英創(chuàng)信息技術(shù)工控主板USB通信方案介紹

英創(chuàng)AMR9系列工控主板可以使用USB與PC連接并進行通信。在主板上，我們將USB引到了COM1，使得我們可以通過操作串口的方式來操作USB口的連接與收發(fā)。在PC端，我們提供一個使用WDK提供的驅(qū)動，來進行USB通信的解決方案。

驅(qū)動的安裝及說明請參考文章《英創(chuàng)工控主板USB驅(qū)動安裝說明》。

工控主板端USB收發(fā)程序說明

英創(chuàng)AMR9系列工控主板已將USB引導(dǎo)COM1，這里使用開發(fā)光盤中的串口例程SPT_HEX做USB收發(fā)調(diào)試例程。

代碼中需要注意的地方：

BOOL ret = OpenPort(portName, baud, databit, stopbit, parity); /* 打開串口*/

在界面中選擇COM1打開，調(diào)用函數(shù)OpenPort，參數(shù)portName值為_T('COM1:')。

波特率，停止位，數(shù)據(jù)位，校驗參數(shù)不產(chǎn)生實際作用，這里可以使用默認值。

GetCommTimeouts(m_hComm, &CommTimeOuts);
CommTimeOuts.ReadIntervalTimeout = 100; /* 接收字符間最大時間間隔*/
CommTimeOuts.ReadTotalTimeoutMultiplier = 1;
CommTimeOuts.ReadTotalTimeoutConstant = 0; /* 讀數(shù)據(jù)總超時常量*/
CommTimeOuts.WriteTotalTimeoutMultiplier = 1; /* 設(shè)置寫超時，避免阻塞*/
CommTimeOuts.WriteTotalTimeoutConstant = 2; /* 設(shè)置寫超時，避免阻塞*/
SetCommTimeouts(m_hComm, &CommTimeOuts) ;

在函數(shù)OpenPort中，調(diào)用SetCommTimeouts設(shè)置超時函數(shù)時最好設(shè)置有寫超時，否則在發(fā)數(shù)據(jù)時，在PC端接收完數(shù)據(jù)前，WriteFile函數(shù)會一直阻塞。

PC端USB收發(fā)程序說明

在WDK提供的驅(qū)動中，創(chuàng)建了2個pipe來進行USB的收發(fā)，通過對這兩個pipe的ReadFile和WriteFile操作進行USB通信。

1、檢測設(shè)備

USB設(shè)備支持即插即用，當(dāng)設(shè)備連接或斷開時，都可以收到系統(tǒng)將發(fā)出的消息。

使用該消息需要先引用系統(tǒng)頭文件

#include 'dbt.h'

并在在MESSAGEMAP宏中添加設(shè)備檢測消息WM_DEVICECHANGE

BEGIN_MESSAGE_MAP(Cusb_connDlg, CDialog)
ON_WM_PAINT()
ON_WM_QUERYDRAGICON()
//}}AFX_MSG_MAP
…
ON_WM_DEVICECHANGE()
END_MESSAGE_MAP()

在對話框頭文件中添加該消息的響應(yīng)函數(shù)

afx_msg BOOL OnDeviceChange(UINT nEventType,DWORD_PTR dwData);

當(dāng)設(shè)備發(fā)生變化（USB接上或斷開）時，OnDeviceChange函數(shù)會得到響應(yīng)。
BOOL Cusb_connDlg::OnDeviceChange( UINT nEventType, DWORD_PTR dwData )
{
switch(nEventType)
{
case DBT_DEVICEARRIVAL:
// UpdateUsbDeviceList();
break;
case DBT_DEVICEREMOVECOMPLETE:
//UpdateUsbDeviceList();
//UpdateWindow();
break;
}
return TRUE;
}

獲取USB讀寫管道路徑

首先，獲取設(shè)備路徑需要使用到setupapi.lib庫中的相關(guān)函數(shù)，所以需要在工程中添加setupapi.lib庫

添加setupapi.lib庫的頭文件

#include

添加驅(qū)動代碼的public.h頭文件，該頭文件定義了USB設(shè)備的GUID

// {6068EB61-98E7-4c98-9E20-1F068295909A}

DEFINE_GUID(GUID_CLASS_USBSAMP_USB,
0x873fdf, 0x61a8, 0x11d1, 0xaa, 0x5e, 0x0, 0xc0, 0x4f, 0xb1, 0x72, 0x8b);

添加一個GetUsbDeviceFileName函數(shù)通過GUID獲取設(shè)備地址

BOOL Cusb_connDlg::GetUsbDeviceFileName(LPGUID pGuid, LPWSTR devName)
{
ULONG NumberDevices;
HDEVINFO hardwareDeviceInfo;
SP_DEVICE_INTERFACE_DATA deviceInfoData;
ULONG i;
BOOLEAN done;
PSP_DEVICE_INTERFACE_DETAIL_DATA functionClassDeviceData = NULL;
ULONG predictedLength = 0;
ULONG requiredLength = 0;
hardwareDeviceInfo =
SetupDiGetClassDevs ( pGuid,
NULL, // Define no enumerator (global)
NULL, // Define no
(DIGCF_PRESENT | // Only Devices present
DIGCF_DEVICEINTERFACE)); // Function class devices.
if (hardwareDeviceInfo == INVALID_HANDLE_VALUE) {
return FALSE ;
}
NumberDevices = 4;
done = FALSE;
deviceInfoData.cbSize = sizeof (SP_DEVICE_INTERFACE_DATA);
i=0;
while (!done)
{
NumberDevices *= 2;
for (; i < NumberDevices; i++)
{
if (SetupDiEnumDeviceInterfaces (hardwareDeviceInfo,
0, // We don't care about specific PDOs
pGuid,
i,
&deviceInfoData))
{
SetupDiGetDeviceInterfaceDetail (
hardwareDeviceInfo,
&deviceInfoData,
NULL, // probing so no output buffer yet
0, // probing so output buffer length of zero
&requiredLength,
NULL); // not interested in the specific dev-node
predictedLength = requiredLength;
// sizeof (SP_FNCLASS_DEVICE_DATA) + 512;
functionClassDeviceData = (PSP_DEVICE_INTERFACE_DETAIL_DATA) malloc (predictedLength);
if(NULL == functionClassDeviceData)
{
break;
}
functionClassDeviceData->cbSize = sizeof (SP_DEVICE_INTERFACE_DETAIL_DATA);
if (! SetupDiGetDeviceInterfaceDetail (
hardwareDeviceInfo,
&deviceInfoData,
functionClassDeviceData,
predictedLength,
&requiredLength,
NULL))
{
free( functionClassDeviceData );
break;;
}

StringCchCopy(devName, MAX_LENGTH, functionClassDeviceData->DevicePath) ;
free( functionClassDeviceData );
done = TRUE;
break;
}
else
{
if (ERROR_NO_MORE_ITEMS == GetLastError())
{
done = TRUE;
i = -1;
break;
}
}
}
}
NumberDevices = i;
SetupDiDestroyDeviceInfoList (hardwareDeviceInfo);
if (i >= 0)
{
return TRUE;
}
else
{
return FALSE;
}
}

該函數(shù)大致流程：

1.通過SetupDiGetClassDevs函數(shù)根據(jù)GUID獲得設(shè)備頂級窗口句柄。

2.然后通過這個句柄，使用SetupDiEnumDeviceInterfaces函數(shù)枚舉USB設(shè)備，直到找到符合條件的USB設(shè)備或枚舉完所有設(shè)備為止。

3.當(dāng)找到符合條件的設(shè)備后，使用SetupDiGetDeviceInterfaceDetail函數(shù)獲取設(shè)備路徑。

根據(jù)設(shè)備路徑獲得輸入管道和輸出管道的路徑。

// 獲得USB設(shè)備路徑 deviceName '\\?\usb#vid_045e&pid_00ce#00000000-0000-0000-0427-980002d9f4b1#{00873fdf-61a8-11d1-aa5e-00c04fb1728b}'
if(!GetUsbDeviceFileName((LPGUID)&GUID_CLASS_USBSAMP_USB, deviceName))
{
MessageBox(L'設(shè)備未連接');
return;
}
// hRead讀管道路徑 inPipe '\\?\usb#vid_045e&pid_00ce#00000000-0000-0000-0427-980002d9f4b1#{00873fdf-61a8-11d1-aa5e-00c04fb1728b}\PIPE00'
StringCchCopy(inPipe , MAX_LENGTH, deviceName);
StringCchCat(inPipe, MAX_LENGTH, L'\\' );
if(FAILED(StringCchCat (inPipe, MAX_LENGTH, L'PIPE00'))) {
return;
}
// hWrite寫管道路徑 outPipe '\\?\usb#vid_045e&pid_00ce#00000000-0000-0000-0427-980002d9f4b1#{00873fdf-61a8-11d1-aa5e-00c04fb1728b}\PIPE01'
StringCchCopy(outPipe , MAX_LENGTH, deviceName);
StringCchCat(outPipe, MAX_LENGTH, L'\\' );
if(FAILED(StringCchCat (outPipe, MAX_LENGTH, L'PIPE01'))) {
return;
}

驅(qū)動代碼設(shè)定，輸入管道路徑為設(shè)備路徑加上\PIPE00，輸出管道路徑為設(shè)備路徑加上\PIPE01

2、USB口通信

通過CreateFile打開管道，使用WriteFile和ReadFile就可以進行USB口的輸入輸出了。

注意，在讀取USB口數(shù)據(jù)時，ReadFile函數(shù)會阻塞。所以需要用非阻塞的方式讀，在打開PIPE時使用FILE_FLAG_OVERLAPPED標(biāo)記。

hRead = CreateFile(inPipe,
GENERIC_WRITE | GENERIC_READ,
FILE_SHARE_WRITE | FILE_SHARE_READ,
NULL,
OPEN_EXISTING,
FILE_FLAG_OVERLAPPED,
NULL);
if(hRead == INVALID_HANDLE_VALUE)
{
MessageBox(L'輸入通道打開失敗');
return;
}

在讀線程中使用異步方式讀。

success = ReadFile(pDlg->hRead, pDlg->inBuf, 65536, &len, &overlap);
// 因為是overlapped操作，ReadFile會將讀文件請求放入讀隊列之后立即返回（false）,而不會等到文件讀完才返回(true)
if (!success)
{
if (GetLastError() == ERROR_IO_PENDING)
{
dwRes = WAIT_TIMEOUT;
while(dwRes != WAIT_OBJECT_0)
{
dwRes = WaitForSingleObject(pDlg->hRead, 1000);
// 獲取讀的的長度
success = GetOverlappedResult(pDlg->hRead, &overlap, &len, FALSE);
// 上面二條語句完成的功能與下面一條語句的功能等價：
// 一直阻塞等到得到數(shù)據(jù)才繼續(xù)下面。
// GetOverlappedResult(pDlg->hRead, &overlap, &len, TRUE);
if (pDlg->killThread)
{
// 關(guān)閉線程，直接關(guān)閉
return 0;
}
}
}
else
{
// 出錯！
return -1;
}
}

傳輸速度測試

編寫程序，測試工控主板端向PC端的數(shù)據(jù)傳輸速度。

EM9170上傳速度最高可達3.6MB/秒。

EM9160上傳速度最高可達500kb/秒。

其他說明

驅(qū)動中默認的管道BUFFER大小為256字節(jié)，在讀寫操作時，不宜超過管道BUFFER大小，否則會返回失敗。例程中提供一個修改后的驅(qū)動，只是簡單將BUFFER擴大到64K，原驅(qū)動保留為usbsamp_bak.sys。