Работа с COM и LPT в Win32.

Титов Олег

По тайм-аутам обычно возникает много вопросов. Поэтому попробую объяснить подробнее. Пусть мы считываем 50 символов из порта со скоростью 9600. При этом используется 8 бит на символ, дополнение до четности и один стоповый бит. Таким образом на один символ в физической линии приходится 11 бит (включая стартовый бит). 50 символов на скорости 9600 будут приниматься 50 * 11 / 9600 = 0.0572916 секунд, или примерно 57.3 миллисекунды, при условии нулевого интервала между приемом последовательных символов. Если интервал между символами составляет примерно половину времени передачи одного символа, т.е. 0.5 миллисекунд, то время приема будет 50 * 11 / 9600 + 49 * 0.0005 = 0.0817916 секунд, или примерно 82 миллисекунды. Если в процессе чтения прошло более 82 миллисекунд, то мы вправе предположить,

что произошла ошибка в работе внешнего устройства и прекратить считывание избежав тем самым зависания программы. Это и есть общий тайм-аут операции чтения. Аналогично существует и общий там-аут операции записи.

Если тайм-аут при чтении понятен, то тайм-аут при записи вызывает недоумение. В самом деле, что нам мешает передавать? Управление потоком! Внешнее устройство может использовать, например, аппаратное управление потоком. При этом пропадание питания во внешнем устройстве заставит компьютер приостановить передачу данных. Если не контролировать тайм-аут возможно точно такое же зависание компьютера, как и при операции чтения.

Общий тайм-аут зависит от количества участвующих в операции чтения/записи символов и среднего времени передачи одного символа с учетом межсимвольного интервала. Если символов много, например 1000, то на общем времени выполнения операции начинают сказываться колебания времени затрачиваемого на один символ или времени межсимвольного интервала. Поэтому тайм-ауты в структуре COMMTIMEOUTS задаются двумя величинами. Таким образом формула для вычисления общего тайм-аута операции, например чтения, выглядит так NumOfChar * ReadTotalTimeoutMultiplier + ReadTotalTimeoutConstant , где NumOfChar это число символов запрошеных для операции чтения.

Для операции чтения, кроме общего тайм-аута на всю операцию, задается так же тайм-аут на интервал между двумя последовательными символами. Точнее это интервал между началами двух последовательных символов. В это значение входит и время передачи самого символа.

Теперь небольшой пример. ReadTotalTimeoutMultiplier = 2, ReadTotalTimeoutConstant = 1, ReadIntervalTimeout = 1, считывается 250 символов. Если операция чтения завершится за 250 * 2 + 1 = 501 миллисекунду, то будет считано все сообщение. Если операция чтения не завершится за 501 миллисекунду, то она все равно будет завершена. При этом будут возвращены символы, прием которых завершился до истечения тайм-аута операции. Остальные символы могут быть получены следеющей операцией чтения. Если между началами двух последовательных символов пройдет более 1 миллисекунды, то операция чтения так же будет завершена.

Надеюсь, что теперь тайм-ауты не будут вызывать у Вас затруднений. Для завершения темы тайм-аутов рассмотрим один частный случай. Если поля ReadIntervalTimeout и ReadTotalTimeoutMultiplier установлены в MAXDWORD, а ReadTotalTimeoutConstant больше нуля и меньше MAXDWORD, то выполнение оперции чтения подчиняется следующим правилам:

• Если в буфере есть символы, то чтение немедленно завершается и возвращается символ из буфера;

• Если в буфере нет символов, то операция чтения будет ожидать появления любого символа, после чего она немедленно завершится;

• Если в течении времени, заданого полем ReadTotalTimeoutConstant, не будет принято ни одного символа, оперция чтения завершится по тайм-ауту.

Помните функцию BuildCommDCB? Существует еще функция BuildCommDCBAndTimeouts, которая позволяет заполнить не только структуру DCB, но и структуру COMMTIMEOUTS. Вот как выглядит ее прототип:

BOOL BuildCommDCBAndTimeouts(LPCTSTR lpDef, LPDCB lpDCB, LPCOMMTIMEOUTS lpCommTimeouts);

Как видно, у этой функции, по сравнению с BuildCommDCB, появился третий параметр. Это указатель на структуру COMMTIMEOUTS. Конфигурационная строка при вызове этой функции должна задаваться в новом формате. Если эта строка содержит подстроку "TO=ON", то устанавливаются общие тайм-ауты для операций чтения и записи. Это значения устанавливаются на основе информации о скорости передачи и формате посылки. Если конфигурационная строка содержит подстроку "TO=OFF", то устанавливается режим работы

без тайм-аутов. Если конфигурационная строка не содержит подстроки "TO=xxx" или эта подстрока имеет неверное значение, то указатель на структуру COMMTIMEOUTS просто игнорируется. При этом функция BuilCommDCBAndTimeouts оказывается идентичной функции BuildCommDCB.

Параметр lpCommTimeouts должен указывать на распределенную область памяти, причем корректность этой области не проверяется. Передача нулевого указателя приводит к ошибке.

Как и для заполнения структуры DCB, для COMMTIMEOUTS существует функция считывания установленых в системе значений. Это функция GetCommTimeouts:

BOOL GetCommTimeouts(HANDLE hFile, LPCOMMTIMEOUTS lpCommTimeouts);

Не буду подробно останавливаться на описании параметров этой функции, они достаточно очевидны, как и возвращаемые функцией значения. Скажу только, что под структуру, адресуемую lpCommTimeouts, должна быть выделена память.

Заполнив структуру COMMTIMEOUTS можно вызывать функцию установки тайм-аутов порта. Это функция называется SetCommTimeouts:

BOOL SetCommTimeouts(HANDLE hFile, LPCOMMTIMEOUTS lpCommTimeouts);

Параметры этой функции тоже достаточно очевидны. Установку тайм-аутов можно производить как до установки параметров порта, так и после. Последовательность вызова функций SetCommState и SetCommTimeouts не имеет никакого значения. Главное, что бы все настройки были завершены до начала ввода/вывода информации.

Теперь приведу пример настройки порта:

#include <windows.h>

. . .

DCB *dcb;

COMMTIMEOUTS ct;

HANDLE port;

. . .

dcb=(DCB*)HeapAlloc(GetProcessHeap, HEAP_ZERO_MEMORY, sizeof(DCB));

dcb->DCBlength=sizeof(DCB);

BuildCommDCB("baud=9600 parity=N data=8 stop=1",dcb);

dcb->fNull=TRUE;

ct.ReadIntervalTimeout = 10;

ct.ReadTotalTimeoutMultiplier = ct.ReadTotalTimeoutConstant = 0;

ct.WriteTotalTimeoutMultiplier = ct.WriteTotalTimeoutConstant = 0;

port=CreateFile("COM2", GENERIC_READ|GENERIC_WRITE, 0, NULL, OPEN_EXISTING, 0, NULL);

SetCommState(port, dcb);

SetCommTimeouts(port, &ct);

HeapFree(GetProcessHeap, 0, dcb);

. . .

CloseHandle(port);

В этом примере полностью убрана обработка ошибок. Обрабатывать ошибки необходимо, но сейчас главное разобраться в работе с портом, а обработка ошибок уменьшает наглядность.

Первым делом, с помощью функции HeapAlloc, выделяется и заполняется нулями область памяти для DCB. Затем в поле DCBlength заносится размер структуры DCB в байтах. Зачем это нужно обсуждалось выше, при описании данного поля. Для общего (и наглядного) заполнения DCB использована функция BuildCommDCB. Будем считать, что нас устраивает информация занесеная в DCB, но требуется игнорировать нулевые байты при приеме. Так как BuildCommDCB не выполняет требуемых действий мы вручную изменяем соответсвующее поле. Далее мы заполняем информацию о тайм-аутах. Общие тайм-ауты операций чтения и записи не используются, конец сообщения определяется по тайм-ауту между двумя последовательными символами большему 10 миллисекунд. Теперь можно открыть порт, что делается функцией CreateFile, и выполнить его настройку вызвав функции SetCommState и SetCommTimeots. После установки параметров порта структура DCB становится не нужной, поэтому можно освободить занимаемую ей память. Структура COMMTIMEOUTS в примере размещена статически, поэтому выделять под нее память и освобждать ее не требуется. Наконец, мы закрываем порт перед завершением.