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。
   　　1 Windows CE通信简介
   　　Windows CE是一个面向移动计算和嵌入式应用的操作系统，其突出的优点是模块化、可定制、完备性、实时性、通信功能强大和基于Win32应用程序编程接口。目前，随着运行于Windows CE平台的手持电脑（HPC）、掌上电脑（PPC）、个人数字助理（PDA）的逐渐普及，许多谙熟Windows桌面平台的Win32开发者开始转向为这些数据终端和移动设备开发应用软件。尽管Windows CE平台上的应用软件也基于应用编程接口API，但Wndows CE API与Win32 API是有明显区别的，前者只是后者的一个子集，而且，为了满足不同设备的硬件功能，Windows CE API还进行了许多特殊扩展。在这些扩展中最为人所关注的是Windows CE平台上各种通信功能的实现方法。
   　　Windows CE对通信的支持是十分灵活的，可完成的通信任务包括：从网络或台式机下载文件；基于Windows CE的设备之间的信息交换；发送和接收电子邮件；向服务器发送数据；浏览Internet；阅读条形码等。为了实现这些不同的通信要求，Windows CE能支持多种通信硬件，如串行电缆、红外线收发器，无线收发器、调制解调器和条形码阅读器等。针对这些硬件，Windows CE支持两种基本的通信技术：串行通信和网络通信。
   
   　　2 Windows CE中的串行通信
   
   　　串行通信要求收、发双方有直接的点对点的连接。通过串行电缆或红外线收发器（即IR收发器）均可实现这种通信方式。从软件的观点来看，各种串行通信设备都是用COM端口名来标识的（如COMl、COM2等）。在Windows CE 2.x中，COM端口被存贮在注册表的\HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers主键下，如果系统中已经安装了某种串行设备，则可以通过注册表的\HKEY_LOCAL_MACHINE\Active主键来查看。基于COM端口的串行通信与文件的读、写所使用的API函数是相同的。
   　　与桌面平台情况不同的是，当使用IR收发器时，Windows CE支持两种红外串行通信途径。一种途径是将IR收发器当作串行电缆对待，称为raw IR方式。“raw”的含义是指传送的数据未经任何方式的加工处理，收、发双方的应用程序负责冲突检测和其它潜在问题的处理。分配给raw IR的COM口由原始设备制造商（OEM）确定且列于注册表中。特别需要引起注意的是必须通过EscapeCommfunction函数将该串口设置为IR模式（SETIR），而不是普通串行模式（CLRID）。另一种途径是源于一种IrDA网络协议的简化串行通信方式，称为IrComm方式。它允许应用程序采用与raw IR方式完全相同的方法去使用IrDA网络协议。从编程者的观点来看，raw IR与IrComm两种方式最主要的区别在于它们有不同的COM端口的分配。此外，对于IrComm，也不必调用EscapeCommFunction函数来指明相应串口为IR模式。无论是采用串行电缆的普通连接方式，还是采用红外线收发器的raw IR或IrComm方式，在Windows CE的应用程序中实现串行通信的步骤均可描述如下：
   　　1）通过注册表确定需要打开的COM端口；
   　　2）调用CreateFile，用lpFileName设置COM端口名（如COMl）；
   　　HANDLE CreateFile （LPCTSTR lpFileName，DWORD dwDesiredAccess ）；
   　　lpFileName为COM端口名指针，dwDesiredAccess为访问（读、写）模式。
   　　3）如果是raw IR方式，调用EscapeCommFunction，设置COM端口为IR模式；
   　　BOOL EscapeCommFunction（HANDLE hFile，DWORD dwFunc）；
   　　hFile为通信设备句柄，该句柄由CreateFile返回，dwFunc取值SETIR，即串口为IR模式。
   　　4）调用SetCommTimeouts，设置通信暂停时间参数；
   　　BOOL SetCommTimeouts （HANDLE hFile，LPCOMMTIMEOUTS lpCommTimeouts）；
   　　其中，lpCommTimeouts为用来设置时间参数的结构指针变量。
   　　5）调用ReadFile和WriteFile发送和接收数据；
   　　BOOL ReadFile（HANDLE hFile，LPVOID lpBuffer，DWORD nNumberOfBytesToRead）；
   　　BOOL WriteFile（HANDLE hFile，LPCVOID lpBuffer，DWORD nNumberOfBytesToWrite）；
   　　其中，hFile为读/写文件句柄，lpBuffer为读/写数据缓冲区指针，nNmnberOfBytesToRead为读/写数据字节数。
   　　6）调用CloseHandle，关闭串口。
   　　BOOL CloseHandle（HANDLE hObject）；
   　　上述步骤除第3步外，对三种串行通信方式都是相同的。
   
   　　3 Windows CE中的网络通信
   
   　　Windows CE的网络通信基于一个按层组织的网络堆栈（network stack），如图1所示。
   
   　　
   
   　　网络堆栈实际上是Windows CE的一个组件，它负责对网络中的数据传输进行处理，将来自于应用程序的数据分解成若干小段，并为每小段加上相关地址和段的分割信息，组成可以存贮转发的信息包（packets），信息包中的地址确保数据达到最终的目的端点。访问网络堆栈有如下三种方式：第一种是Winsock（端口套接字）方式。这是一个中间层的传输接口协议，WinSock负责对建立的信息包的所有头信息细节进行处理，但可以不管其数据格式。Windows CE的网络通信都直接或间接地使用Winsock。采用IrDA协议实现基于红外线套接字（Irsock）的客户/服务器网络通信是Windows CE平台的一个特色。第二种为WinInet API方式。WinInet API是微软公司基于Win32平台的互联网函数接口。Windows CE的WinInet API对其进行了某些限制或扩展，它提供的高级数据协议除了常见的超文本传输协议（HTTP）和文件传输协议（FTP）外，还提供了对Internet密码协议SST和PCT的支持。API方式避免了直接使用WinSock访问网络的操作，简化了网络编程。第三种为CIFS重定位器方式。Windows CE通过对远程访问服务（RAS）客户的支持，允许基于Windows CE的设备与远程主机建立连接。这里针对Windows CE最常用的几种高层协议，讨论其网络通信实现方法。
   　　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。
   
   　　1 Windows CE通信简介
   
   　　Windows CE是一个面向移动计算和嵌入式应用的操作系统，其突出的优点是模块化、可定制、完备性、实时性、通信功能强大和基于Win32应用程序编程接口。目前，随着运行于Windows CE平台的手持电脑（HPC）、掌上电脑（PPC）、个人数字助理（PDA）的逐渐普及，许多谙熟Windows桌面平台的Win32开发者开始转向为这些数据终端和移动设备开发应用软件。尽管Windows CE平台上的应用软件也基于应用编程接口API，但Wndows CE API与Win32 API是有明显区别的，前者只是后者的一个子集，而且，为了满足不同设备的硬件功能，Windows CE API还进行了许多特殊扩展。在这些扩展中最为人所关注的是Windows CE平台上各种通信功能的实现方法。
   　　Windows CE对通信的支持是十分灵活的，可完成的通信任务包括：从网络或台式机下载文件；基于Windows CE的设备之间的信息交换；发送和接收电子邮件；向服务器发送数据；浏览Internet；阅读条形码等。为了实现这些不同的通信要求，Windows CE能支持多种通信硬件，如串行电缆、红外线收发器，无线收发器、调制解调器和条形码阅读器等。针对这些硬件，Windows CE支持两种基本的通信技术：串行通信和网络通信。
   
   　　2 Windows CE中的串行通信
   
   　　串行通信要求收、发双方有直接的点对点的连接。通过串行电缆或红外线收发器（即IR收发器）均可实现这种通信方式。从软件的观点来看，各种串行通信设备都是用COM端口名来标识的（如COMl、COM2等）。在Windows CE 2.x中，COM端口被存贮在注册表的\HKEY_LOCAL_MACHINE\Drivers主键下，如果系统中已经安装了某种串行设备，则可以通过注册表的\HKEY_LOCAL_MACHINE\Active主键来查看。基于COM端口的串行通信与文件的读、写所使用的API函数是相同的。
   　　与桌面平台情况不同的是，当使用IR收发器时，Windows CE支持两种红外串行通信途径。一种途径是将IR收发器当作串行电缆对待，称为raw IR方式。“raw”的含义是指传送的数据未经任何方式的加工处理，收、发双方的应用程序负责冲突检测和其它潜在问题的处理。分配给raw IR的COM口由原始设备制造商（OEM）确定且列于注册表中。特别需要引起注意的是必须通过EscapeCommfunction函数将该串口设置为IR模式（SETIR），而不是普通串行模式（CLRID）。另一种途径是源于一种IrDA网络协议的简化串行通信方式，称为IrComm方式。它允许应用程序采用与raw IR方式完全相同的方法去使用IrDA网络协议。从编程者的观点来看，raw IR与IrComm两种方式最主要的区别在于它们有不同的COM端口的分配。此外，对于IrComm，也不必调用EscapeCommFunction函数来指明相应串口为IR模式。无论是采用串行电缆的普通连接方式，还是采用红外线收发器的raw IR或IrComm方式，在Windows CE的应用程序中实现串行通信的步骤均可描述如下：
   　　1）通过注册表确定需要打开的COM端口；
   　　2）调用CreateFile，用lpFileName设置COM端口名（如COMl）；
   　　HANDLE CreateFile （LPCTSTR lpFileName，DWORD dwDesiredAccess ）；
   　　lpFileName为COM端口名指针，dwDesiredAccess为访问（读、写）模式。
   　　3）如果是raw IR方式，调用EscapeCommFunction，设置COM端口为IR模式；
   　　BOOL EscapeCommFunction（HANDLE hFile，DWORD dwFunc）；
   　　hFile为通信设备句柄，该句柄由CreateFile返回，dwFunc取值SETIR，即串口为IR模式。
   　　4）调用SetCommTimeouts，设置通信暂停时间参数；
   　　BOOL SetCommTimeouts （HANDLE hFile，LPCOMMTIMEOUTS lpCommTimeouts）；
   　　其中，lpCommTimeouts为用来设置时间参数的结构指针变量。
   　　5）调用ReadFile和WriteFile发送和接收数据；
   　　BOOL ReadFile（HANDLE hFile，LPVOID lpBuffer，DWORD nNumberOfBytesToRead）；
   　　BOOL WriteFile（HANDLE hFile，LPCVOID lpBuffer，DWORD nNumberOfBytesToWrite）；
   　　其中，hFile为读/写文件句柄，lpBuffer为读/写数据缓冲区指针，nNmnberOfBytesToRead为读/写数据字节数。
   　　6）调用CloseHandle，关闭串口。
   　　BOOL CloseHandle（HANDLE hObject）；
   　　上述步骤除第3步外，对三种串行通信方式都是相同的。
   
   　　3 Windows CE中的网络通信
   
   　　Windows CE的网络通信基于一个按层组织的网络堆栈（network stack），如图1所示。
   
   　　
   
   　　网络堆栈实际上是Windows CE的一个组件，它负责对网络中的数据传输进行处理，将来自于应用程序的数据分解成若干小段，并为每小段加上相关地址和段的分割信息，组成可以存贮转发的信息包（packets），信息包中的地址确保数据达到最终的目的端点。访问网络堆栈有如下三种方式：第一种是Winsock（端口套接字）方式。这是一个中间层的传输接口协议，WinSock负责对建立的信息包的所有头信息细节进行处理，但可以不管其数据格式。Windows CE的网络通信都直接或间接地使用Winsock。采用IrDA协议实现基于红外线套接字（Irsock）的客户/服务器网络通信是Windows CE平台的一个特色。第二种为WinInet API方式。WinInet API是微软公司基于Win32平台的互联网函数接口。Windows CE的WinInet API对其进行了某些限制或扩展，它提供的高级数据协议除了常见的超文本传输协议（HTTP）和文件传输协议（FTP）外，还提供了对Internet密码协议SST和PCT的支持。API方式避免了直接使用WinSock访问网络的操作，简化了网络编程。第三种为CIFS重定位器方式。Windows CE通过对远程访问服务（RAS）客户的支持，允许基于Windows CE的设备与远程主机建立连接。这里针对Windows CE最常用的几种高层协议，讨论其网络通信实现方法。
   　　3．1发送ICMP请求
   　　ICMP（Internet Control Message Protocol）是一个网络层的Internet协议，用来通过其它主机了解有关IP服务的状况。典型的用法是发送ICMP请求去测试某台主机是否连接到Internet（称为“Ping”操作）。其方法是通过发送一个信息包到所访问的主机（IP地址），并等待其应答，从而确定该主机是否可用。基本步骤描述如下：
   　　1）调用IcmpCreateFile，建立一个请求发送的句柄：
   　　HANDLE WINAPI IcmpCreateFile（VOID）：//该函数调用成功时．返回ICMP句柄
   　　2）调用IcmpSendEcho，请求ICMP应答；
   　　DWORD WINAPI IcmpSendEcho（HANDLE IcmpHandle， //指定由IcmpCreateFile打开的ICMP句柄
   　　IPAddr DestinationAddress， //请求应答主机的IP地址
   　　LPVOID RequestData， //发送缓冲区所含的数据
   　　WORD RequestSize， //发送缓冲区的字节数
   　　LPVOID ReplyBuffer， //应答缓冲区
   　　DWORD ReplySize， //应答缓冲区的字节数
   　　DWORD Timeout //请求应答的等待时间．以毫秒为单位）；
   　　3）调用IcmpCloseHandle，关闭由IcmpCreateFile建立的ICMP句柄。
   　　BOOL WINAPI IcmpCloseHandle（HANDLE IcmpHandle）；
   　　3．2利用WinInet访问HTTP
   　　WinInet提供了一个开发Internet客户应用程序的工具集，与使用Socket建立网络连接的方法相比，它简化了访问互联网络的操作细节。利用WinInet可连接到远程站点，访问HTML页面，通过FTP上传、下载文件或获取文件目录清单等。WinInet的Windows CE版本类似于桌面平台上的WinInet，但有两个重要的区别：一是在Windows CE中，大多数callback函数以同步方式处理，只有InternetReadFile和IntemetQuerryDataAvailable具有同步和异步两种操作方式；二是Windows CE默认支持Unicode码，所有WinInet函数都要求宽字符变量。
   　　通过WinInet实现网络通信最常见的例子是利用HTTP协议访问Internet站点上的HTTP页面。其处理过程与桌面平台上的情况是一致的：
   　　1）调用InternetOpen，获取Internet句柄；
   　　2）调用InternetConnect，为给定站点建立一个会话句柄；
   　　3）调用HttpOpenRequest，打开一个HTTP请求句柄；
   　　4）调用HttpSendRequest，发送一个指定的请求到HTTP服务器；
   　　5）调用InternetReadFile，从被HttpOpenRequest所打开的句柄中读数，下载信息；
   　　6）调用InternetCloseHandle，关闭Internet句柄。
   　　3．3访问远程文件系统
   　　为了访问远程文件系统，Windows CE支持CIFS，CIFS也称服务信息块重定向器（SMB）。重定向器实际上是一个通过它能由一台计算机去获得对另一台计算机访问的组件。重定向器组件基于Windows NTLM 12 SMB规格，因此，运行于Windows CE的设备可以直接浏览基于Windows NT/9x机器上的文件资源。应用程序通过Windows CE WNet API或通用命名协定（UNC）均可获得对重定向器的使用。但区别于桌面平台的是Windows CE不支持驱动器字母名。另外，如果使用WNet函数，必须有两个动态链接库安装在系统中，一个是Redir.dll，另一个是NetBios.dll。使用WNet建立和中断网络连接的函数分别为WNetAddConnection和WnetCancelConnection。如果要建立一个可用网络资源列举表，需要执行如下步骤：
   　　1）调用WnetOpenEnum，创建一个网络资源或已有连接的列举句柄；
   　　2）调用WnetEnumResource，将列举的资源以结构数组的形式打包；
   　　3）列举所有资源表；
   　　4）调用WnetCloseEnum，关闭第一步创建的列举句柄。
   　　DWORD WNetCloseEnum（HANDLE hEnmn）；
   　　3．4远程访问服务（RAS）
   　　RAS是一个用于连接远端设备的基于软件的多协议路由器，也称为RAS客户，对于桌面主机，则称为RAS服务器。RAS应用程序常在设备端（客户）上执行，并通过PPP/SLIP与服务器连接。WindowsCE对RAS客户提供了支持。尽管有许多标准的Win32 RAS函数，但这里仅允许通过串行电缆或拨号Modem建立点对点的连接。在Windows CE环境下，RAS电话簿项目中包含有建立RAS连接的必要信息，Windows CE将其存贮在注册表中。RAS电话簿信息包括：拨打的电话号码（含国家和地区代码）、当前连接的IP地址、网络协议、用于建立连接的设备类型。用RAS建立连接的步骤如下：
   　　1）确定呼叫的电话号码；
   　　如果该号码不在电话簿中，则需要调用RasEnumEntries函数查找。
   　　2）RasDial建立连接；
   　　DWORD RasDial（LPCTSTR lpszPhonebook， //电话簿文件的路径和文件名指针
   　　DWORD dwNotifierType，//RasDial事件的句柄类型
   　　LPVOID lpvNotifier， //RasDial事件的句柄
   　　IPHRASCONN lphRasConn//指向连接句柄类型变量
   　　）；
   　　该函数的参数设置与桌面平台上的设置不同，要求将lpszPhonebook设置为NULL，dwNotifierType设置为0xFFFFFFFF。
   　　3）当会话结束时，用RasHangUp终止连接。
   　　DWORD RasHangUp（HRASCONN hrasconn）；