1、引言

目前，先進的嵌入式計算機以其優良的品質、高可靠性及模塊化，廣泛地應用于工業控制、航空航天、醫療、智能儀表、通信、數控、自動化生產設備、數據采集等領域。在實際應用中，有時需要借助微機強大的數據處理能力和豐富的軟件資源，使得組成的系統功能更為強大。這樣，為了提升系統的整體性能，必須實現PC機和嵌入式計算機之間的通信。在導航儀生產管理中，由于串行通信具有連接簡單、使用靈活方便、數據傳遞可靠等優點，采用串行通信方式進行數據下載。但由于Windows 95/98對系統底層操作采取了屏蔽的策略，不允許用戶對硬件I/O口進行直接操作，進行串行通信只能通過調用API函數來完成；同時Windows 9x通過消息隊列驅動管理程序，DOS中斷服務例程在其下面也很難實現，且實時性和可靠性都得不到保證；因此通過多線程編程解決這一問題，且能提高數據傳輸的吞吐量和應用程序的可靠性。

2、系統功能簡介及基本結構

本文以導航儀生產管理系統為背景進行論述。現場的嵌入式計算機給PC機上傳所存儲的信息，并從PC機上下載最新的版本信息。而嵌入式計算機發送回來的數據可以通過PC機的人機界面生動實時地向用戶顯示。系統基本結構如圖1所示。PC機與嵌入式計算機（從機）之間按照RS-485協議連接。

3、多線程串行通信實現流程

3.1 用API函數實現串行通信的基本流程

如圖2所示，首先CreatFile（）函數打開通信資源，之后配置通信資源屬性由以下API函數完成：SetupComm（）設置串行通信端口的輸入和輸出緩沖區的大小；通過設備控制塊DCB修改和設置串口工作狀態的參數，如波特率、數據位、奇偶校驗位等通信參數，SetCommState（）將DCB結構中的內容寫入串口設置；SetCommTimeouts（）設置串口讀寫操作的溢出時間。設置工作完成后串行通信可用ReadFile（ ）對通信資源進行讀操作，WriteFile（）進行寫操作。

串行通信結束時調用函數CloseHandle（）來關閉CreateFile（）函數返回的串口句柄。

3.2 PC機的程序實現流程

多線程的串口I/O通信編程中，將對串口的讀、寫操作視為同一進程的兩個不同任務，創建讀線程和寫線程分別完成對串口的讀、寫操作；由于異步串行通信事件的隨機性和實時性，要求通信線程優先于主線程被處理，所以設置各線程的優先級別如下：

讀線程的優先級》寫線程的優先級》主線程的優先級。

在PC機端，創建輔助線程實時監視串口通信狀態，并由串口通信監視線程根據通信狀態向主線程發送相應的消息，由主線程分析處理。多線程串行通信法的最大優點是程序對接收數據具有自主覺察能力，一旦輔助的通信監視線程查詢到數據已經發送到串行口上，輔助線程自動接收數據后，向主線程發送數據接收到的消息，應用程序可根據該消息來處理通信串口傳送過來的數據，并且采用通信監視線程不占用CPU時間。

程序實現建立輔線程：串口讀線程，完成串口通信操作，用來監視和管理串口通信的輸入。讀線程一直等待，從通信串口讀取數據并傳輸給主線程處理。主線程除完成串口通信資源的打開、參數配置以及關閉的工作外，還要完成讀線程的創建及關閉、多線程的協調、數據的中間處理與前端的人機交互等工作。

圖3為PC機的串口通信流程圖。左邊為主線程，右邊為子線程。實線框內為用戶界面的視類函數，虛線框內為通信類函數。用戶通過VC設計的界面上的控件打開串口，并且發送數據。當對串口的參數設置完畢，串口成功打開的同時，子線程即接收線程開始運行。用戶發送數據的同時，接收線程的控制函數也同時運行，當控制函數接收到讀串口事件時，調用讀串口函數，讀取串口接收到的數據。子線程一直運行，也不斷的讀取接收到的數據，并顯示在用戶的界面上。當用戶關閉串口，主線程要終止，此時子線程也收到主線程發送的關閉串口事件，終止線程，關閉串口。

在實際通信過程中，由于干擾等原因，數據傳輸可能發生錯誤，因此還要加上實時錯誤處理以保證數據正常傳輸。這里不再贅述。

3.3 嵌入式從機的程序實現流程

在嵌入式從機部分，通信實現采用的是單線程，初始化設備之后等待通信數據，如果數據到達，則調用接收函數接收PC機數據，并將數據解析，返回結果向PC機發送數據。如果沒有數據則繼續等待。程序流程圖如圖4所示。

4、 結束語

本文分析了多線程技術在實現PC機與單片機串口通信程序中的作用。通過兩個通信線程并發執行，加以同步管理，應用程序能夠在發送數據的同時接收數據，實時響應性強，高效可靠，有效地避免了數據丟失、程序鎖死等問題。在實際應用中結果令人滿意。

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