用WindowsAPI設(shè)計(jì)多線程的串行通信ActiveX控件
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串行通信ActiveX控件的設(shè)計(jì)方法，并給出主要的通信程序代碼。
本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201612/332845.htm串行通信 多線程
串行通信是計(jì)算機(jī)之間及計(jì)算機(jī)及數(shù)字化儀器和設(shè)備的一種重要通信手段，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)監(jiān)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(jiǎn)單易用，但由于其對(duì)串口設(shè)備的封裝及調(diào)用方式的局限性，不能靈活方便地對(duì)串口設(shè)備進(jìn)行控制。而通過(guò)Windows API則可以實(shí)現(xiàn)對(duì)串口設(shè)備的完全控制，并且可以提供多線程的通信機(jī)制。
在復(fù)雜應(yīng)用中，通信通常在后臺(tái)完成，需要采用多線程技術(shù)。一個(gè)多線程的應(yīng)用程序?qū)嶋H上是在其內(nèi)部實(shí)現(xiàn)了多任務(wù)擴(kuò)展，為代碼賦予了并行執(zhí)行的特性，適于執(zhí)行一些實(shí)時(shí)性或隨機(jī)性很強(qiáng)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(tái)工業(yè)控制PC機(jī)與多臺(tái)基于單片機(jī)的智能控制單片進(jìn)行串行通信為實(shí)例。PC機(jī)和各智能控制單元通過(guò)RS485總線互聯(lián)。由于RS485的通信方式是半雙工的，只能由作為主節(jié)點(diǎn)的PC機(jī)依次輪詢網(wǎng)絡(luò)上的各智能控制單元子節(jié)點(diǎn)。每次通信都是由PC機(jī)通過(guò)串口向智能控制單元發(fā)布命令，智能控制單元在接收到正確的命令后做出應(yīng)答。
系統(tǒng)的主節(jié)點(diǎn)應(yīng)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(jī)制，又可使應(yīng)用程序易于實(shí)現(xiàn)串行通信功能，利用VC++6.0開發(fā)基于Window API的多線程串行通信ActiveX控件。主節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用程序通過(guò)對(duì)串行通信ActiveX控件的調(diào)用完成與各子節(jié)點(diǎn)的通信。
1 創(chuàng)建ActiveX控件JinRiComm.OCX
VGC++6.0和MFC是健建ActiveX控件的強(qiáng)大而又靈活的工具。JinRiComm控件創(chuàng)建步驟簡(jiǎn)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(biāo)簽，單擊“Add Property”按鈕，命名新的屬性。單擊“AddMethod”按鈕，命名新的方法。選擇ActiveX Event標(biāo)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(shù)，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(shù)實(shí)現(xiàn)串行通信，其特點(diǎn)是對(duì)串口的操作如對(duì)文件操作一樣，打開和關(guān)閉串行設(shè)備與打開和關(guān)閉文件使用相同的函數(shù)。
（1）打開串口
m_hComm=CreateFile(szPort，GENERIC_READ |GENERIC_WRITE，0，NULL， OPEN_EXISTING，F(xiàn)ILE_FLAG_OVERLAPPED，0)；
（2）獲取當(dāng)前通信信息，設(shè)備通信設(shè)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(guān)閉串口
CloseHandle (m_hComm)；
3 設(shè)計(jì)程序中的線程
MFC執(zhí)行兩種類型的線程：用戶界面線程和工作線程。前者用來(lái)處理用戶輸入，響應(yīng)由用戶產(chǎn)生的事件和消息。后者不處理窗口消息，用于完成后臺(tái)計(jì)算、打印和其它一些沒(méi)有必要強(qiáng)迫用戶來(lái)等待的任務(wù)。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(gè)工作線程：通信線程和延時(shí)線程。它們的功能介紹如表1所示。
表1
| 線程名稱 | 主要功能 | 線程函數(shù) |
| 主線程 | 響應(yīng)用戶對(duì)控件的調(diào)用（設(shè)置控件屬性和調(diào)用控制方法）；初始化串口；處理通信線程接收到的數(shù)據(jù)，并通知用戶（觸發(fā)控件消息）；通知通信線程向串口寫數(shù)據(jù)。 | |
| 通信線程 | 在主線程初始化串口后被創(chuàng)建。CommThread函數(shù)進(jìn)入死循環(huán)，線程一直監(jiān)視串口事件，當(dāng)讀串口事件發(fā)生，讀取串口接收到的數(shù)據(jù)，向主線程發(fā)自定義消息WM_COMM_RXCHAR，通知主線程處理數(shù)據(jù)；收到主線程的寫串口命令時(shí)，將緩存中的數(shù)據(jù)寫到串口。 | CommThread(LPVOID pParam) |
| 延時(shí)線程 | 在主線程向串口寫數(shù)據(jù)之后被創(chuàng)建。如果主線置為真，延時(shí)線程在檢查到其為真后，線程函數(shù)返回；否則會(huì)延時(shí)10ms再判斷一次。如果超過(guò)八規(guī)定時(shí)間仍沒(méi)檢查到其為真，則向主線程發(fā)自定義消息WM_DELAY_TIMEOUT，通知主線程重發(fā)剛才的命令，然后線程函數(shù)返回。 | DelayThread(LPVOID pParam) |
應(yīng)用AfxBeginThread函數(shù)來(lái)啟動(dòng)一個(gè)工作線程，用法如下：
CWinThread* AfxBeginThread(AFX_THREADPROC pfnThreadProc,LPVOID pParam,int nPriority=THREAD_PRIORITY_NORMAL,UINT nStackSize=0,DWORD dwCreateFlage=0,LPSECURITY_ATTRIBUTES lpSecurityAttrs=NULL)
在啟動(dòng)一個(gè)工作線程之前，必須為線程編寫一個(gè)全局的線程函數(shù)。這個(gè)線程函數(shù)接受一個(gè)32位的LPVOID作為參數(shù)，返回一個(gè)UINT，線程函數(shù)的結(jié)構(gòu)為：
UINT ThreadUFunction(LPVOID pParam)
{
//線程處理代碼
return 0;
}
終止線程有兩種途徑：當(dāng)線程函數(shù)返回時(shí)，線程終止；線程函數(shù)也可以在內(nèi)部調(diào)用AfxEndThread函數(shù)來(lái)終止自己。
程序流程圖如圖1所示。
4 線程間的通信
（1）通過(guò)全局變量
主線程可以采用多種方式與工作線程進(jìn)行通信，最簡(jiǎn)單的辦法是通過(guò)全局變量，因?yàn)檫M(jìn)程中的所有線程都可以訪問(wèn)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(yīng)。在主線程向串口寫數(shù)據(jù)之后它被置為FALSE，然后延時(shí)線程啟動(dòng)。當(dāng)系統(tǒng)收到正確的響應(yīng)后，bReceiveSuccess被主線程改為TRUE。延時(shí)線程根據(jù)bReceiveSuccess的值來(lái)決定是結(jié)束該線程還是給主線程發(fā)消息。
(2)通過(guò)參數(shù)
主線程可以向工作線程傳遞一個(gè)4字節(jié)的參數(shù)，一種使用該參數(shù)的常見方式是傳遞一個(gè)指針，它指向這個(gè)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(guò)消息
工作線程獲得主線程的窗口句柄，則可以給主線程發(fā)送消息。如：
通信線程通知主線程，串口接收到了數(shù)據(jù)
：：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(yōu)點(diǎn)之一是所有線程都可以訪問(wèn)相同的全局對(duì)象和共享資源，它提供了程序設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)捷性和便利性，提高了對(duì)信息處理的并發(fā)度。但如果不妥善處理好線程的并發(fā)問(wèn)題，也會(huì)帶來(lái)數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤或是資源的死鎖。為了避免這些問(wèn)題發(fā)生，線程在使用共享資源或?qū)ο笄氨仨毇@得一個(gè)約束訪問(wèn)同步對(duì)象的權(quán)力，也就是通過(guò)同步的機(jī)制來(lái)控制這種權(quán)力的使用。線程間的同步多種方法。
（1）臨界區(qū)
臨界區(qū)是通過(guò)多個(gè)線程的串行化來(lái)訪問(wèn)公共資源或一段代碼。如：
InitializeCriticalSection(&(port->Lm_csCommunication Sync))；
//初始化臨界區(qū)對(duì)象
EnterCriticalSection(&prot->m_csCommunicationSyne)；
//使調(diào)用線程等待得臨界區(qū)對(duì)象并在獲得擁有權(quán)時(shí)返回
Do
{
if(!bReceiveSuccess) //訪問(wèn)全局變量
{
LeaveCriticalSection(&port->m_csCommunicationSync);
//釋放對(duì)臨界區(qū)對(duì)象的擁有權(quán)
//其它處理代碼
}
}
(2)事件
事件用來(lái)通知線程有一些事件已經(jīng)發(fā)生，比較適合于信號(hào)控制。事件有手動(dòng)復(fù)位和自動(dòng)復(fù)位兩種。手動(dòng)復(fù)位事件是在應(yīng)用程序或系統(tǒng)后臺(tái)控制不改變它的信號(hào)狀態(tài)。當(dāng)手動(dòng)復(fù)位事件處于有信號(hào)狀態(tài)時(shí)，所有等待該事件的線程都被激活，事件保留有信號(hào)狀態(tài)直到被一個(gè)應(yīng)用程序復(fù)位為止。當(dāng)一個(gè)自動(dòng)復(fù)位事件處于有信號(hào)狀態(tài)時(shí)，只有一個(gè)等待線程被激活，并且事件將復(fù)位成無(wú)信號(hào)，其它所有等待著的線程仍將保持掛起狀態(tài)。
定義3個(gè)事件：
m_hEventArray[0]=m_hShutdownEvent；
//結(jié)束通過(guò)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(shù)CommThread中等待3個(gè)事件的發(fā)生
Event=WaitForMultipleObjects (3,port ->m_hEventArray,FALSE,INFINITE);
switch (Event)
{
case 0: //結(jié)束通信線程事件
{
port->m_bThreadAlive=FALSE;
AfxEndThread(100);//結(jié)束通信線程
Bread;
}
case 1：//讀事件
{
GetCommMask(port->m_hComm,&CommEvent)；
If (CommEvent & EV_RECHAR)
ReceiveChar(port,comstat); //從串口讀數(shù)
Break；
}
case 2： //寫事件
{
WriteChar(port); //向窗口寫數(shù)
break;
}
}//end switch
評(píng)論