中國船舶重工集團公司第七一〇研究所 覃 昉

單網(wǎng)絡(luò)節(jié)點在WinCE系統(tǒng)下的程序設(shè)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(shè)備的通信。針對需要的WinCE系統(tǒng)內(nèi)核定制，研究了WinCE系統(tǒng)下網(wǎng)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(qū)動和應(yīng)用。

網(wǎng)絡(luò)節(jié)點；wince；數(shù)據(jù)通信

1.單網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(wǎng)口，串口，SD卡完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)通信功能。本文研究的節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

2.WinCE下網(wǎng)口數(shù)據(jù)傳輸程序設(shè)計

2.1 網(wǎng)口服務(wù)器程序設(shè)計

在利用套接字進行網(wǎng)絡(luò)通信的實際應(yīng)用中，一般采用的是服務(wù)器/客戶端[2]的模式，在本文的設(shè)計中，既研究了以PC機作為服務(wù)器端，以ARM作為客戶端，又研究了以ARM作為服務(wù)器端，以PC機作為客戶端。本文服務(wù)器設(shè)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(jié)束通信后，再利用函數(shù)closesocket()將套接字關(guān)閉。

2.2 本文的服務(wù)器端程序設(shè)計思想

本文的服務(wù)器端程序設(shè)計思想如圖2所示。

3.WinCE下AD數(shù)據(jù)采集程序設(shè)計

3.1 ARM板AD采集器驅(qū)動程序設(shè)計

流接口驅(qū)動就是通過調(diào)用動態(tài)連接庫的方式來加載硬件的功能，它由設(shè)備管理器直接調(diào)用。WinCE系統(tǒng)下的流接口驅(qū)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(jié)構(gòu)的函數(shù)集。由這些函數(shù)集來調(diào)用系統(tǒng)的文件API函數(shù)和相應(yīng)的組件。本文設(shè)計的是AD采集器的流接口驅(qū)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(shè)備，為系統(tǒng)的設(shè)備管理器所調(diào)用。

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

(3)函數(shù)ADC_Open()，該函數(shù)用于打開AD采集器設(shè)備，被系統(tǒng)的文件API函數(shù)CreateFile()調(diào)用。

(4)函數(shù)ADC_Close()，該函數(shù)用于關(guān)閉AD采集器設(shè)備，被系統(tǒng)的文件API函數(shù)CloseHandle()調(diào)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(diào)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(diào)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(diào)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(shè)備指針的操作。而需要用到這兩個方面操作的流接口設(shè)備驅(qū)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(shè)備進行移動數(shù)據(jù)指針，休眠和恢復(fù)電源。

圖1 節(jié)點系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖

圖2 服務(wù)器程序設(shè)計流程圖

圖3 ARM端AD采集數(shù)據(jù)調(diào)試結(jié)果截圖

3.2 WinCE下四通道AD采集應(yīng)用程序設(shè)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(yīng)用軟件調(diào)用AD流接口驅(qū)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(wǎng)口發(fā)送到PC機端。該設(shè)計采用多線程方式，使AD采集，數(shù)據(jù)處理，網(wǎng)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(wǎng)口通信模塊直接運用前面設(shè)計的網(wǎng)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(nèi)調(diào)用驅(qū)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(diào)試

利用以上的設(shè)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(shè)計，其調(diào)試過程和實驗結(jié)果如下：

首先將編寫好的驅(qū)動程序加載到Win-CE6.0系統(tǒng)的內(nèi)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(jīng)加載進去的驅(qū)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(wǎng)絡(luò)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(shè)置好采樣率和采樣通道，輸入通道選擇0，采樣頻率設(shè)置為400000hz（該AD采集器最大采樣頻率為500khz）。調(diào)好信號源，選擇正弦波，將信號電壓幅度設(shè)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(diào)試截圖。

這是本文設(shè)計的運行在ARM板上的AD采集應(yīng)用程序，可以通過啟動，停止，關(guān)閉按鈕來啟動AD采集，暫停AD采集，關(guān)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?qū)嶋H設(shè)計的一致。通過AD采集器的正確工作，不僅說明了應(yīng)用程序設(shè)計的正確性，同時也體現(xiàn)了AD采集器驅(qū)動程序設(shè)計的正確性。

4.結(jié)束語

本文通過研究WinCE下的網(wǎng)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(shè)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(wǎng)絡(luò)單節(jié)點內(nèi)部數(shù)據(jù)的交互，主要包含以下內(nèi)容：完成了ARM板通過網(wǎng)口與DSP通信的程序設(shè)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(shè)計；完成了ARM板對SD卡的操作，實現(xiàn)了將DSP通過網(wǎng)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(qū)動程序的設(shè)計和AD采集應(yīng)用程序的設(shè)計。

[1]劉娟.嵌入式移動通信技術(shù)的研究與應(yīng)用[D].四川大學,2006.

[2]徐愛華,全書海.Socket網(wǎng)絡(luò)通信及其在電梯監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)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(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].軟件導(dǎo)刊,2010,09(3).

[4]鄧中,肖冠蘭.Windows CE 6.0下LCD驅(qū)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(chǎn)和管理。