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Qt应用程序中具有共享资源的工作线程

serial-communication serial-port qt multithreading c++

today · 技术社区 · 6 年前

我正在开发一个Qt应用程序,它涉及到与一个或多个设备的串行通信。可以同时执行不同的过程,并且每个过程可以向设备发送一个或未知数量的命令,并且可以响应地接收数据。为了更清楚地说明这一点,这里有一个场景的图形说明:

因此,当用户在短时间内单击两个或多个按钮时,可能同时运行两个或多个不同的过程。实际上,它们之间唯一可以共享的是与单个设备的串行通信;否则它们基本上是相互独立的。下面是两个伪代码示例,说明一个过程可能是什么样子的:

begin
write command a1 on serial port
wait for one second
perform some computations
write command a2 on serial port
wait for one second
end

程序B:

begin
while true:
    write command b1 on serial port
    read the response from serial port
    perform some computations
    if a condition holds return, otherwise continue
end

我的解决方案及其问题:

为了简化这种情况,我们只需要与一个设备通信。由于程序可以同时执行(而且一次只能有一个程序通过串行端口与设备通信),我为每个程序创建了一个线程和一个工人类,并将工人移到了相应的线程。要在访问串行端口时同步过程,我创建了一个互斥锁:

主窗口.h

class MainWindow : public QMainWindow {

public:
    //...
    QSerialPort*    serial_;
    QMutex      serial_mutex_;

private:
    //...
    ProcAWorker*    proca_worker;
    ProcBWorker*    procb_worker;
    ProcCWorker*    procc_worker;
    ProcDWorker*    procd_worker;

    QThread     proca_thread;
    QThread     procb_thread;
    QThread     procc_thread;
    QThread     procd_thread;

}

主窗口.cpp

void MainWindow::onConnectButtonClicked()
{
    serial_ = new QSerialPort();
    // configure serial port settings

    serial_->open(QIODevice::ReadWrite);
}

void MainWindow::onButtonAClicked()
{
    proca_worker = new ProcAWorker(0, this);   // pass a pointer to this class to be able to access its methods and members
    proca_worker->moveToThread(&proca_thread);

    // setup worker-thread connections: started, quit, finished, etc.

    proca_thread.start();    // triggers `proccess` slot in proca_worker
}

// same thing for other buttons and procedures

工艺员.cpp

void ProcAWorker::ProcAWorker(QObject *parent, QMainWindow *wnd) :
    QObject(parent), wnd_(wnd)
{

}

void ProcAWorker::process()
{
    wnd_->serial_mutex_->lock();
    wnd_->serial_->write('Command a1');   // Warning occurs in this line
    bool write_ok = client_->serial_->waitForBytesWritten(SERIAL_WRITE_TIMEOUT);
    wnd_->serial_mutex_->unlock();

    QThread::sleep(1);
    // perform some computations

    wnd_->serial_mutex_->lock();
    wnd_->serial_->write('Command a2');
    bool write_ok = client_->serial_->waitForBytesWritten(SERIAL_WRITE_TIMEOUT);
    wnd_->serial_mutex_->unlock();

    if (write_ok) {
        // signal successful to main window
        emit success();
    }
}

但是,当在串行端口上执行写操作时(即。 wnd_->serial_->write('Command a1');

QObject:无法为位于不同线。(父线程是QSerialPort(0x18907d0),父线程是 QThread(0x13cbc50),当前线程为QThread(0x17d8d08)

1) 我已经看了Stackoverflow上关于这个警告的其他问题,但是他们的回答只提到应该使用signal/slot。我熟悉使用信号/插槽与工作线程通信。但是,我不知道如何使用signal/slot实现我的特定场景(使用共享资源(如串行端口)同时运行过程),或者如何修改当前的解决方案来解决此问题? 请注意,应允许这些过程并行运行(除非在这些时刻它们希望与设备通信)。显然,可以按顺序(即一个接一个地)运行这些过程,但我并不寻找这样的解决方案。

2) 实际上还有一个“Halt”按钮,它可以停止所有正在运行的过程,并向设备发送一个Halt命令。但是我无法实现这个功能(设置一个标志,发送一个退出信号,等等)。你能给我一些提示吗?

1 回复 | 直到 6 年前

Kuba hasn't forgotten Monica 6 年前

首先,您不需要显式多线程(它是可选的),其次,您不需要任何手动管理的同步原语。

This answer 有一个解决方案的草图,它可以实现你想要的,无需多路复用。多路复用A QIODevice 当你通过 local pipes Unbuffered 模式。每个人都这样 write 将作为连续字节块到达串行端口,并以相同的方式写入端口。

class IODeviceMux : public QObject {
  Q_OBJECT
  QVector<QPointer<AppPipe>> m_portPipes;
  QVector<QPointer<AppPipe>> m_userPipes;
  QPointer<QSerialPort> m_port;
public:
  IODeviceMux(QObject *parent = {}) : QObject(parent) {}
  void setPort(QIODevice *port) {
    if (m_port) {
      disconnect(m_port.get(), 0, this, 0);
      m_userPipes.removeAll({});
      for (auto pipe : qAsConst(m_userPipes))
        disconnect(m_port.get(), 0, pipe.get(), 0);
    }
    m_port = port;
    connect(m_port.get(), &QIODevice::readyRead, this, &IODeviceMux::onPortRead);
  }
  AppPipe *getPipe() {
    QScopedPointer<AppPipe> user(new AppPipe(QIODevice::ReadWrite | QIODevice::Unbuffered));
    auto *port = new AppPipe(QIODevice::ReadWrite | QIODevice::Unbuffered, this);
    user->addOther(port);
    connect(port, &QIODevice::readyRead, this, &IODeviceMux::onPipeRead);
    connect(m_port.get(), &QIODevice::bytesWritten, user.get(), &QIODevice::bytesWritten);
    connect(user, &QObject::destroyed, port, &QObject::deleteLater);
    m_userPipes.push_back(user.get());
    m_portPipes.push_back(port);
    return user.take();
  } 
private:
  void onPortRead() {
    if (!m_port) return;
    auto data = m_port->readAll();
    m_portPipes.removeAll({});
    for (auto pipe : qAsConst(m_portPipes))
      pipe->write(data);
  }
  void onPipeRead() {
    auto *pipe = qobject_cast<AppPipe*>(sender());
    QByteArray data;
    if (pipe) data = pipe->readAll();
    if (m_port) m_port->write(data);
  }
};

每个程序 getPipe() 把管道当作串行端口设备。每个在端口上执行。每个 readyRead 在端口上被忠实地转发,具有相同的数据量可立即读取。甚至港口的 bytesWritten 已转发。但是 bytesToWrite 不起作用-它总是返回零。可以通过将选项添加到 AppPipe

我想这就是你工作所需要的一切。