Serielles Plug-and-Play

Reichlich unterdokumentiert ist die Möglichkeit, dass sich serielle Geräte per Plug-and-Play melden können. Wer ein externes Modem benutzt(e), wird sicherlich festgestellt haben, dass Windows „auf magische Weise“ das angeschlossene Kistchen richtig erkennt und einrichtet.

Hier ist Serielles Plug-and-Play im Spiel.

Auch die parallele Schnittstelle kennt Plug-and-Play (womit Windows Parallelport-Drucker erkennt), aber dies ist für den Mikrocontroller-Einsatz weniger interessant.

Funktionsprinzip

Das Serielle Plug-and-Play funktioniert nicht wie bei USB beim Anstecken!!

Sondern:

beim Start von Windows (bzw. Linux)
bei explizit angewiesener Neue-Hardware-Suche (bspw. im Geräte-Manager)

Voraussetzungen, mikrocontroller-seitig

Es wird benötigt:

Die Hardware-Handshakeleitung RTS zum Mikrocontroller
Die Leitung DTR zum Mikrocontroller
Für Hardware-Handshake die Leitung CTS vom Mikrocontroller, sonst mit RTS gebrückt
Möglichst eine Verbindung zwischen DTR, DSR und DCD
Die Möglichkeit, mit 1200 Baud und 7 Datenbits (ohne Paritätsbit) zu senden

Während man RTS und CTS zweckmäßigerweise über die beiden „noch freien“ Pegelumsetzer eines MAX232 schickt, behilft man sich für DTR mit einem Vorwiderstand und einer Z-Diode. Unter Umständen verbindet man DTR mit RESET über eine Koppelkapazität. Beim MSP430 ist das sogar zweckmäßig, für den Bootloader.

Der Bereitschaftsmodus für das Senden der PnP-ID beginnt mit der L-H-Flanke von DTR. Nach 200 ms müsste RTS aktiv werden. Dann muss sofort die PnP-ID gesendet werden:

Beispielhafte Meldungs-Bytes
PnP-Start	28	"("
PnP-Revision	01,24	PnP-Version 1.0 (??)
EISA-ID	4D,44,43	"MDC", 3-stellig, müsste beantragt werden! Kostet (in den USA) nichts.
Produkt-ID	30,32,38,38	"0288", beliebig, 4-stellig, hexadezimal (Großbuchstaben) erlaubt
Seriennummer	5C,30,30,33,31,34,31,35,39	"\\00314159" (beliebig, nur der Backslash muss am Anfang stehen)
Geräteklasse	5C,4D,4F,44,45,4D	"\\MODEM" (sollte, muss aber nicht zum `class`-Eintrag der INF-Datei passen)
Geräte-ID	5C,4D,44,43,30,31,34,34,2C,41,54,4D,30,30,39,36	"\\MDC0144,ATM0096" (irgendetwas, unter Windows irrelevant)
Anzeigetext	5C,5A,49,50,20,32,38,38	"\\ZIP 288" – Dies wird unter Windows angezeigt, bis die INF-Datei (s.u.) den String liefert
Prüfsumme	43,34	"C4" Prüfsumme (modulo 256), alles inklusive PnP-Start und PnP-Ende, exklusive Prüfsumme selbst
PnP-Ende	29	")"

Mit 1200 Baud, 7 Datenbits, keine Parität, 1 Stoppbit. Wenn man mit 2 Stoppbit sendet, ist man auf der sicheren Seite.

Danach kann der Mikrocontroller eine andere Baudrate benutzen.

Voraussetzungen, PC-seitig

Damit nicht ein hässliches Fragezeichen im Geräte-Manager stehen bleibt, benötigt man eine passende INF-Datei. Die Matching-ID zum o.g. Beispiel wäre SERENUM\MDC0288.

Eine passende minimalistische INF-Datei sieht so aus:

[Version]
Signature="$Chicago$"
Class=TMC
ClassGuid={A9FDBB24-128A-11d5-9961-00108335E361}
Provider=%hs%

[ClassInstall32]
AddReg=ClassAddReg

[ClassAddReg]
HKR,,,,%DevClassName%
HKR,,Icon,,-5

[Manufacturer]
%hs%=TMC,NTamd64

[TMC]
%DESC%=Install,SERENUM\MDC0288

[ControlFlags]
ExcludeFromSelect=*

[Install.Services]
AddService=,2

[Strings]
DevClassName="Test and Measurement Devices"
DESC="Simple Network Analyzer (AD9834 + AD8302, for Piezo measurement, PT-PIESA, TU Chemnitz)"
hs="haftmann#software"

[Strings.0407]
DevClassName="Messgeräte"
DESC="Einfacher Netzwerkanalysator (AD9834 + AD8302, Piezo-Messung, PT-PIESA, TU Chemnitz)"

Diese INF-Datei:

generiert eine neue Geräteklasse namens TMC (Test&Measurement class).
Da man es meistens mit Messgeräten zu tun hat, bietet es sich an, überall die gleiche Klasse mit der gleichen GUID zu verwenden.
Die o.a. GUID ist von der IVI Foundation für USBTMC vorgeschlagen worden, allerdings ist die Beschränkung auf USB sowie die Verwendung des USB-Logos für derartige Geräte nicht sinnvoll sowie von Microsoft abgelehnt.
- Die Geräteklasse bekommt mit –5 als Icon eine Einsteckkarte (wie bei Netzwerkadapter).
  Normalerweise würde man mit HKR,, Installer32,, "class_install_dll,entrypoint" einen Symbol-Lieferant installieren und eine positive Icon-ID angeben. Erscheint mir aber erst mal Overkill.
Verbindet die gefundene ID mit einem Beschreibungstext sowie keinem Dienst (die 2 macht's!) Die Angabe ,NTamd64 darüber ist erforderlich, damit's auch unter 64-Bit-Windows läuft.
- Will man einen Dienst einrichten, wird man das wohl im User Mode tun. Also ServiceType=0x10. Der Dienst ist eine EXE mit einem gesonderten Einsprungpunkt. Genaueres steht hier bei CodeProject.
Liefert Texte für den Geräte-Manager in verschiedenen Sprachen.
- Sind verschiedene Codepages beteiligt, muss die INF-Datei in UTF-16 vorliegen. Windows 98/Me benutzt leider nur den [Strings]-Abschnitt und kann kein UTF-16.

Somit steht das angeschlossene serielle Gerät fein säuberlich im Geräte-Manager.

Eine INF-Datei muss genau genommen noch via .CAT-Datei zertifiziert werden, damit diese sich ohne lästige Warnungen oder gar Verbote installieren lässt.

Ungelöst ist noch:

Eine Möglichkeit des User-Mode-Programms, die COM-Portnummer herauszufinden, am besten mit SetupDi-Funktionen