rs232_linux-win32_cz3.pdf

K U R S

Programowanie portu szeregowego

w systemach operacyjnych

Linux i Windows, część 3

Umiejętność programowej obsługi interfejsu

RS232 od strony komputera PC jest dziś

istotnym elementem elektronicznego rzemiosła.

W niniejszym kursie piszemy jak w praktyce

oprogramować port szeregowy w środowiskach

Linux i Windows. Wiele miejsca poświęcamy

pisaniu przenośnych aplikacji GUI, które

korzystają z interfejsu szeregowego i zachowują

się tak samo w systemach Windows jak

i Linux. Wszystkie omawiane zagadnienia

poparte są szczegółowo opisanymi praktycznymi

przykładami.

Aplikacja konsolowa używająca

portu szeregowego

Aplikacja konsolowa została napi-

sana w języku C i skompilowana za

pomocą kompilatora GCC, który spo-

tkamy w każdej dystrybucji Linuksa.

Składa się ona z trzech plików:

– main.c – główny plik aplikacji od-

powiedzialny za jej funkcjonalność

( list. 6 );

– LinuxRS232.h – plik nagłówkowy

zawierający deklaracje funkcji ob-

sługi interfejsu RS232 ( list. 7) ;

– LinuxRS232.c – plik źródłowy za-

wierający deﬁnicje (ciała) funk-

cji obsługi interfejsu RS232

( list. 8...11 ).

Na list. 6 zamieściłem zawartość

pliku main.c . Działanie programu po-

lega na pobraniu jednej cyfry (je-

den znak+Enter) z klawiatury i wysła-

niu przez port szeregowy /dev/ttyS0

(COM1) bajta o wartości równej poda-

nej cyfrze (0...9). Jeśli wpiszemy znak

inny niż 0...9 to przez port zostanie

wysłany bajt o wartości równej kodo-

wi ASCII tego znaku pomniejszonemu

o 0x30. Następnie program zasypia na

czas ok. 1 sekundy ( break time ), po

czym sprawdza czy w buforze wej-

ściowym portu znajdują się jakiekol-

wiek dane (odpowiedź zestawu). Jeśli

tak jest są one odczytywane i w kon-

soli pojawia się zarówno ich interpre-

tacja ASCII jak i wartości kolejnych

bajtów zapisane dziesiętnie. Pokazu-

je to rys. 4 zawierający zrzut z ekra-

nu zrobiony podczas pracy aplikacji,

gdy użytkownik jako daną do wysła-

nia wpisał liczbę 3. Zmienna InQue

zawiera odczytaną za pomocą funkcji

CheckCommInput liczbę bajtów ocze-

kujących w buforze wejściowym, zaś

zmienna BytesRead zawiera liczbę baj-

tów faktycznie wyjętych z tego bufora

za pomocą funkcji Read .

List. 8 przedstawia implementację

funkcji Open i Close . Funkcja Open

otwiera port, po czym ustawia żąda-

ną przez użytkownika prędkość trans-

misji oraz wyłącza co tylko można

z funkcjonalności obróbki danych wej-

ściowych i wyjściowych. Innymi sło-

wy, wybieramy wejście raw input

i wyjście raw output wyłączając wszel-

kie funkcje mapowania jednych zna-

ków na drugie, sprzętową i programo-

wą kontrolę przepływu, itp..

List. 9 zawiera ciało funkcji Write

służącej do wysłania do portu Num-

berOfBytesToWrite bajtów, począwszy

od miejsca w pamięci określonego

wskaźnikiem Buffer . Funkcja ta zwra-

ca liczbę faktycznie wysłanych baj-

tów. W przypadku błędu zwraca 0.

List. 10 zawiera ciało funk-

cji Read , za pomocą której możemy

wybrać z bufora wejściowego portu

NumberOfBytesToRead bajtów. Specy-

ﬁkujemy przy tym pewne ogranicze-

nie określone stałą cbInQueue zdeﬁ-

niowaną w pliku LinuxRS232.h . Ogra-

niczenie to zapobiega próbie odczy-

tu wielu bajtów z portu. Wartość cbI-

nQueue powinna być dobrana tak,

aby podczas normalnej pracy aplika-

cji w żadnym momencie nie zacho-

dziła potrzeba odczytu z portu liczby

bajtów większej od cbInQueue . Funk-

cja Read zwraca 0 w przypadku błę-

du i 1, gdy odczyt zakończył się suk-

cesem. Za pośrednictwem wskaźnika

lpNumberOfBytesRead zwracana jest

liczba faktycznie odczytanych bajtów.

List. 7. Plik nagłówkowy LinuxRS232.h

//---------------------------------------------------------------------------

// File: LinuxRS232.h

// Description: Linux RS232 header ﬁle

// Compiler: gcc

// Author: Arkadiusz Antoniak, 2005

//---------------------------------------------------------------------------

#ifndef LinuxRS232H

#deﬁne LinuxRS232H

#deﬁne cbInQueue 1024

#deﬁne cbOutQueue 16

int Open(char *Port, unsigned long Baud);

void Close(void);

unsigned long Write(const void* Buffer, unsigned long NumberOfBytesToWrite);

int Read(void * Buffer, unsigned long * lpNumberOfBytesRead, unsigned long NumberO-

fBytesToRead);

void CheckCommInput(unsigned long * lpInQue);

//---------------------------------------------------------------------------

#endif

Uwaga!

Ze wzgledu na objętość tekstu listingów 6 i 8, publikujemy je wyłącznie na CD-EP5/2006B oraz na stronie internetowej

w dziale Download.

106

Elektronika Praktyczna 5/2006

K U R S

List. 9. Funkcja Write

unsigned long Write(const void* Buffer, unsigned long NumberOfBytesToWrite)

{

int iOutWrite;

if (fd<1) return 0;

iOutWrite = write(fd, Buffer, NumberOfBytesToWrite);

if (iOutWrite<0) return 0;

return iOutWrite;

}

dzeniem czy część sprzętowa na to

pytanie odpowiedziała, program od-

czekuje pewien czas – w naszym

przykładzie jest to 1 sekunda. Czas

taki nazywany jest break time . Na-

leży w tym miejscu zwrócić uwagę

na różnicę w znaczeniu pojęć bre-

ak time i timeout używanych czę-

sto w opisach aplikacji komunika-

cyjnych.

Otóż break time jest minimalnym

czasem jaki aplikacja musi odczekać

na wystąpienie pewnego zdarzenia.

Jeśli zdarzeniem tym jest odpowiedź

układu pomiarowego dołączonego do

komputera przez RS232, to break

time jest wyznaczony przez czas do-

konania pomiaru i czas potrzebny na

przesłanie przez port szeregowy wy-

niku tego pomiaru. W naszym przy-

padku break time jest wyznaczony je-

dynie przez czas odpowiedzi – oczy-

wiście 1 s jest czasem znacznie dłuż-

szym niż minimalny czas jaki należa-

łoby tutaj odczekać.

Czas timeout jest czasem przeter-

minowania (przedawnienia) pewnej

operacji. Jeśli po upływie tego czasu

chcemy ponownie wywołać tą opera-

cję, to musimy powtórzyć całą proce-

durę związaną z jej wywołaniem.

List. 10. Funkcja Read

int Read(void * Buffer, unsigned long * lpNumberOfBytesRead, unsigned long Numbe-

rOfBytesToRead)

{

unsigned long nNumberOfBytesToRead;

int iInRead;

if (NumberOfBytesToRead>cbInQueue)

nNumberOfBytesToRead=cbInQueue;

else

nNumberOfBytesToRead=NumberOfBytesToRead;

if(fd<1) return 0;

iInRead=read(fd, Buffer, nNumberOfBytesToRead);

if(iInRead<0)

return 0;

else

*lpNumberOfBytesRead=iInRead;

return 1;

}

Rys. 4. Okno aplikacji konsolowej

Podsumowanie

W tej części kursu pragnąłem za-

prezentować wykorzystanie omówio-

nych poprzednio funkcji na prostym

przykładzie, tak aby bez wgłębiania

się w szczegóły pokazać że „to dzia-

ła”. Proponuję Czytelnikom poekspe-

rymentować z opisanym zestawem

i oprogramowaniem – ludzie wszak

uczą się najlepiej i najszybciej na

przykładach. W następnej części zmie-

nimy nieco tematykę i zobaczymy jak

oprogramowanie portu szeregowego

wygląda w systemie Windows. Skupi-

my się przy tym na tych cechach,

które są takie same lub podobne do

ich odpowiedników występujących

w Linuksie. Wszystko to ma na celu

stworzenie klasy obsługi RS232 w ję-

zyku C++ identycznej w obu syste-

mach co do interfejsu, więc przeno-

śnej. Klasę tą – w wersji dla Win-

dows – stworzymy w następnej części

cyklu. Oprócz tego, opiszemy też pro-

stą aplikację GUI dla Windows, której

funkcjonalność będzie taka sama jak

funkcjonalność opisanego dziś proste-

go programu konsolowego. W dalszych

częściach kursu aplikację tą przenie-

siemy na Linuksa.

Arkadiusz Antoniak, EP

arkadiusz.antoniak@ep.com.pl

Wskaźnik Buffer określa miejsce w pa-

mięci, gdzie zostaną zapisane odczy-

tane bajty.

List. 11 przedstawia funk-

cję CheckCommInput, która pozwa-

la zapytać sterownik portu szerego-

wego ile bajtów aktualnie znajdu-

je się w buforze wejściowym. Ich

liczba zwracana jest przez wskaźnik

lpInQue .

Oczywiście, funkcje przedstawio-

ne na list. 8...11 (plik LinuxRS232.c )

to tylko moja propozycja wykorzysta-

nia funkcji systemowych, a Czytelnicy

zechcą zapewne napisać własne funk-

cje obsługi portu szeregowego (byłoby

to nawet wskazane ze względów edu-

kacyjnych).

Całość kompilujemy za pomocą

GCC używając standardowo programu

make . Przykładowy plik makeﬁle za-

mieściłem na list. 12. Jest to bardzo

prosty plik, mówiący kompilatorowi

jedynie co kompilować, zaś linkerowi

– z jakich plików *.o stworzyć plik

wykonywalny o nazwie main . Aby

otrzymać ten plik wystarczy wpi-

sać „make” będąc w katalogu zawie-

rającym pliki źródłowe aplikacji i plik

makeﬁle . Program uruchamiamy wpi-

sując w konsoli „./main”.

Jeśli do portu COM1 komputera

dołączony jest nasz zestaw, to bę-

dziemy mogli obserwować działanie

całości. Polega ono na zadaniu py-

tania (wpisana przez użytkownika

wartość) i obserwacji odpowiedzi.

Pomiędzy zadaniem pytania a spraw-

List. 11. Funkcja CheckCommInput

void CheckCommInput(unsigned long *

lpInQue)

{

ioctl(fd, FIONREAD, lpInQue);

}

List. 12. Plik makefile

main: main.c LinuxRS232.c

gcc -g -c -Wall main.c -o main.o

gcc -g -c -Wall LinuxRS232.c -o

LinuxRS232.o

gcc LinuxRS232.o main.o -o main

Elektronika Praktyczna 5/2006

107

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: