基于VC_的多线程技术在串行通信中的应用.doc

本文由zzp105贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 学界 气象、 防雷、 通信、 通讯与电子 基于 VC+ 的多线程技术在串行通信中的应用 胡晓晖 摘 1 周卫星 薛云 要： 介绍了 BD30AV 视音频延时器的主要功能以及 Visual C+中的多线程技术， 并采用控件 Mscomm 实现了 BD30AV 视音频延时 器与 PC 之间串行通信。 关键词： BD30AV 视音频延时器； 串行通信； 多线程； Visual C+ 1 BD30AV 视音频延时器 BD30AV 视音频延时器系列产品适用于各类电视台的播 制作、 现场传送和各级有线网络传输等部门， 以及各级数字 出、 电视和数字卫星的网络运营商和服务提供商等。它被广泛应用 于卫星转播及现场直播等场合，以确保播出信号的安全性、 可 稳定性。 靠性、 BD30AV 视音频同步延时器是一个具有高品质、 宽频带时 基校正和帧同步功能的延时器， 它的延时时间可由 0 到 180 秒 逐帧步进调整 （原厂标准配置延时时间为 30 秒） 。可兼容全部 的嵌入、 数字和模拟视音频接口输入、 （包括： 输出 数字嵌入式 视音频信号、 数字 SDI 视频、 模拟复合视频信号， 及数字 AES/ EBU 音频、模拟立体声平衡 XLR 音频信号的任意信号接口的 ） 内置 32 比特全数字 DSP 芯片处理和 10Bits 高指 输入/输出 ， 标、 宽频带时基校正和帧同步， 内置高品质的视音频信号数/模、 模/数互相转换功能， 能进行优秀的自动增益控制 AGC 和 CGC 功能及高品质的颜色调整， 也提供了标准的 RS-232 遥控协议 接口， 方便与外部控制系统或计算机相连。 本文在 VC+的平台上， 通过 RS232 串行通信接口， 实现了 用微机来控制多个 BD30AV, 使其能实现对多个电视频道的控 制。 （BD30AV 系统连接框图如图 1 所示 ） 2 BD30AV 系统 0x02,送行相位数据。data0= 0,38&204,255 0x03,送 SC 相位数据。 data0= 0,255 0x04,送锁相 （GenLock 信息。data0= 0,1(0=Int;1=Auto) ） 0x05,送 AGC 信息。data0=0,1 (0=Off;1=On) 0x06,送亮度延时数据。data0=0,15 0x07,送对比度数据。 data0=0,228 0x08,送色度增益数据。 data0=0,228 0x09,送亮度增益数据。 data0=0,228 0x10,送视频模式(TV/VCR)信息。data0=0,1,2(0=TV;1= VCR;2=Auto) 0x11,送音频偏置数据。data0=0,48 “重载默认值” 信息。 data0= Y Y( =Load Defult) 0x12,送 0x13,送 Bypass 信息。data0=0,1(1=Bypass,0=Cancel By pass) 0x14,送 Spare 信息。data0=0,1(1=Spare;0=Cancel Spare) 0x15,保留 0x16,保留 0x17,保留 0x18,保留 0x19 保留 数据内容： data0,data1,data2. 检验和： 数据包长度信息 + 命令标志符 (2 字节) 格式： 0xAA+ 数据包长度信息+ 命令标志符+ data0+data1+da ta2+.+ 检验和 4 VC+对于多线程的支持 在很多工业控制系统中，常通过扩展串口连接多个外 设， 因各外设发送数据的重复频率不同， 而且要求后台实时 无差错捕捉、 采集、 处理、 记录各端口数据， 这就需要在自定 义的串行通信类中创建端口监视线程， 以便在指定的事件发 生时向相关的窗口发送通知消息。 在 VC+6.0 下， MFC 应用程序的线程由 CWinThread 对 象表示。 Win 32 区分两种不同类型的线程， 一种是用户界面 线程 UI User Interface Thread ,它包含消息循环或消息泵， （ ） 用于处理接收到的消息； 另一种是工作线程 （Work Thread ， ） 它没有消息循环， 用于执行后台任务。用于监视串口事件的 线程即为工作线程。 程序一般不需要直接创建 CWinThread 对象，通过调用 AfxBeginThread( )函数就会自动创建一个 CWinThread 对象， 从而开始一个进程。创建上述的两种线程都利用AfxBeginThread ( )函数。 线程的终止取决于下列事件之一： 线程函数返回； 线程调 用 ExitThread ( ) 退出；异常情况下用线程的句柄调用 Termi 图 1 BD30AV 系统连接框图 3 BD30AV 通信协议 数据头：0xAA 数据包长度信息：LENGTH = n, （n=6 ） 命令标志符： 0x01,送延时数据。 data0= 0,7；data1= 0,24 1 本项目受广东省科技计划工业攻关项目资助，项目编号：2008B010200042 ，2009B010800051 ，2009B010900056 58 广东科技 2010.1 总第 229 期 气象、 防雷、 通信、 通讯与电子 学界 nateThread( )退出； 线程所属的进程被终止。 工作者线程倾向于琐碎的处理， 用户界面线程则具有自己 的界面而且实际上类似于运行其他应用程序。多线程的实现可 以使得各端口独立， 准确地实现串行通信， 使串口通信具有更 广泛的灵活性与严格性， 且充分利用了 CPU 时间。 本系统中， 计 算机通过串口循环扫描多台 BD30AV， 以提供给工作人员需查 后 询和监控的各个电视台的信息。前者通过工作者线程实现， 者则需通过用户界面线程显示， 如两者没有处理好很容易引起 死机的现象。 Cmutex： 互斥量对象， 一个时刻至多只允许一个线程访问 某资源， 未被占用时处于有信号状态， 可以实现对共享资源的 互斥访问。 CEvent： 事件对象， 用于使一个线程通知其他线程某一事 件的发生， 所以它也可以用来封锁对某一资源的访问， 直到线 程释放资源使其成为有信号状态。适用于某一线程等待某事件 发生才能执行的场合。 CCriticalSection： 临界区对象， 将一段代码置入临界区， 只 允许最多一个线程进入执行这段代码。一个临界区仅在创建它 的进程中有效。 5 MScomm 控件 VC+是可视化面向对象的编程环境，提供了串行通信 ActiveX 控件 MSCOMM， 可以真正把串口看作一个对象。 该控件 的相应文件是 MSCOMM32.OCX，它提供了一系列标准通信命 令的使用接口， 利用它可以建立与串口的连接， 并可以通过串 口连接到其他通信设备 （如调制解调器） 发出命令， ， 交换数据 MSCOMM 控件 以及监视和响应串行连接中发生的事件和错误。 提供了两种处理通信的方式： （1 事件驱动方式。 ） 当通信事件发生时， MSCOMM 控件会触 发 OnComm 事件，调用者可以捕获该事件，通过检查其 Com mEvent 属性便可确认发生的是哪种事件或错误， 从而进行相应 可靠性高。 的处理。这种方法的优点是响应及时、 （2 查询方式。在程序的每个关键功能之后， ） 可以通过检查 CommEvent 属性的值来查询事件和错误。 在使用 MSCOMM 控件时， 个 MSCOMM 控件只能同时对 1 那么必 应 1 个串口。如果应用程序需要访问和控件多个串口， MSCOMM 控件只对应 须使用多个 MSCOMM 控件。在 VC+中， 着 1 个 C+类-CMSComm。由于 MSCOMM 控件本身没有提供 （ 成员函数外， 其他的函数 方法， 所以 CMSComm 类除了 Create ） 都是 Get/Set 函数对， 用来获取或设置控件的属性。 MSCOMM 控 用来向调用者通知有通信事件发 件也只有 1 个 OnComm 事件， 生。MSCOMM 控件有许多属性， 限于篇幅只给出几个较为重要 和常用的属性。如 CommPort： 通信端口号； Settings： 以字符串形 奇偶校验、 数据位； PortOpen： 通信端口的状 式表示的波特率、 态，打开或是关闭； Input：接收数据； Output：发送数据； Input Mode： 接收数据的类型： 为文本； 为二进制。 0 1 6.2 等待函数 Win32 API 提供了能使线程阻塞其自身执行的等待函数， 等待其监视的对象产生一定的信号才停止阻塞， 继续线程的执 行。 其意义是通过暂时挂起线程减少对 CPU 资源的占用。 在某 些大型监控系统中，串口通信只是其中事务处理的一部分， 所 以必须考虑程序执行效率问题， 当串口初始化完毕后， 就使其 处于等待通信事件的状态， 减少消耗的 CPU 时间， 提高程序运 行效率。 常用的等待函数是 WaitForSingleObject( )和 WaitForMulti pleObjects( )， 前者可监测单个同步对象， 后者可同时监测多个 同步对象。 7 小结 本程序利用 MSCOMM 控件及多线程技术实现了对于多个 电视频道的实时控制。其界面如图 2 所示。当鼠标点击选中的 频道变成黄绿色时， 可观察该频道的控制参数， 也可进行参数 调节，同时，后台线程可按设定时间周期性扫描。本程序在 VC+6.0 下编译通过， 且运行良好。 6 多线程在串口通信中的应用 6.1 串口通信对线程同步的要求 因为同一进程的所有线程共享进程的虚拟地址空间， 而在 Windows 9X/NT 系统下线程是汇编级中断，所以有可能多个线 程同时访问同一个对象。这些对象可能是全局变量， MFC 的对 MFC 的 API 等。串口通信的几个特点决定了必须采用措施 象、 来同步线程的执行。 串口通信中， 对于每个串口对象， 只有一个缓冲区， 发送和 接收都要用到， 必须建立起同步机制， 使得在一个时候只能进 行一种操作， 否则通信就会出错。 进行串口通信处理的不同线程之间需要协调运行。如果一 个线程必须等待另一个线程结束才能运行， 则应该挂起该线程 以减少对 CPU 资源的占用，通过另一进程完成后发出的信号 (线程间通信)来激活。 VC+提供了同步对象来协调多线程的并行，常用的有以 下几种： CSemaphore： 信号灯对象， 允许一定数目的线程访问某个 共享资源， 常用来控制访问共享资源的线程数量。 图 2 程序