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基于Windows CE的通信技术研究
摘要: 讨论Windows CE所支持的两种基本通信技术,即串行通信和网络通信,并通过Win32 API描述了基于Windows CE的平台如何建立各种串行连接和网络连接。对于各种连接实现途径,指出其与桌面计算机的区别。
Abstract:
Key words :

  摘要:討論Windows CE" title="Windows CE">Windows CE所支持的兩種基本通信技術" title="通信技術">通信技術,即串行通信和網絡通信,并通過Win32 API描述了基于Windows CE的平臺如何建立各種串行連接和網絡連接。對于各種連接實現途徑,指出其與桌面計算機的區別。

  1 Windows CE通信簡介

  Windows CE是一個面向移動計算和嵌入式應用的操作系統,其突出的優點是模塊化、可定制、完備性、實時性、通信功能強大和基于Win32應用程序編程接口。目前,隨著運行于Windows CE平臺的手持電腦(HPC)、掌上電腦(PPC)、個人數字助理(PDA)的逐漸普及,許多諳熟Windows桌面平臺的Win32開發者開始轉向為這些數據終端和移動設備開發應用軟件。盡管Windows CE平臺上的應用軟件也基于應用編程接口API,但Wndows CE API與Win32 API是有明顯區別的,前者只是后者的一個子集,而且,為了滿足不同設備的硬件功能,Windows CE API還進行了許多特殊擴展。在這些擴展中最為人所關注的是Windows CE平臺上各種通信功能的實現方法。

  Windows CE對通信的支持是十分靈活的,可完成的通信任務包括:從網絡或臺式機下載文件;基于Windows CE的設備之間的信息交換;發送和接收電子郵件;向服務器發送數據;瀏覽Internet;閱讀條形碼等。為了實現這些不同的通信要求,Windows CE能支持多種通信硬件,如串行電纜、紅外線收發器,無線收發器、調制解調器和條形碼閱讀器等。針對這些硬件,Windows CE支持兩種基本的通信技術:串行通信和網絡通信。

 

  2 Windows CE中的串行通信

 

  串行通信要求收、發雙方有直接的點對點的連接。通過串行電纜或紅外線收發器(即IR收發器)均可實現這種通信方式。從軟件的觀點來看,各種串行通信設備都是用COM端口名來標識的(如COMl、COM2等)。在Windows CE 2.x中,COM端口被存貯在注冊表的\HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers主鍵下,如果系統中已經安裝了某種串行設備,則可以通過注冊表的\HKEY_LOCAL_MACHINE\Active主鍵來查看。基于COM端口的串行通信與文件的讀、寫所使用的API函數是相同的。

  與桌面平臺情況不同的是,當使用IR收發器時,Windows CE支持兩種紅外串行通信途徑。一種途徑是將IR收發器當作串行電纜對待,稱為raw IR方式。“raw”的含義是指傳送的數據未經任何方式的加工處理,收、發雙方的應用程序負責沖突檢測和其它潛在問題的處理。分配給raw IR的COM口由原始設備制造商(OEM)確定且列于注冊表中。特別需要引起注意的是必須通過EscapeCommfunction函數將該串口設置為IR模式(SETIR),而不是普通串行模式(CLRID)。另一種途徑是源于一種IrDA網絡協議的簡化串行通信方式,稱為IrComm方式。它允許應用程序采用與raw IR方式完全相同的方法去使用IrDA網絡協議。從編程者的觀點來看,raw IR與IrComm兩種方式最主要的區別在于它們有不同的COM端口的分配。此外,對于IrComm,也不必調用EscapeCommFunction函數來指明相應串口為IR模式。無論是采用串行電纜的普通連接方式,還是采用紅外線收發器的raw IR或IrComm方式,在Windows CE的應用程序中實現串行通信的步驟均可描述如下:

  1)通過注冊表確定需要打開的COM端口;

  2)調用CreateFile,用lpFileName設置COM端口名(如COMl);

  HANDLE CreateFile (LPCTSTR lpFileName,DWORD dwDesiredAccess );

  lpFileName為COM端口名指針,dwDesiredAccess為訪問(讀、寫)模式。

  3)如果是raw IR方式,調用EscapeCommFunction,設置COM端口為IR模式;

  BOOL EscapeCommFunction(HANDLE hFile,DWORD dwFunc);

  hFile為通信設備句柄,該句柄由CreateFile返回,dwFunc取值SETIR,即串口為IR模式。

  4)調用SetCommTimeouts,設置通信暫停時間參數;

  BOOL SetCommTimeouts (HANDLE hFile,LPCOMMTIMEOUTS lpCommTimeouts);

  其中,lpCommTimeouts為用來設置時間參數的結構指針變量。

  5)調用ReadFile和WriteFile發送和接收數據;

  BOOL ReadFile(HANDLE hFile,LPVOID lpBuffer,DWORD nNumberOfBytesToRead);

  BOOL WriteFile(HANDLE hFile,LPCVOID lpBuffer,DWORD nNumberOfBytesToWrite);

  其中,hFile為讀/寫文件句柄,lpBuffer為讀/寫數據緩沖區指針,nNmnberOfBytesToRead為讀/寫數據字節數。

  6)調用CloseHandle,關閉串口。

  BOOL CloseHandle(HANDLE hObject);

  上述步驟除第3步外,對三種串行通信方式都是相同的。

 

  3 Windows CE中的網絡通信

 

  Windows CE的網絡通信基于一個按層組織的網絡堆棧(network stack),如圖1所示。

 

  

 

  網絡堆棧實際上是Windows CE的一個組件,它負責對網絡中的數據傳輸進行處理,將來自于應用程序的數據分解成若干小段,并為每小段加上相關地址和段的分割信息,組成可以存貯轉發的信息包(packets),信息包中的地址確保數據達到最終的目的端點。訪問網絡堆棧有如下三種方式:第一種是Winsock(端口套接字)方式。這是一個中間層的傳輸接口協議,WinSock負責對建立的信息包的所有頭信息細節進行處理,但可以不管其數據格式。Windows CE的網絡通信都直接或間接地使用Winsock。采用IrDA協議實現基于紅外線套接字(Irsock)的客戶/服務器網絡通信是Windows CE平臺的一個特色。第二種為WinInet API方式。WinInet API是微軟公司基于Win32平臺的互聯網函數接口。Windows CE的WinInet API對其進行了某些限制或擴展,它提供的高級數據協議除了常見的超文本傳輸協議(HTTP)和文件傳輸協議(FTP)外,還提供了對Internet密碼協議SST和PCT的支持。API方式避免了直接使用WinSock訪問網絡的操作,簡化了網絡編程。第三種為CIFS重定位器方式。Windows CE通過對遠程訪問服務(RAS)客戶的支持,允許基于Windows CE的設備與遠程主機建立連接。這里針對Windows CE最常用的幾種高層協議,討論其網絡通信實現方法。

  摘要:討論Windows CE所支持的兩種基本通信技術,即串行通信和網絡通信,并通過Win32 API描述了基于Windows CE的平臺如何建立各種串行連接和網絡連接。對于各種連接實現途徑,指出其與桌面計算機的區別。

 

  1 Windows CE通信簡介

 

  Windows CE是一個面向移動計算和嵌入式應用的操作系統,其突出的優點是模塊化、可定制、完備性、實時性、通信功能強大和基于Win32應用程序編程接口。目前,隨著運行于Windows CE平臺的手持電腦(HPC)、掌上電腦(PPC)、個人數字助理(PDA)的逐漸普及,許多諳熟Windows桌面平臺的Win32開發者開始轉向為這些數據終端和移動設備開發應用軟件。盡管Windows CE平臺上的應用軟件也基于應用編程接口API,但Wndows CE API與Win32 API是有明顯區別的,前者只是后者的一個子集,而且,為了滿足不同設備的硬件功能,Windows CE API還進行了許多特殊擴展。在這些擴展中最為人所關注的是Windows CE平臺上各種通信功能的實現方法。

  Windows CE對通信的支持是十分靈活的,可完成的通信任務包括:從網絡或臺式機下載文件;基于Windows CE的設備之間的信息交換;發送和接收電子郵件;向服務器發送數據;瀏覽Internet;閱讀條形碼等。為了實現這些不同的通信要求,Windows CE能支持多種通信硬件,如串行電纜、紅外線收發器,無線收發器、調制解調器和條形碼閱讀器等。針對這些硬件,Windows CE支持兩種基本的通信技術:串行通信和網絡通信。

 

  2 Windows CE中的串行通信

 

  串行通信要求收、發雙方有直接的點對點的連接。通過串行電纜或紅外線收發器(即IR收發器)均可實現這種通信方式。從軟件的觀點來看,各種串行通信設備都是用COM端口名來標識的(如COMl、COM2等)。在Windows CE 2.x中,COM端口被存貯在注冊表的\HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers主鍵下,如果系統中已經安裝了某種串行設備,則可以通過注冊表的\HKEY_LOCAL_MACHINE\Active主鍵來查看。基于COM端口的串行通信與文件的讀、寫所使用的API函數是相同的。

  與桌面平臺情況不同的是,當使用IR收發器時,Windows CE支持兩種紅外串行通信途徑。一種途徑是將IR收發器當作串行電纜對待,稱為raw IR方式。“raw”的含義是指傳送的數據未經任何方式的加工處理,收、發雙方的應用程序負責沖突檢測和其它潛在問題的處理。分配給raw IR的COM口由原始設備制造商(OEM)確定且列于注冊表中。特別需要引起注意的是必須通過EscapeCommfunction函數將該串口設置為IR模式(SETIR),而不是普通串行模式(CLRID)。另一種途徑是源于一種IrDA網絡協議的簡化串行通信方式,稱為IrComm方式。它允許應用程序采用與raw IR方式完全相同的方法去使用IrDA網絡協議。從編程者的觀點來看,raw IR與IrComm兩種方式最主要的區別在于它們有不同的COM端口的分配。此外,對于IrComm,也不必調用EscapeCommFunction函數來指明相應串口為IR模式。無論是采用串行電纜的普通連接方式,還是采用紅外線收發器的raw IR或IrComm方式,在Windows CE的應用程序中實現串行通信的步驟均可描述如下:

  1)通過注冊表確定需要打開的COM端口;

  2)調用CreateFile,用lpFileName設置COM端口名(如COMl);

  HANDLE CreateFile (LPCTSTR lpFileName,DWORD dwDesiredAccess );

  lpFileName為COM端口名指針,dwDesiredAccess為訪問(讀、寫)模式。

  3)如果是raw IR方式,調用EscapeCommFunction,設置COM端口為IR模式;

  BOOL EscapeCommFunction(HANDLE hFile,DWORD dwFunc);

  hFile為通信設備句柄,該句柄由CreateFile返回,dwFunc取值SETIR,即串口為IR模式。

  4)調用SetCommTimeouts,設置通信暫停時間參數;

  BOOL SetCommTimeouts (HANDLE hFile,LPCOMMTIMEOUTS lpCommTimeouts);

  其中,lpCommTimeouts為用來設置時間參數的結構指針變量。

  5)調用ReadFile和WriteFile發送和接收數據;

  BOOL ReadFile(HANDLE hFile,LPVOID lpBuffer,DWORD nNumberOfBytesToRead);

  BOOL WriteFile(HANDLE hFile,LPCVOID lpBuffer,DWORD nNumberOfBytesToWrite);

  其中,hFile為讀/寫文件句柄,lpBuffer為讀/寫數據緩沖區指針,nNmnberOfBytesToRead為讀/寫數據字節數。

  6)調用CloseHandle,關閉串口。

  BOOL CloseHandle(HANDLE hObject);

  上述步驟除第3步外,對三種串行通信方式都是相同的。

 

  3 Windows CE中的網絡通信

 

  Windows CE的網絡通信基于一個按層組織的網絡堆棧(network stack),如圖1所示。

 

  

 

  網絡堆棧實際上是Windows CE的一個組件,它負責對網絡中的數據傳輸進行處理,將來自于應用程序的數據分解成若干小段,并為每小段加上相關地址和段的分割信息,組成可以存貯轉發的信息包(packets),信息包中的地址確保數據達到最終的目的端點。訪問網絡堆棧有如下三種方式:第一種是Winsock(端口套接字)方式。這是一個中間層的傳輸接口協議,WinSock負責對建立的信息包的所有頭信息細節進行處理,但可以不管其數據格式。Windows CE的網絡通信都直接或間接地使用Winsock。采用IrDA協議實現基于紅外線套接字(Irsock)的客戶/服務器網絡通信是Windows CE平臺的一個特色。第二種為WinInet API方式。WinInet API是微軟公司基于Win32平臺的互聯網函數接口。Windows CE的WinInet API對其進行了某些限制或擴展,它提供的高級數據協議除了常見的超文本傳輸協議(HTTP)和文件傳輸協議(FTP)外,還提供了對Internet密碼協議SST和PCT的支持。API方式避免了直接使用WinSock訪問網絡的操作,簡化了網絡編程。第三種為CIFS重定位器方式。Windows CE通過對遠程訪問服務(RAS)客戶的支持,允許基于Windows CE的設備與遠程主機建立連接。這里針對Windows CE最常用的幾種高層協議,討論其網絡通信實現方法。

  3.1發送ICMP請求

  ICMP(Internet Control Message Protocol)是一個網絡層的Internet協議,用來通過其它主機了解有關IP服務的狀況。典型的用法是發送ICMP請求去測試某臺主機是否連接到Internet(稱為“Ping”操作)。其方法是通過發送一個信息包到所訪問的主機(IP地址),并等待其應答,從而確定該主機是否可用。基本步驟描述如下:

  1)調用IcmpCreateFile,建立一個請求發送的句柄:

  HANDLE WINAPI IcmpCreateFile(VOID)://該函數調用成功時.返回ICMP句柄

  2)調用IcmpSendEcho,請求ICMP應答;

  DWORD WINAPI IcmpSendEcho(HANDLE IcmpHandle, //指定由IcmpCreateFile打開的ICMP句柄

  IPAddr DestinationAddress, //請求應答主機的IP地址

  LPVOID RequestData, //發送緩沖區所含的數據

  WORD RequestSize, //發送緩沖區的字節數

  LPVOID ReplyBuffer, //應答緩沖區

  DWORD ReplySize, //應答緩沖區的字節數

  DWORD Timeout //請求應答的等待時間.以毫秒為單位);

  3)調用IcmpCloseHandle,關閉由IcmpCreateFile建立的ICMP句柄。

  BOOL WINAPI IcmpCloseHandle(HANDLE IcmpHandle);

  3.2利用WinInet訪問HTTP

  WinInet提供了一個開發Internet客戶應用程序的工具集,與使用Socket建立網絡連接的方法相比,它簡化了訪問互聯網絡的操作細節。利用WinInet可連接到遠程站點,訪問HTML頁面,通過FTP上傳、下載文件或獲取文件目錄清單等。WinInet的Windows CE版本類似于桌面平臺上的WinInet,但有兩個重要的區別:一是在Windows CE中,大多數callback函數以同步方式處理,只有InternetReadFile和IntemetQuerryDataAvailable具有同步和異步兩種操作方式;二是Windows CE默認支持Unicode碼,所有WinInet函數都要求寬字符變量。

  通過WinInet實現網絡通信最常見的例子是利用HTTP協議訪問Internet站點上的HTTP頁面。其處理過程與桌面平臺上的情況是一致的:

  1)調用InternetOpen,獲取Internet句柄;

  2)調用InternetConnect,為給定站點建立一個會話句柄;

  3)調用HttpOpenRequest,打開一個HTTP請求句柄;

  4)調用HttpSendRequest,發送一個指定的請求到HTTP服務器;

  5)調用InternetReadFile,從被HttpOpenRequest所打開的句柄中讀數,下載信息;

  6)調用InternetCloseHandle,關閉Internet句柄。

  3.3訪問遠程文件系統

  為了訪問遠程文件系統,Windows CE支持CIFS,CIFS也稱服務信息塊重定向器(SMB)。重定向器實際上是一個通過它能由一臺計算機去獲得對另一臺計算機訪問的組件。重定向器組件基于Windows NTLM 12 SMB規格,因此,運行于Windows CE的設備可以直接瀏覽基于Windows NT/9x機器上的文件資源。應用程序通過Windows CE WNet API或通用命名協定(UNC)均可獲得對重定向器的使用。但區別于桌面平臺的是Windows CE不支持驅動器字母名。另外,如果使用WNet函數,必須有兩個動態鏈接庫安裝在系統中,一個是Redir.dll,另一個是NetBios.dll。使用WNet建立和中斷網絡連接的函數分別為WNetAddConnection和WnetCancelConnection。如果要建立一個可用網絡資源列舉表,需要執行如下步驟:

  1)調用WnetOpenEnum,創建一個網絡資源或已有連接的列舉句柄;

  2)調用WnetEnumResource,將列舉的資源以結構數組的形式打包;

  3)列舉所有資源表;

  4)調用WnetCloseEnum,關閉第一步創建的列舉句柄。

  DWORD WNetCloseEnum(HANDLE hEnmn);

  3.4遠程訪問服務(RAS)

  RAS是一個用于連接遠端設備的基于軟件的多協議路由器,也稱為RAS客戶,對于桌面主機,則稱為RAS服務器。RAS應用程序常在設備端(客戶)上執行,并通過PPP/SLIP與服務器連接。WindowsCE對RAS客戶提供了支持。盡管有許多標準的Win32 RAS函數,但這里僅允許通過串行電纜或撥號Modem建立點對點的連接。在Windows CE環境下,RAS電話簿項目中包含有建立RAS連接的必要信息,Windows CE將其存貯在注冊表中。RAS電話簿信息包括:撥打的電話號碼(含國家和地區代碼)、當前連接的IP地址、網絡協議、用于建立連接的設備類型。用RAS建立連接的步驟如下:

  1)確定呼叫的電話號碼;

  如果該號碼不在電話簿中,則需要調用RasEnumEntries函數查找。

  2)RasDial建立連接;

  DWORD RasDial(LPCTSTR lpszPhonebook, //電話簿文件的路徑和文件名指針

  DWORD dwNotifierType,//RasDial事件的句柄類型

  LPVOID lpvNotifier, //RasDial事件的句柄

  IPHRASCONN lphRasConn//指向連接句柄類型變量

  );

  該函數的參數設置與桌面平臺上的設置不同,要求將lpszPhonebook設置為NULL,dwNotifierType設置為0xFFFFFFFF。

  3)當會話結束時,用RasHangUp終止連接。

  DWORD RasHangUp(HRASCONN hrasconn);

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