
        )
{

    PHW_INDEP_INFO pSerialHead = NULL;
    // Allocate our control structure.

    //创建一个结构体用来记录设备信息
    pSerialHead = (PHW_INDEP_INFO)LocalAlloc(LPTR, sizeof(HW_INDEP_INFO));
    pSerialHead->pAccessOwner = NULL;

......

//add com Identifier

        //如果我们创建的是COM5这个设备，那么把COM5的相关信息记录在pSerialHead中。
        if(5==Identifier)
        {
              RETAILMSG(DEBUG_COM2,(L" PLATFORM      fwq COM_init5 /r/n"));
                pSerialHead->COMNUM = 5;
                g_pCircleBuffer5 =CP_CreateCircleBuffer(8192);

        }
        //如果我们创建的是COM4这个设备，那么把COM4的相关信息记录在pSerialHead中。
        if(4==Identifier)
        {
              RETAILMSG(DEBUG_COM2,(L" PLATFORM      fwq COM_init 4 /r/n"));
              pSerialHead->COMNUM = 4;
                // init circlebuffer for com4
                g_pCircleBuffer4 =CP_CreateCircleBuffer(8192);
        }

......

//返回pSerialHead，这个pSerialHead将会被COM_Open()所得到。

return(pSerialHead);
}

通过RegisterDevice()和COM_Init()的配合我们可以看到，每添加一个设备，COM_Init()就会在device.exe的进程空间内分配一段空间用来存放相应设备的信息，这些信息被记录在pSerialHead所指向的结构体中。

至此，设备的加载过程就完成，我们可以灵活的根据我们的需要在pSerialHead所指向的结构体中，添加需要的变量，这个结构体也可以我们自己来定义，但在本程序中，我直接引用了系统代码中定义好的结构体，并在此结构体中添加了自己需要的变量。

第二，驱动程序加载成功之后，我们就可以通过应用程序来打开虚拟串口了。下面我们来完成COM_Open()函数。

HANDLE
COM_Open(
        HANDLE pHead,          // @parm Handle returned by COM_Init.
        DWORD   AccessCode,     // @parm access code.
        DWORD   ShareMode       // @parm share mode - Not used in this driver.
        )

{
RETAILMSG(DEBUG_COM2,(L" PLATFORM fwq COM_Open /r/n"));

// 系统会根据，CreateFile的第一个参数，把devcie.exe内存空间中的与具体设备相关的 //PHW_INDEP_INFO结构体，通过pHead参数传递过来。

    //比如CreateFile的第一个参数是COM4，文件系统就回把我们在COM_Init()中创建好的用来存    //贮COM4设备信息的PHW_INDEP_INFO结构体地址传递过来。
    PHW_INDEP_INFO pSerialHead = (PHW_INDEP_INFO)pHead;
    PHW_OPEN_INFO   pOpenHead = NULL;

......

    // 为pOpenHead分配空间，这个空间内用来存放，打开设备的一些信息，比如运行时的状态等都可以存储在此空间内。
    pOpenHead    = (PHW_OPEN_INFO)LocalAlloc(LPTR, sizeof(HW_OPEN_INFO));
        RETAILMSG(DEBUG_COM,(L"PLATFORM   **()()()**        pOpenHead=%d ",pOpenHead));
        if ( !pOpenHead ) {
        DEBUGMSG( DEBUG_COM,
                 (TEXT(" PLATFORMError allocating memory for pOpenHead, COM_Open failed/n/r")));
        return(NULL);
    }

// Init the structure

//我们要把在COM_Init()中和当前打开设备相关的pSerialHead的地址保存在pOpenHead中。

// 设备打开后，其他流接口函数被调用时，都会获得pOpenHead所指向的结构体地址。这样我们就可以在驱动中控制

    //应用程序打开的设备状态了
    pOpenHead->pSerialHead = pSerialHead;
    ......
    //InitializeCriticalSection(&(pOpenHead->CommEvents.EventCS));

EnterCriticalSection(&g_csOpen);

// 如果串口3已经被打开了，就不在继续打开。
if(g_uiOpenCount != 0)
{
  goto SET_SUCCEED_FLAG;
}
BOOL res=FALSE;

// 打开串口3
res = g_SerialPort.Open(3,4800);
if(res == FALSE )
{
  RETAILMSG(DEBUG_COM,(TEXT("Failed to map 3/r/n")));
  goto CleanUp;
}
else
{
  RETAILMSG(DEBUG_COM,(TEXT("Succeed to map to 3/r/n")));
}
  g_hReadEvent4 = CreateEvent(NULL,FALSE,FALSE,L"WaitCommGPS4");
SET_SUCCEED_FLAG:

        if(pSerialHead->COMNUM == 4)
        {
             RETAILMSG(DEBUG_COM3,(L" PLATFORM       open com4 /r/n"));
              g_ComOpenFlag4 =1;
              pSerialHead->COMOpenFlag =1;
        }

        if(pSerialHead->COMNUM == 5)
        {
              RETAILMSG(DEBUG_COM3,(L" PLATFORM       open com5 /r/n"));
              g_ComOpenFlag5 =1;
                pSerialHead->COMOpenFlag =1;
        }
// 记录串口3被打开的次数
g_uiOpenCount ++;

LeaveCriticalSection(&g_csOpen);
/////////////////////////////////////////////////////////////////////////////

return(pOpenHead);

CleanUp:
LeaveCriticalSection(&g_csOpen);

RETAILMSG(DEBUG_COM,(L" PLATFORM readqueue faild and exit COM_Open/r/n"));
return(NULL);

}

第三，现在我们可以在应用程序中通过打开的串口来监听串口数据了，应用程序会通过

WaitCommEvent函数来等待串口事件。

那么驱动程序中，我们是如何知道应用程序在等待哪个串口呢？应用程序调用WaitCommEvent函数实际上是掉用，驱动的 COM_IOControl()函数。

下面来看流接口COM_IOControl()的设计

BOOL
COM_IOControl(PHW_OPEN_INFO pOpenHead,
              DWORD dwCode, PBYTE pBufIn,
              DWORD dwLenIn, PBYTE pBufOut, DWORD dwLenOut,
              PDWORD pdwActualOut){

......

    // 通过文件系统传来的pOpenHead参数获得应用程序所调用设备的结构体指针，获取当前设       备信息。
    PHW_INDEP_INFO pSerialHead= pOpenHead->pSerialHead;
    switch ( dwCode ) {

    case IOCTL_SERIAL_WAIT_ON_MASK :
                // 应用程序调用WaitCommEvent()函数会进入这个分支
                if(4 == pSerialHead->COMNUM)
                {

                     // WaitCommEvent4调用了WaitForSingleObject来等待事件
                     WaitCommEvent4(pOpenHead, (DWORD *)pBufOut, NULL);
                }

                if(5 == pSerialHead->COMNUM)
                {
                     WaitCommEvent5(pOpenHead, (DWORD *)pBufOut, NULL);
                }
              *pdwActualOut = sizeof(DWORD);
        break;
    default :

        RETAILMSG (DEBUG_COM, (TEXT(" PLATFORM    Invalid ioctl %d/r/n"), dwCode));

        break;
    }
   ......
    return TRUE;
}

通过这个COM_IOControl()函数，我们就能对COM4和COM5两个串口事件分别进行监听。

第四，监听COM3 并将COM3的数据，分别发送给COM4和COM5，针对COM4和COM5我分别为其分配了一段循环缓冲区，当COM3有数据时，如果COM4为打开状态，就将数据放入COM4的循环缓冲区中，COM5同理。

这部分工作由一个线程来完成，下面是COM3数据监听线程代码。

static DWORD WINAPI     ThreadReadCOM(LPVOID lpParam)
{
        RETAILMSG(DEBUG_CODE,(L"ThreadReadCOM/r/n"));
        DWORD   dwCommModemStatus       = 0;
        BOOL            bRet = FALSE;
        int             pdwBytesRead =0;
        BYTE            pBuffer [1024];

        _try
        {

                while(INVALID_HANDLE_VALUE != g_hComFile)
                {
                        //RETAILMSG(DEBUG_CODE,(L"COM1 Wait Comm Event/r/n"));
                        SetCommMask(g_hComFile,EV_RXCHAR);
                        WaitCommEvent (g_hComFile,&dwCommModemStatus,0);

                        //RETAILMSG(DEBUG_CODE,(L"第%d次收到数据：/r/n",count));

                        bRet =          ReadFile(g_hComFile,pBuffer,128,(LPDWORD)&pdwBytesRead,0);

                    if(1 == g_ComOpenFlag4)
                    {

// 设置事件有效，通过COM4收到数据
SetEvent(g_hReadEvent4);

                        //将数据存放在专为COM4准备的循环缓冲区中
                        g_pCircleBuffer4->Write(g_pCircleBuffer4,pBuffer,pdwBytesRead);

                    }

if(1 == g_ComOpenFlag5)
{

// 设置事件有效，通过COM5收到数据

// 这里不添加SetEvent语句，串口5依然会得到响应，而且响应速度很快，添加了

// SetEvent后com5的响应反而会变慢，这里我猜测是实串口驱动的SetEvent事件引起

//了应用程序对com5的WaitCommEvent响应，希望有了解的朋友给与指正
SetEvent(g_hReadEvent5);

                        //将数据存放在专为COM5准备的循环缓冲区中
                        g_pCircleBuffer5->Write(g_pCircleBuffer5,pBuffer,pdwBytesRead);

                    }

                }
        }
                __except(EXCEPTION_EXECUTE_HANDLER)
        {
                RETAILMSG(DEBUG_CODE,(L"Exception! call Serial Thread/r/n"));
        }
     RETAILMSG(DEBUG_CODE,(L"readcom Thread exit/r/n"));

return 1;
}

第五，实现COM_Read()，应用程序调用ReadFile后驱动中的COM_Read()会被调用，下面是具体实现代码，

ULONG
COM_Read(
        HANDLE      pHead,          //@parm [IN]         HANDLE returned by COM_Open
        PUCHAR      pTargetBuffer, //@parm [IN,OUT] Pointer to valid memory.
        ULONG       BufferLength    //@parm [IN]         Size in bytes of pTargetBuffer.
        )
{
    PHW_OPEN_INFO   pOpenHead = (PHW_OPEN_INFO)pHead;
    PHW_INDEP_INFO pSerialHead= pOpenHead->pSerialHead;
    ULONG           BytesRead = 0;

         ......

if(4 ==pSerialHead->COMNUM)
{

             //从COM4的循环缓冲区中读取数据
             g_pCircleBuffer4->Read(g_pCircleBuffer4,pTargetBuffer,BufferLength,(unsigned int*)&BytesRead);

             return BytesRead;
         }

          if(5 ==pSerialHead->COMNUM)
         {

             //从COM5的循环缓冲区中读取数据
             g_pCircleBuffer5->Read(g_pCircleBuffer5,pTargetBuffer,BufferLength,(unsigned int*)&BytesRead);

             return BytesRead;
         }
        return -1;

}

至此，我们的虚拟串口驱动，就基本完成，当然目前本驱动只具备串口读功能，如果要实现写功能还需要完成COM_Write的代码。

还有一个重要的函数COM_Close()需要实现，在这个函数中我们要把被关闭的串口占用的资源释放，将某些状态位设为默认值等，还要在所有虚拟串口都关闭后，关闭实串口COM3，结束COM3的监听线程，在这里就不具体说明了。

红色字体部分是本驱动存在问题的地方，希望有了解的朋友给与指正。

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【下篇】开卷有益造句

作者: richly

该日志由 richly 于11年前发表在综合分类下，最后更新于 2013年01月13日.
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