Windows CE設(shè)備與PLC串行通信的實(shí)現(xiàn)

Windows CE操作系統(tǒng)是微軟公司針對嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn)如內(nèi)存容量小、運(yùn)行速度低、實(shí)時(shí)性要求高等，而設(shè)計(jì)出的一種緊湊、高效、模塊化的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)。 Windows CE可以提供桌面Windows絕大多數(shù)系統(tǒng)服務(wù)與功能，同時(shí)又保持系統(tǒng)體積很小的特點(diǎn)并可以支持應(yīng)用程序的實(shí)時(shí)應(yīng)用。它還支持?jǐn)?shù)據(jù)庫、 COM（Component Object Model）、Internet等功能的開發(fā)，可以使用標(biāo)準(zhǔn)的Windows控件來完成界面設(shè)計(jì)。支持眾多的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備接口，并能夠移植到多種嵌入式CPU 架構(gòu)中。選擇Windows CE作為嵌入式產(chǎn)品的操作系統(tǒng)較之現(xiàn)有嵌入式系統(tǒng)中軟件結(jié)構(gòu)上多采用DOS系統(tǒng)或者無操作系統(tǒng)而言，可以極大的提升了產(chǎn)品的功能，增加用戶界面的美觀程度，并大大減少了程序開發(fā)的工作量?；谏鲜鰞?yōu)點(diǎn)在數(shù)控切紙機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中可以把Windows CE的設(shè)備與PLC相結(jié)合使用，構(gòu)成上下位機(jī)系統(tǒng)。如圖1所示，上位機(jī)由PC104構(gòu)成，通過在PC104上移植Windows CE系統(tǒng)使其成為Windows CE設(shè)備，這樣就可以充分利用Windows CE強(qiáng)大的系統(tǒng)功能來完成控制系統(tǒng)中的控制功能程序開發(fā)和用戶界面設(shè)計(jì)。下位機(jī)通過使用PLC來完成的各種電氣控制功能。上下位機(jī)之間通過通信的方式來實(shí)現(xiàn)控制信息和機(jī)器狀態(tài)信息的交換。高速、實(shí)時(shí)、穩(wěn)定的通信是保證系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行、工作可靠的關(guān)鍵，在結(jié)合PLC的特點(diǎn)基礎(chǔ)之上，具有普遍性高、編程簡單、實(shí)時(shí)性好等特點(diǎn)的串行通信是上下位機(jī)通信形式的一種理想選擇方案。下面就Windows CE下如何與PLC實(shí)現(xiàn)串行通信的這一問題進(jìn)行詳細(xì)的分析。

圖1 上下位機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1 WINDOWS CE下實(shí)現(xiàn)串行通信的特點(diǎn)

Windows CE的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是為了滿足嵌入式系統(tǒng)和移動設(shè)備的使用需要，所以其系統(tǒng)本身的通信功能比較強(qiáng)大。市場上主流的Windows CE的5.0版本主要提供了三種主要的通信形式：串行通信、網(wǎng)絡(luò)（其中包括WinSock和TCP/IP）、電話API (TAPI)[1]。在工業(yè)控制領(lǐng)域串行I/O和網(wǎng)絡(luò)通信的使用較多，其中串行通信幾乎在所有嵌入式的設(shè)備中提供物理器件的支持，硬件電路實(shí)現(xiàn)也比較簡單。通過研究TCP /IP網(wǎng)絡(luò)通信和串行通信在ISO通信模型中的描述，如圖2所示，可以看出串行通信模型比網(wǎng)絡(luò)通信模型的實(shí)現(xiàn)要簡單的多。操作系統(tǒng)只需要實(shí)現(xiàn)Data- link layer中的驅(qū)動程序和Serial API函數(shù)的封裝即可，不需要其它的協(xié)議支持，這樣就使串行通信應(yīng)用程序的開發(fā)要相對簡單，系統(tǒng)調(diào)用也較少。對于嵌入式環(huán)境來說，意味著需要更少的軟、硬件資源的開銷，也就等于提高了系統(tǒng)的快速性和實(shí)時(shí)性。

圖2 Windows CE通信的ISO模型

1.1 Windows CE提供了完善的串行通信API支持

在Windows CE平臺下提供了與桌面Windows平臺一致的串行通信操作API[2]。使用這些API可以用于打開、關(guān)閉和操作串口，傳輸和接收數(shù)據(jù)，以及管理串行連接等。掌握和使用好下面的API函數(shù)是串行通信程序設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵，其中主要使用有API函數(shù)及功能如下表所示：

表1 Serial Communication API