Ещё раз о прямом доступе к аппаратуре

Ещё раз о прямом доступе к аппаратуре

Сивцов Павел

Преамбула

Однажды мой знакомый попросил написать ему простую программу — «сторожевой пёс». Всё, что нужно делать — это отловить момент размыкания или замыкания внешнего контакта и при наступлении такого события запустить другую программу. Работать программа должна под Windows XP. Задача выглядела элементарной. Единственное, что не хотелось делать — аппаратную часть. Т.е. лучше всего было бы найти такое решение, при котором почти ничего не нужно было бы паять.

Достаточно быстро выяснилось, что проще всего для такой цели использовать опрос состояний LPT- или COM-портов. Тут и начинается самое интересное.

LPT

Для реализации «сторожевого пса» на LPT-порту можно использовать периодический опрос состояния некоторых его контактов. Можно просто выявлять состояния линий SELECTED (контакт 13), BUSY (контакт 11) и PAPER EMPTY (контакт 12). Достаточно замыкать/размыкать выбранный контакт с «землей» (контакты 18–25). Я выбрал использование BUSY — замыкал контакты 11 и 23. Итак, аппаратная часть получалась элементарной, теперь нужно было как-то достучаться до выбранного контакта с программной стороны. Тут-то и встретилась первая сложность — легальных способов прямого доступа к портам в линейке Windows NT нет. Использовать примочки типа gwio.sys, разрешающие прямой доступ к аппаратуре, очень не хотелось. Работа с портом как с файлом в данном случае не подходит, т.к. нужно не данные читать, а опрашивать состояния. Тем не менее, после длительного изучения MSDN, легальный доступ к некоторым линиям порта был обнаружен! Способ этот — доступ к порту через функцию DeviceIoControl(…, IOCTL_PAR_QUERY_INFORMATION, …). Тут обнаружилась вторая сложность — отсутствие нужных заголовочных файлов для Delphi. Пришлось самостоятельно портировать ntddpar.h из DDK. Портированный файл получил название JwaNtDdPar.pas и был любезно добавлен Marcel van Brakel в JEDI Windows API Library.

Небольшой пример демонстрирует итоговый код. Delphi 7.

Пример кода

Короткий и элегантный код, не правда ли? Для решения поставленной задачи достаточно опрашивать состояние порта раз-другой в секунду. В принципе, конечно же, лучше сразу открыть порт при старте, а закрыть по завершению.

Последний нюанс — дребезг контактов. «Дребезг контактов — это явление многократного неконтролируемого замыкания и размыкания контактов в моменты их соприкосновения и расхождения». Длятся такие переходные процессы в кнопках около 10-15 миллисекунд. Т.е. с большой вероятностью мы будем получать ложные срабатывания нашего кода, если интервал между проверками будет короче.

Надеюсь, этот пример работы с LPT-портом послужит хорошей демонстрацией того, как во многих случаях легко получить легальный доступ к аппаратуре без написания драйверов или обхода Hardware Abstraction Layer. Не для того этот HAL придумывали, чтобы его обходить.

Доводилось читать о случаях захвата порта спулером печати, но на практике такую ситуацию встретить не удалось. Если кто-нибудь сможет прояснить этот вопрос, я буду рад.

COM

При использовании COM-порта задача обнаружения внешнего события может быть решена ещё проще. Достаточно замыкать/размыкать контакты 7 (RTS) и 8 (CTS) у девятиконтактного разъема (опять ничего не придется паять) и проверять наличие сигнала CTS. Причем опрос можно производить через стандартный CommApi.

Пример кода

Впрочем, этот пример элегантным уже не назовешь, т.к. использование COM-порта дает возможность избавиться от периодического опроса, используя асинхронную работу через WaitCommEvent и WaitForMultipleObjects.

Ниже приведен код примера. Для пояснения сути происходящего код обильно прокомментирован. Но все-таки обращу внимание на некоторые нюансы:

WaitForMultipleObjects ждет бесконечно. Никаких периодических опросов — значит и никакого потребления ресурсов. Всё реализовано на событиях.

Нет необходимости в TerminateThread для принудительного прекращения выполнения потока. Выполнение может быть «культурно» завершено в любой момент. Для этого используется отдельное событие.

Простая реализация неблокирующей задержки для подавления дребезга. Поскольку периодический опрос мы не применяем, то, чтобы избавиться от ложных срабатываний программным путем, нужно подождать несколько десятков миллисекунд, и если состояние за это время не изменилось, то замыкание/размыкание цепи состоялось. В качестве таймера используется WaitableTimer. Обратите внимание на его теоретическую точность.

Ключевой метод

Полный код примера приведен в прилагаемом к статье архиве.

Списоклитературы

JEDI Windows API Library http://members.chello.nl/m.vanbrakel2/win32api.zip

Parallel Port Central http://www.lvr.com/parport.htm

Serial Port Central http://www.lvr.com/serport.htm

Письмо в журнал «Cooler» о прямом доступе к LPT http://cooler.irk.ru/cl190902.html