作者：清華大學電子工程系（100084）齊 文 王勇前 曹志剛 來源：《電子技術應用》 摘要：提出多線程工控制序中最適宜采用工作者線程和事件同步方式，并給出了一個通用的工控程序框架。 關鍵詞：多線程 同步 事件 多線程技術的引入，不僅可以挖掘潛在的cpu空閑時間，而且還可以提高應用程序的瓜速度，其優(yōu)點在有多個任務需要完成、有巨大數(shù)據(jù)流量的程序中反映得尤為明顯。而隨著visual c++的引入，其靈活的線程實現(xiàn)機制使得程序員從繁瑣的windows編程中解脫出來。關于多線程基本機理和實現(xiàn)方法近年來有許多文章介紹，這里不再贅述。本文將側重于比較在工控程序中采用各種線程類型和同步方法的優(yōu)劣，并給出一個實用的、有較廣適應性的程序主體框架。 1 各種線程類型和同步方法 1.1 線程類型 visual c++中線程分為工作者線程（worker thread）和用戶界面線程（user interface thread）兩大類。 用戶界面線程的特點是擁有單獨的消息隊列，可以具有自己的窗口界面，能夠對事件和用戶輸入做出響應，具體實現(xiàn)時由cwinthread派生出一個類。但其缺點是當需要停止或撤銷當前正在運行的線程而向其發(fā)送中止消息后，只有在消息隊列中排在前面的消息被一一處理完之后，線程才能接受中止消息并停止當前工作，這對cpu是一種浪費，在對實時性要求較高的工控程序中是不可容忍的。 工作者線程選用于處理后臺任務，而不影響用戶對應用程序的使用。工作者線程僅僅由一個函數(shù)體實現(xiàn)，其實現(xiàn)簡單，便 于編程者控制，與事件同步方法相配合能對中止消息做出較快反應。 1.2 同步方法 在多線程應用程序中，兩個或更多的線程同時訪問相同數(shù)據(jù)會導致不可預知的結果，因此保持線程間的同步是一個不可或缺的環(huán)節(jié)。visual c++提供了四種同步方法：臨界區(qū)（critial section）、信號燈（semaphore）、互斥量（mutex）和事件（event）。 其中采用臨界區(qū)、信號燈或互斥量進行同步時，線程間的同步過程由操作系統(tǒng)完全控制，系統(tǒng)僅僅防止多個線程對同一資源的同時使用，而相同優(yōu)先級的線程對同一資源的使用順序是編程者無法控制的。而在一般工控系統(tǒng)中，當主控臺下方設備數(shù)據(jù)變化時，應能及時中止當前的計算（如果當前計算未完成的話）并根據(jù)新的數(shù)據(jù)開始新一輪的計算，因而需求各線程對所處理的數(shù)據(jù)有一定的操作次序。 事件同步是通過鈄事件自身設置為有信號或無信號來通知其它線程某一操作已完成或尚款完成，其設置可由編程人員手工完成，適合于工控程序應用。盡管事件同步方式平均效率比上面三種方式稍低，但在工控程序應用中相對于因數(shù)據(jù)未能及時更新而導致大量的無用計算及其對實時性的損害來講，這是非常值得的。 下面介紹的是筆者參與某‘九五’預研項目中所設計的主控臺程序的基本框架，這個程序框架應能適用于大多數(shù)工控系統(tǒng)的主控程序。 2 軟件框架 一般工控系統(tǒng)的主控部分通常所必須完成的兩件事是：（1）通過通信端口與下端設備通信，接收下端設備傳來的數(shù)據(jù)或向下端設備發(fā)送指令；（2）對下端設備所傳數(shù)據(jù)進行處理。 與之相對應，該軟件具有一個主線程和兩個子線程，其中一個子線程為通信線程，另一個為計算線程。主線程是windows下每個應用程序都具備的，負責線程間的同步、向計算線程和通信線程傳遞參數(shù)、管理人機界面、接收用戶輸入、數(shù)據(jù)庫的操作和管理等功能。能信線程通過通信端口（可以是串口、并口或網(wǎng)絡接口等）負責與下端的設備進行通信并交換數(shù)據(jù)，當存在多級控制結構時，還可用來與更高一級的控制設備進行通信并向上傳遞數(shù)據(jù)。計