??? 摘? 要: 介紹了利用VC++6.0實現基于Window API的多線程串行通信ActiveX控件的設計方法,并給出主要的通信程序代碼。?
??? 關鍵詞: ActiveX? Windows API? 串行通信? 多線程
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??? 串行通信是計算機之間及計算機與數字化儀器和設備的一種重要通信手段,是實現工業監控的一種主要方式。Windows下的串行通信主要有兩種方法:利用VB的MSCOMM控件和利用Windows API。MSCOMM控件簡單易用,但由于其對串口設備的封裝及調用方式的局限性,不能靈活方便地對串口設備進行控制。而通過Windows API則可以實現對串口設備的完全控制,并且可以提供多線程的通信機制。?
??? 在復雜應用中,通信通常在后臺完成,需要采用多線程技術。一個多線程的應用程序實際上是在其內部實現了多任務擴展,為代碼賦予了并行執行的特性,適于執行一些實時性或隨機性很強的操作,也有利于提高CPU的利用率,加快通信程序的信息處理速度。?
??? 本文以一臺工業控制PC機與多臺基于單片機的智能控制單元進行串行通信為實例。PC機和各智能控制單元通過RS485總線互聯。由于RS485的通信方式是半雙工的,只能由作為主節點的PC機依次輪詢網絡上的各智能控制單元子節點。每次通信都是由PC機通過串口向智能控制單元發布命令,智能控制單元在接收到正確的命令后做出應答。?
??? 系統的主節點應用程序是用VB6.0編寫的,為了既能提供多線程的串行通信機制,又可使應用程序易于實現串行通信功能,利用VC++6.0開發基于Window API的多線程串行通信ActiveX控件。主節點的應用程序通過對串行通信ActiveX控件的調用完成與各子節點的通信。?
1 創建ActiveX控件JinRiComm.OCX?
??? VC++6.0和MFC是創建ActiveX控件的強大而又靈活的工具。JinRiComm控件創建步驟簡單概述如下:?
??? (1)用MFC ActiveX ControlWizard生成ActiveX控件工程,命名為JinRiComm。?
??? (2)打開ClassWizard窗口,選擇Automation標簽,單擊“Add Property”按鈕,命名新的屬性。單擊“Add Method”按鈕,命名新的方法。選擇ActiveX Event標簽,單擊“Add Event”按鈕,命名新的事件。?
??? (3) 向控件工程中添加類CSerialPort,為該類添加成員變量和成員函數,該類將完成串行通信工作。?
2 串口通信的基本編程?
??? 用Windows API函數實現串行通信,其特點是對串口的操作如對文件操作一樣,打開和關閉串行設備與打開和關閉文件使用相同的函數。?
??? (1) 打開串口?
??? m_hComm = CreateFile(szPort, GENERIC_READ | GENERIC_WRITE, 0,?? NULL, OPEN_EXISTING, FILE_FLAG_OVERLAPPED, 0);???? ?
??? (2) 獲取當前通信信息,設置通信設備?
??? GetCommState(m_hComm, &m_dcb);?
??? SetCommState(m_hComm, &m_dcb);?
??? (3) 讀、寫串口?
??? bResult=ReadFile(port->m_hComm, &RXBuff, 1, &BytesRead, port->m_ov);?
??? bResult=WriteFile(port->m_hComm,&(port->m_Byte)[i],1, &BytesSent, &port->m_ov);?
??? (4) 關閉串口?
??? CloseHandle(m_hComm);?
3 設計程序中的線程?
??? MFC執行兩種類型的線程:用戶界面線程和工作線程。前者用來處理用戶輸入,響應由用戶產生的事件和消息。后者不處理窗口消息,用于完成后臺計算、打印和其它一些沒有必要強迫用戶來等待的任務。在本程序中,用戶界面線程就是程序的主線程,另外再添加兩個工作線程:通信線程和延時線程。它們的功能介紹如表1所示。?
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??? 應用AfxBeginThread函數來啟動一個工作線程,用法如下:?
??? CWinThread* AfxBeginThread(AFX_THREADPROC pfnThreadProc,LPVOID pParam,int nPriority=THREAD_PRIORITY_NORMAL, UINT nStackSize = 0, DWORD dwCreateFlags = 0, LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs = NULL )?
??? 在啟動一個工作線程之前,必須為線程編寫一個全局的線程函數。這個線程函數接受一個32位的LPVOID作為參數,返回一個UINT,線程函數的結構為:?
??? UINT ThreadUFunction(LPVOID pParam )?
??? {?
??? //線程處理代碼?
??? return 0;?
??? }?
??? 終止線程有兩種途徑:當線程函數返回時,線程終止;線程函數也可以在內部調用AfxEndThread函數來終止自己。?
??? 程序流程圖如圖1所示。?
?
?
4 線程間的通信?
??? (1) 通過全局變量??? ?
??? 主線程可以采用多種方式與工作線程進行通信,最簡單的辦法是通過全局變量,因為進程中的所有線程都可以訪問所有的全局變量。如:定義全局變量bReceiveSuccess,它表示是否收到了正確的響應。在主線程向串口寫數據之后它被置為FALSE,然后延時線程啟動。當系統收到正確的響應后,bReceiveSuccess被主線程改為TRUE。延時線程根據bReceiveSuccess的值來決定是結束該線程還是給主線程發消息。?
??? (2) 通過參數?
??? 主線程可以向工作線程傳遞一個4字節的參數,一種使用該參數的常見方式是傳遞一個指針,它指向這個線程的父類。如:?
UINT CSerialPort::CommThread(LPVOID pParam)?
{?
??? CSerialPort *port=(CSerialPort*)pParam; //取得串口類指針?
??????????????????????????????? ?? //線程處理代碼?
}?
??? (3) 通過消息?
??? 工作線程獲得主線程的窗口句柄,則可以給主線程發送消息。如:?
??? 通信線程通知主線程,串口接收到了數據?
??? ::PostMessage((port->m_pOwner)->m_hWnd, WM_COMM_RXCHAR,(WPARAM) RXBuff, (LPARAM) port->m_nPortNr);?
5 線程的同步?
??? 多線程的優點之一是所有線程都可以訪問相同的全局對象和共享資源,它提供了程序設計的簡捷性和便利性,提高了對信息處理的并發度。但如果不妥善處理好線程的并發問題,也會帶來數據的錯誤或是資源的死鎖。為了避免這些問題發生,線程在使用共享資源或對象前必須獲得一個約束訪問同步對象的權力,也就是通過同步的機制來控制這種權力的使用。線程間的同步有多種方法。?
??? (1) 臨界區?
??? 臨界區是通過對多個線程的串行化來訪問公共資源或一段代碼。如:?
??? InitializeCriticalSection(&(port->m_csCommunicationSync)); //初始化臨界區對象?
??? EnterCriticalSection(&port->m_csCommunicationSync);?
??? //使調用線程等待獲得臨界區對象并在獲得擁有權時返回?
Do?
{?
??? if(!bReceiveSuccess)????????? //訪問全局變量?
??? {?????????????????????????????????? ?
??? LeaveCriticalSection(&port->m_csCommunicationSync);?
??? //釋放對臨界區對象的擁有權?
??? //其它處理代碼?
??? }?
}?
??? (2) 事件?
??? 事件用來通知線程有一些事件已經發生,比較適合于信號控制。事件有手動復位和自動復位兩種。手動復位事件是在應用程序或系統后臺控制下改變它的信號狀態。當手動復位事件處于有信號狀態時,所有等待該事件的線程都被激活,事件保留有信號狀態直到被一個應用程序復位為止。當一個自動復位事件處于有信號狀態時,只有一個等待線程會被激活,并且事件將復位成無信號,其它所有等待著的線程仍將保持掛起狀態。?
??? 定義3個事件:?
??? m_hEventArray[0] = m_hShutdownEvent;?//結束通信線程事件?
??? m_hEventArray[1] = m_ov.hEvent;???? //讀事件?
??? m_hEventArray[2] = m_hWriteEvent;?? ???? //寫事件?
??? 在通信線程的線程函數CommThread中等待3個事件的發生?
??? Event=WaitForMultipleObjects(3,port->m_hEventArray, FALSE, INFINITE);?
switch (Event)?
{?
??? case 0: //結束通信線程事件?
??? {?
??? port->m_bThreadAlive = FALSE;?
??? AfxEndThread(100);//結束通信線程?
??? break;?
??? }?
??? case 1:???? //讀事件 ?? ?
??? {?
??? GetCommMask(port->m_hComm, &CommEvent);?
??? if (CommEvent & EV_RXCHAR)?
??? ReceiveChar(port, comstat);//從串口讀數?
??? break;?
??? } ?
??? case 2:???? //寫事件?
??? {?
??? WriteChar(port);??????? //向窗口寫數?
??? break;?
??? }?
} // end switch?
參考文獻?
1 Visual C++6.0 Online Help [M]?
2 (美)本內特(Bennett,D.)著,徐 軍譯.Visual C++5開發人員指南.北京:機械工業出版社,1998.6