用WindowsAPI設(shè)計(jì)多線程的串行通信ActiveX控件

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。

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控件簡單易用，但由于其對串口設(shè)備的封裝及調(diào)用方式的局限性，不能靈活方便地對串口設(shè)備進(jìn)行控制。而通過Windows API則可以實(shí)現(xiàn)對串口設(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。

本文以一臺工業(yè)控制PC機(jī)與多臺基于單片機(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)用程序通過對串行通信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)是對串口的操作如對文件操作一樣，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，用于完成后臺計(jì)算、打印和其它一些沒有必要強(qiáng)迫用戶來等待的任務(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

應(yīng)用AfxBeginThread函數(shù)來啟動一個(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(jìn)行通信，最簡單的辦法是通過全局變量，因?yàn)檫M(jìn)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(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。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的值來決定是結(jié)束該線程還是給主線程發(fā)消息。

(2)通過參數(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相同的全局對象和共享資源，它提供了程序設(shè)計(jì)的簡捷性和便利性，提高了對信息處理的并發(fā)度。但如果不妥善處理好線程的并發(fā)問題，也會帶來數(shù)據(jù)的錯(cuò)誤或是資源的死鎖。為了避免這些問題發(fā)生，線程在使用共享資源或?qū)ο笄氨仨毇@得一個(gè)約束訪問同步對象的權(quán)力，也就是通過同步的機(jī)制來控制這種權(quán)力的使用。線程間的同步多種方法。

（1）臨界區(qū)

臨界區(qū)是通過多個(gè)線程的串行化來訪問公共資源或一段代碼。如：

InitializeCriticalSection(&(port->Lm_csCommunication Sync))；

//初始化臨界區(qū)對象

EnterCriticalSection(&prot->m_csCommunicationSyne)；

//使調(diào)用線程等待得臨界區(qū)對象并在獲得擁有權(quán)時(shí)返回

Do

{

if(!bReceiveSuccess) //訪問全局變量

{

LeaveCriticalSection(&port->m_csCommunicationSync);

//釋放對臨界區(qū)對象的擁有權(quán)

//其它處理代碼

}

}

(2)事件

事件用來通知線程有一些事件已經(jīng)發(fā)生，比較適合于信號控制。事件有手動復(fù)位和自動復(fù)位兩種。手動復(fù)位事件是在應(yīng)用程序或系統(tǒng)后臺控制不改變它的信號狀態(tài)。當(dāng)手動復(fù)位事件處于有信號狀態(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)自動復(fù)位事件處于有信號狀態(tài)時(shí)，只有一個(gè)等待線程被激活，并且事件將復(fù)位成無信號，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