英創(chuàng)信息技術(shù)嵌入式系統(tǒng)通訊線程的C#編程方法

在使用英創(chuàng)ARM9系列嵌入式主板的COM口，CAN口，網(wǎng)口時(shí)，一般會(huì)使用到timer或線程來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收。使用timer控件較為方便，通過InterVal值來設(shè)定調(diào)用間隔，但是靈活性不如線程。并且timer的Tick函數(shù)是并在主線程中，如果Tick函數(shù)中運(yùn)算數(shù)據(jù)過于復(fù)雜，會(huì)導(dǎo)致主線程運(yùn)行變慢，可能導(dǎo)致窗口卡死。使用C#中的線程類，可以非常方便的解決這個(gè)問題，線程卡死，不會(huì)影響到主線程的運(yùn)算，就不會(huì)導(dǎo)致窗口卡死的狀況發(fā)生。

本文將介紹如何使用C#來創(chuàng)建和關(guān)閉線程，并在此基礎(chǔ)上，利用WinCE系統(tǒng)的消息機(jī)制實(shí)現(xiàn)通訊數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)收發(fā)，代替常規(guī)的定時(shí)查詢方法，從而降低了CPU負(fù)載，使嵌入式設(shè)備的整體性能得以提高。

1、線程的應(yīng)用實(shí)例

以下是一個(gè)簡(jiǎn)單的多線程代碼：

using System;
using System.Threading;
namespace thread
{
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
Thread t = new Thread(excute);
t.Start();
while (true) Console.Write('1'); // 主線程循環(huán)輸出1
}
static void excute()
{
while (true) Console.Write('2'); // 線程t循環(huán)輸出2
}
}
}

輸出例子（并不唯一）：12121212121212121212121212121212121212121212121212...

2、線程的使用方法

首先需要添加thread類的引用

using System.Threading;

初始一個(gè)線程類，并設(shè)定它的執(zhí)行函數(shù)，該函數(shù)可以是靜態(tài)函數(shù)，也可以是別的類的成員函數(shù)

Thread t = new Thread(excute);

執(zhí)行start，線程即啟動(dòng)并運(yùn)行它的執(zhí)行函數(shù)，函數(shù)運(yùn)行完畢后，線程自動(dòng)退出

t.Start();

3、線程的數(shù)據(jù)同步

觀察以下代碼：

using System;
using System.Threading;
namespace thread
{
class Program
{
static int i;
static void Main(string[] args)
{
Thread t = new Thread(excute);
t.Start();
excute();
}
static void excute()
{
for (i = 0; i < 5; i++)
{
Console.Write('{0}', i);
}
}
}
}

這個(gè)程序的輸出無法確定，可能是：001234。

這是因?yàn)樵谝粋€(gè)線程在使用一個(gè)變量時(shí)，另外一個(gè)線程也可能同時(shí)在使用。如果希望一個(gè)線程在使用某個(gè)變量時(shí)，禁止其他線程的使用，就需要用到線程鎖lock。

修改代碼為：

using System;
using System.Threading;
namespace thread
{
class Program
{
static readonly object locker = new object();
static int i;
static void Main(string[] args)
{
Thread t = new Thread(excute);
t.Start();
excute();
}
static void excute()
{
lock (locker)
{
for (i = 0; i < 5; i++)
{
Console.Write('{0}', i);
}
}
}
}
}

程序輸出：0123401234。

注意lock的使用，見MSDN的說明：

1、不要鎖定this，即禁止lock(this)
2、不要鎖定類型，如lock (typeof (MyType))
3、不要鎖定字符串，如lock('myLock')
4、最佳做法是定義private或 private static對(duì)象來鎖定

鎖定本身是很快，一個(gè)鎖在堵塞的情況，任務(wù)切換帶來的開銷很低，使用鎖可以有效避免一些數(shù)據(jù)錯(cuò)誤，提高程序穩(wěn)定性。

4、線程的結(jié)束

使用abort可以提前釋放被阻塞的線程，使用join可以等待線程的結(jié)束：

using System;
using System.Threading;
namespace thread
{
class Program
{
static int i;
static void Main(string[] args)
{
Thread t = new Thread(excute);
t.Start();
// t.Abort();
t.Join();
for (i = 6; i < 10; i++)
{
Console.Write('{0}', i);
}
}
static void excute()
{
for (i = 0; i < 5; i++)
{
Console.Write('{0}', i);
}
}
}
}

程序輸出：0123456789。

如果取消Abort的注釋，程序的輸出可能是：6789。

在主線程中關(guān)閉副線程一般步驟為，終止副線程，再等待確認(rèn)該線程退出，在主程序退出的時(shí)間同樣需要執(zhí)行檢測(cè)副線程的關(guān)閉：

t.Abort();
t.Join();

5、帶參數(shù)的線程

有時(shí)候希望在添加的線程中傳入指定的參數(shù)。

最簡(jiǎn)單的辦法是把類封裝在類中，讓線程的執(zhí)行函數(shù)為類的成員函數(shù)，然后通過設(shè)置類的成員變量，執(zhí)行函數(shù)訪問成員變量這樣的辦法來實(shí)現(xiàn)指定執(zhí)行函數(shù)參數(shù)的功能，例程如下：

using System;
using System.Threading;
namespace thread
{
class ThreadClass
{
public int x;
public void excute()
{
while (true) { Console.WriteLine('{0}', x); }
}
}
class Program
{
static void Main(string[] args)
{
ThreadClass TClass1 = new ThreadClass();
TClass1.x = 1;
ThreadClass TClass2 = new ThreadClass();
TClass2.x = 2;
Thread t1 = new Thread(TClass1.excute);
Thread t2 = new Thread(TClass2.excute);
t1.Start();
t2.Start();
}
}
}

還有一個(gè)另外的辦法，使用ParameterizedThreadStart。

C#提供2種委托，ThreadStart和ParameterizedThreadStart，ParameterizedThreadStart允許傳入一個(gè)參數(shù)Object，可以將所需參數(shù)打包后調(diào)用。

注意：wince使用的是.net精簡(jiǎn)庫(kù)，不包含ParameterizedThreadStart，如果在wince下編程，請(qǐng)使用第一種方法。

6、線程的掛起和喚醒

當(dāng)線程創(chuàng)建后，就將占用一定的CPU時(shí)間，可以使用Sleep函數(shù)讓線程放棄一定時(shí)間片，進(jìn)入休眠狀態(tài)，在休眠狀態(tài)下，線程將不再占用CPU時(shí)間，如：

Thread.Sleep(0); // 釋放CPU時(shí)間片
Thread.Sleep(1000); // 休眠1000毫秒
Thread.Sleep(Timeout.Infinite); // 休眠直到被喚醒

使用線程的Interrupt方法可以強(qiáng)行喚醒休眠中的線程，注意，wince的.net精簡(jiǎn)庫(kù)里，Thread類沒有Interrupt方法，所以在嵌入式設(shè)備中開發(fā)時(shí)不要無限休眠線程，即Sleep(-1)。

7、線程的消息事件響應(yīng)

有的時(shí)候需要在線程中輪詢執(zhí)行一個(gè)函數(shù)，如通信接口的接收函數(shù)。使用輪循的方式將非常浪費(fèi)CPU時(shí)間。

private void BeginReceive() // 客戶機(jī)狀態(tài)下接收數(shù)據(jù)線程
{
while (!threadStop)
{
// 線程接收函數(shù)
}
}

在接收線程中加入適當(dāng)休眠可以提高CPU效率，這里Sleep的x越大，CPU效率越高，但是可能造成數(shù)據(jù)處理的延時(shí)。

private void BeginReceive() // 客戶機(jī)狀態(tài)下接收數(shù)據(jù)線程
{
while (!threadStop)
{
// 線程接收函數(shù)
Thread.Sleep(x); // 輪詢休眠
}
}

為了避免通訊數(shù)據(jù)接收的延時(shí)，線程還可采用等待數(shù)據(jù)接收事件的方式，線程在平時(shí)掛起，直到有數(shù)據(jù)接收的事件產(chǎn)生。
C#提供一套事件類，可以讓線程進(jìn)入等待狀態(tài)，直到該事件到來，線程在等待時(shí)不會(huì)消耗CPU資源。

using System;
using System.Threading;
namespace thread
{
class Program
{
static AutoResetEvent evt;
static void Main(string[] args)
{
evt = new AutoResetEvent(false);
Thread t = new Thread(excute);
t.Start();
Thread.Sleep(10000);
evt.Set();
}
static void excute()
{
for ( ; ; )
{
evt.WaitOne();
Console.Write('event');
}
}
}
}

設(shè)定一個(gè)事件

static AutoResetEvent evt;

在線程等待該事件的時(shí)候掛起

evt.WaitOne();

直到該事件Set產(chǎn)生，線程才繼續(xù)執(zhí)行下面的代碼：

evt.Set();

還可以設(shè)置等待的時(shí)間長(zhǎng)短，當(dāng)有事件產(chǎn)生，WaitOne函數(shù)立刻返回true，如果等待時(shí)間超過設(shè)置時(shí)間，WaitOne也會(huì)返回，返回值false。

using System;
using System.Threading;
namespace thread
{
class Program
{
static AutoResetEvent evt;
static void Main(string[] args)
{
evt = new AutoResetEvent(false);
Thread t = new Thread(excute);
t.Start();
evt.Set();
Thread.Sleep(1000);
evt.Set();
Thread.Sleep(10000);
evt.Set();
}
static void excute()
{
bool b;
for (; ; )
{
b = evt.WaitOne(1000, false);
Console.Write('{0}', b.ToString);
}
}
}
}

注意：WaitOne第二個(gè)參數(shù)一般設(shè)置為false。

但是使用C#的事件類可能有一定局限性，它需要在同一進(jìn)程里，有一些情況無法滿足需要。這時(shí)候可以使用系統(tǒng)的API函數(shù)來解決這個(gè)問題，參看以下代碼。

using System;
using System.Threading;
using System.Runtime.InteropServices;
namespace thread
{
class Program
{
[DllImport('coredll.dll', EntryPoint = 'WaitForSingleObject')]
private static extern int WaitForSingleObject(int hHandle, int dwMilliseconds);
[DllImport('coredll.dll', EntryPoint = 'CreateEvent')]
private static extern int CreateEvent(int lpEventAttributes, int bManualReset, int bInitialState, int lpName);
[DllImport('coredll.dll', EntryPoint = 'EventModify')]
private static extern bool EventModify(int h, int i);
[DllImport('coredll.dll', EntryPoint = 'WaitForMultipleObjects')]
private static extern int WaitForMultipleObjects(uint nCount, int[] lpHandles, int bWaitAll, int dwMilliseconds);
[DllImport('coredll.dll', EntryPoint = 'CloseHandle')]
private static extern int CloseHandle(int hObject);
static int hEvt;
static void Main(string[] args)
{
hEvt = CreateEvent(0, 1, 0, 0); // CreateEvent(NULL,TRUE,FALSE,NULL)
EventModify(hEvt, 2); // ResetEvent(hEvt);
Thread t = new Thread(excute);
t.Start();
Thread.Sleep(1000);
EventModify(hEvt, 3); // SetEvent(hEvt);
Thread.Sleep(10000);
EventModify(hEvt, 3); // SetEvent(hEvt);
CloseHandle(hEvt);
}
static void excute()
{
int i;
for (; ; )
{
i = WaitForSingleObject(hEvt, -1); // 無限等待
// i = WaitForSingleObject(hEvt, 1000); // 等待1秒
EventModify(hEvt, 2); // ResetEvent(hEvt);
Console.Write('event');
}
}
}
}

這里使用了API函數(shù)，所以需要添加引用

using System.Runtime.InteropServices;

通過CreateEvent創(chuàng)建一個(gè)事件，并獲得該事件句柄。這里參數(shù)一般使用（NULL,TRUE,FALSE,NULL），即(0, 1, 0, 0)

通過EventModify(hEvt, 2)將該事件的信號(hào)設(shè)置為無信號(hào)，該函數(shù)第一個(gè)參數(shù)為設(shè)置的事件句柄，第二個(gè)參數(shù)為2表示ResetEvent，第二個(gè)參數(shù)為3表示SetEvent。

hEvt = CreateEvent(0, 1, 0, 0); // CreateEvent(NULL,TRUE,FALSE,NULL)

EventModify(hEvt, 2); // ResetEvent(hEvt);

在線程中調(diào)用WaitForSingleObject函數(shù)等待事件，第一個(gè)參數(shù)為等待的事件句柄，第二個(gè)參數(shù)為等待的時(shí)間，如果為INFINITE即-1，表示一直等待，直到收到事件消息。該函數(shù)返回0表示接收到消息，返回0x102表示未接收到消息等待超時(shí)

i = WaitForSingleObject(hEvt, -1); // 無限等待

當(dāng)主線程執(zhí)行SetEvent即EventModify(hEvt, 3)時(shí)，掛起的副線程將被激活

EventModify(hEvt, 3); // SetEvent(hEvt);

在接收到信號(hào)的處理代碼里，需要重新將事件設(shè)置為未激活狀態(tài)，否則WaitForSingleObject函數(shù)將判定事件為激活狀態(tài)，不再發(fā)生等待

EventModify(hEvt, 2); // ResetEvent(hEvt);

在程序結(jié)束處，記得用CloseHandle關(guān)閉創(chuàng)建的事件

CloseHandle(hEvt);

使用API函數(shù)的事件響應(yīng)與使用C#的事件類作用相同，因?yàn)槭褂昧司浔鍪录臉?biāo)志，就可以與C的代碼進(jìn)行交互，以英創(chuàng)ARM9系列嵌入式主板EM9161的CAN口數(shù)據(jù)接收線程為例。

設(shè)定一個(gè)線程用于CAN口的接收，創(chuàng)建一個(gè)事件用于通知線程關(guān)閉

private Thread revThread;

hCloseEvent = CreateEvent(0, 1, 0, 0); // CreateEvent(NULL,TRUE,FALSE,NULL)

打開CAN口后，通過COM組件接口函數(shù)獲得CAN的消息事件句柄

hEvent = CAN.CAN_GetRxEvent(hCAN);
hErr = CAN.CAN_GetErrorEvent(hCAN);

設(shè)定一個(gè)接收線程專門處理CAN口接收。
revThread = new Thread(new ThreadStart(BeginReceive));
threadStop = false;
revThread.Start(); // 啟動(dòng)waitforMessage線程

在接收函數(shù)中，執(zhí)行等待，直到有CAN口接收消息到來，或是接收到線程關(guān)閉的事件。

private void BeginReceive() // 客戶機(jī)狀態(tài)下接收數(shù)據(jù)線程
{
int[] handles = new int[2];
handles[0] = hCloseEvent;
handles[1] = hEvent;
int i;
bool bResult;
string revstr;
while (!threadStop)
{
// WaitForSingleObject(hEvent, 200);
i = WaitForMultipleObjects(2, handles, 0, -1); // handles里的兩個(gè)事件hEvent和hCloseEvent
// ….其他的處理代碼

}

}

這里使用了WaitForMultipleObjects來同時(shí)等待2個(gè)事件，第一個(gè)參數(shù)為等待的事件數(shù)。第二個(gè)參數(shù)為各事件的數(shù)組。第三個(gè)參數(shù)為FALSE即0表示當(dāng)任何一個(gè)事件產(chǎn)生，該函數(shù)即返回，第三個(gè)參數(shù)為TRUE即1表示只有當(dāng)所有事件都產(chǎn)生，該函數(shù)才返回。最后個(gè)參數(shù)為等待的時(shí)間。返回值為0x102表示超時(shí)，返回0-X表示接收的事件在數(shù)組中的位置，同時(shí)接收多個(gè)事件，返回的第一個(gè)事件在數(shù)組中的位置。

更詳細(xì)的完整代碼，請(qǐng)參考英創(chuàng)ARM9系列嵌入式主板EM9161的CAN事件接口例程。

8、等待線程

C#使用Thread類的Join函數(shù)來等待一個(gè)線程

using System;
using System.Threading;
namespace thread
{
class Program
{
static int i;
static void Main(string[] args)
{
Thread t = new Thread(excute);
t.Start();
for (i = 0; i < 10; i++)
{
Console.Write('2');
}
t.Join();
// t.Join(1000);
for (; ; )
{
Console.Write('2');
}
}
static void excute()
{
for (; ;)
{
Console.Write('1');
}
}
}
}

該函數(shù)不帶參數(shù)表示一直等待到線程結(jié)束，帶參數(shù)表示等待的時(shí)間，返回true表示線程已結(jié)束，返回false表示線程還在運(yùn)行，只是超時(shí)返回。

在主函數(shù)關(guān)閉前，應(yīng)使用Join函數(shù)來確保各支線程已完全關(guān)閉，否則會(huì)導(dǎo)致進(jìn)程無法完全關(guān)閉。

9、其他

在關(guān)閉程序進(jìn)程時(shí)，請(qǐng)確保關(guān)閉所有創(chuàng)建的線程，否則進(jìn)程將無法完全關(guān)閉，并一直占用系統(tǒng)資源。在英創(chuàng)ARM9系列嵌入式主板程序開發(fā)中，可以結(jié)合VS自帶的遠(yuǎn)程線程查看工具進(jìn)行程序調(diào)試。