Работа с коммуникационными портами (COM и LPT) в программах для Win32.
Мне часто задают вопросы о работе с СОМ портами из программ, написаных для Windows 95/98/NT. Причем чаще всего спрашивают разработчики всевозможных управляющих устройств. Эти устройства либо были разработаны давно, еще в эпоху MS-DOS, либо разрабатываются сейчас. Но объединяет их одно – устройство должно подключаться к компьютеру, в большинстве случаев через RS-232 (COM), реже, через Centronics (LPT).
В литературе, чаще всего, управление последовательным и параллельным портами описывается на уровне регистров этих портов, причем примеры программ приводятся на языке Assembler. Это не удивительно. Последовательный порт довольно медленное устройство, к тому же специфическое. Поэтому в программах работающих с портами используются прерывания. Параллельный порт быстрее, но тоже медленный и не менее специфичный. Взять хотя бы возможность этого порта работать в двух направлениях, да еще и с использованием ПДП (DMA).
Написать программу, управляющую устройством через COM порт, для MS-DOS не так сложно. Это частенько делали не программисты, а сами разработчики устройства. Сложнее было сделать красивый и удобный интерфейс пользователя. Этим обычно занимались профессиональные программисты. С платформой Win32 дело обстоит сложнее. Но только на первый взгляд. Конечно напрямую работать с регистрами портов нельзя, Windows это не позволяет, зато можно не обращать внимания на тонкости различных реализаций (i8055, 16450, 16550A) и не возиться с обработкой прерываний.
Описание программирования будет состоять из подробного описания функций, специфических для работы с портами, краткого описания функций работы с файлами (с портами в Win32 работают как с файлами), краткого описания функций многопотоковой обработки и, естественно, примеров программ.
Сразу хочу оговориться, что Windows требует точного соблюдения аппаратного протока обмена с внешними устройствами. Другими словами, у Вас не получится управлять, например, светодиодом подключенным к одному из выводов параллельного порта. Просто потому, что система будет требовать отработки и сигналов STROBE и ACK. Если Вас это не устраивает, то выход один – писать собственный драйвер вооружившись DDK. Это, конечно, очень интересная тема, но в данной статье я не буду ее касаться.
Как я уже говорил, с последовательными и параллельными портами в Win32 работают как с файлами. Следовательно, начинать надо с открытия порта как файла. Использовать привычные функции open и fopen при этом нельзя, необходимо воспользоваться функцией CreateFile. Эта функция предоставляется Win32 API. Ее прототип выглядит так:
HANDLE CreateFile(
LPCTSTR lpFileName,
DWORD dwDesiredAccess,
DWORD dwShareMode,
LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttributes,
DWORD dwCreationDistribution,
DWORD dwFlagsAndAttributes,
HANDLE hTemplateFile
);
Функция имеет много параметров, большинство из которых нам не нужны. Приведу краткое описание параметров:
lpFileName
Указатель на строку с именем открываемого или создаваемого файла. Формат этой строки может быть очень хитрым. В частности можно указывать сетевые имена для доступа к файлам на других компьютерах. Можно открыват логические разделы или физические диски и работать в обход файловой системы. Однако для наших задач это не нужно. Последовательные порты имеют имена "COM1", "COM2", "COM3", "COM4" и так далее. Точно так же они назывались в MS-DOS, так что ничего нового тут нет. Параллельные порты называются "LPT1", "LPT2" и так далее. Учтите, что если у Вас к порту СОМ1 подключена мышь, Windows не даст открыть этот порт. Аналогично не удастся открыть LPT1 если подключен принтер. А вот с модемом дела обстоят немного по другому. Если какая-либо программа использует модем, например вы дозвонились до своего провайдера Internet, то Вашей программе не удастся открыть порт к которому подключен модем. Во всех остальных случаях порт будет открыт и Вы сможете работать с модемом сами, из своей программы.
dwDesiredAccess
Задает тип доступа к файлу. Возможно использование следующих значений:
0
Опрос атрибутов устройства без получения доступа к нему.
GENERIC_READ
Файл будет считываться.
GENERIC_WRITE
Файл будет записываться.
GENERIC_READ|GENERIC_WRITE
Файл будет и считываться и записываться.
dwShareMode
Задает параметры совместного доступа к файлу. Коммуникационные порты нельзя делать разделяемыми, поэтому данный параметр должен быть равен 0.
lpSecurityAttributes
Задает атрибуты защиты файла. Поддерживается только в Windows NT. Однако при работе с портами должен в любом случае равняться NULL.
dwCreationDistribution
Управляет режимами автосоздания, автоусечения файла и им подобными. Для коммуникационных портов всегда должно задаваться OPEN_EXISTING.
dwFlagsAndAttributes
Задает атрибуты создаваемого файла. Так же управляет различными режимами обработки. Для наших целей этот параметр должен быть или равным 0, или FILE_FLAG_OVERLAPPED. Нулевое значение используется при синхронной работе с портом, а FILE_FLAG_OVERLAPPED при асинхронной, или другими словами, при фоновой обработке ввода/вывода. Подробнее про асинхронный ввод/вывод я расскажу позже.
hTemplateFile
Задает описатель файла-шаблона. При работе с портами всегда должен быть равен NULL.
При успешном открытии файла, в нашем случае порта, функция возвращает описатель (HANDLE) файла. При ошибке INVALID_HANDLE_VALUE. Код ошибки можно получитить вызвав функцию GetLastError, но ее описание выходит за рамки данной статьи.
Открытый порт должен быть закрыт перед завершением работы программы. В Win32 закрытие объекта по его описателю выполняет функция CloseHandle:
BOOL CloseHandle(HANDLE hObject);
Функция имеет единственный параметр – описатель закрываемого объекта. При успешном завершении функция возвращает не нулевое значение, при ошибке нуль.
Теперь пример (достаточно очевидный):
#include <windows.h>
. . .
HANDLE port;
. . .
port=CreateFile("COM2", GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL);
if (port==INVALID_HANDLE_VALUE) {
MsgBox(NULL, "Невозможно открыть последовательный порт", "Error", MB_OK);
ExitProcess(1);
}
. . .
CloseHandle(port);
. . .
В данном примере открывается порт СОМ2 для чтения и записи, используется синхронный режим обмена. Проверяется успешность открытия порта, при ошибке выводится сообщение и программа завершается. Если порт открыт успешно, то он закрывается.
Открыв порт мы получили его в свое распоряжение. Теперь с портом может работать только наша программа. Однако, прежде чем мы займемся вводом/выводом, мы должны настроить порт. Это касается только последовательных портов, для которых мы должны задать скорость обмена, параметры четности, формат данных и прочее. Кроме того существует несколько специфичных для Windows параметров. Речь идет о тайм-аутах,