COM組件技術(shù)在世紀(jì)星驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

1 引言

在工控軟件中，數(shù)據(jù)的采集和下發(fā)直接影響系統(tǒng)的性能，因此對(duì)于如何構(gòu)架一個(gè)高效合理的軟件系統(tǒng)在工控界一直被廣泛關(guān)注。在組態(tài)軟件中，一般可分為兩部分：HMI人機(jī)接口和數(shù)據(jù)采集模塊。其中HMI是用戶(hù)和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行通信的接口，HMI要做到直觀易用以便于用戶(hù)對(duì)生產(chǎn)情況的了解和操作，而HMI要以數(shù)據(jù)采集模塊作為支撐，可見(jiàn)數(shù)據(jù)采集模塊在工控軟件中的重要性。為了適應(yīng)各種不同的設(shè)備，世紀(jì)星的驅(qū)動(dòng)程序采用了組件技術(shù)，使數(shù)據(jù)采集模塊具有高性能、高可靠性、靈活、便于升級(jí)等重要特性。

2 COM組件技術(shù)

COM--Component Object Model，即組件對(duì)象模型，它是微軟提出的一套開(kāi)發(fā)軟件的方法與規(guī)范。組件實(shí)際上是一些小的二進(jìn)制可執(zhí)行程序，它們可以給應(yīng)用程序，操作系統(tǒng),以及其他組件提供服務(wù)，能夠跨越鏈接庫(kù)、應(yīng)用程序、系統(tǒng)軟件甚至網(wǎng)絡(luò)軟件，多個(gè)COM對(duì)象甚至可以聯(lián)接起來(lái)形成應(yīng)用程序或組件系統(tǒng)。組件式程序設(shè)計(jì)方法能像搭積木一樣開(kāi)發(fā)大而復(fù)雜的軟件系統(tǒng)，并且可以利用以往開(kāi)發(fā)的組件資源而不必進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。COM(組件對(duì)象模型)是一個(gè)與操作平臺(tái) 無(wú)關(guān)的、分布的、面向?qū)ο蟮臋C(jī)制，其本質(zhì)特性是COM對(duì)象的接口與實(shí)現(xiàn)的分離。基于COM的組件開(kāi)發(fā)具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

第一，從用戶(hù)的角度考慮，用戶(hù)一般希望能夠定制所用的應(yīng)用程序，而組件技術(shù)從本質(zhì)上講就是可被定制的，因而用戶(hù)可以用更能滿(mǎn)足他們需要的某個(gè)組件來(lái)替換原來(lái)的那個(gè)。

第二，由于組件是相對(duì)應(yīng)用程序獨(dú)立的部件，我們可以在不同的程序中使用同一個(gè)組件而不會(huì)產(chǎn)生任何問(wèn)題，軟件的可重用性將大大的得到增強(qiáng)。

第三，隨著網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的普及，分布式網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序在軟件市場(chǎng)上變得越來(lái)越重要。組件價(jià)構(gòu)可以使得開(kāi)發(fā)這類(lèi)應(yīng)用程序的過(guò)程得以簡(jiǎn)化。

第四，組件式開(kāi)發(fā)便于軟件系統(tǒng)的升級(jí)，當(dāng)某部分功能需要升級(jí)時(shí)，開(kāi)發(fā)人員只需修改相應(yīng)組件即可，而用戶(hù)只需替換原來(lái)的組件，這就使得軟件升級(jí)只是替換一些組件而已。

第五，組件式開(kāi)發(fā)便于軟件開(kāi)發(fā)的分工協(xié)作，每個(gè)組件各自完成所需功能，只需在進(jìn)行開(kāi)發(fā)前協(xié)商好接口即可。

3 世紀(jì)星數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊是世紀(jì)星軟件系統(tǒng)的后臺(tái)服務(wù)程序，負(fù)責(zé)從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備采集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)提供給HMI，而HMI產(chǎn)生的控制信號(hào)又通過(guò)數(shù)據(jù)采集模塊傳輸給設(shè)備，這樣就達(dá)到了用戶(hù)與設(shè)備的相互對(duì)話。其信息流如圖1所示：

圖1

在數(shù)據(jù)采集模塊中，基本上由兩部分組成，一部分是和設(shè)備相對(duì)應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序，該程序既是一個(gè)COM組件，另有一個(gè)控制程序DataComm負(fù)責(zé)調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序以及和其他模塊通信。在上位機(jī)和下位機(jī)或其他一些板卡進(jìn)行通信時(shí)大致有以下幾種方式：串口，TCP/IP,計(jì)算機(jī)PCI卡，數(shù)據(jù)采集模塊通過(guò)一個(gè)統(tǒng)一的接口訪問(wèn)不同的設(shè)備，設(shè)備驅(qū)動(dòng)文件只需完成該接口功能即可，這樣在與新設(shè)備通信時(shí)DataComm不必修改，只要開(kāi)發(fā)出與該設(shè)備通信的驅(qū)動(dòng)組件就能完成上位機(jī)與設(shè)備之間的通信，DataComm與驅(qū)動(dòng)程序之間的關(guān)系如圖2所示：

圖2

4 設(shè)備驅(qū)動(dòng)的接口設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

每個(gè)COM組件都至少有一個(gè)IUnknown接口或繼承IUnknown的子接口，IUnknown接口負(fù)責(zé)查詢(xún)?cè)摻M件的其他接口和維護(hù)引用計(jì)數(shù)，引用計(jì)數(shù)與組件對(duì)象持久性相關(guān)，本文不詳細(xì)闡述。前面說(shuō)訪問(wèn)設(shè)備使用統(tǒng)一的接口，那么該接口應(yīng)該具有所有操作設(shè)備通用的功能，如初始化和關(guān)閉設(shè)備，讀寫(xiě)數(shù)據(jù)等。在C++中使用抽象基類(lèi)作為接口，其部分定義如下：

class IDeviceAccess : public IUnknown

{

public:

virtual HRESULT __stdcall QueryInterface(REFIID iid, void** ppvObj) = 0;

virtual ULONG __stdcall AddRef() = 0;

virtual ULONG __stdcall Release() = 0;

public:

virtual BOOL __stdcall UnInitialDevice( LPDEVADDR pDevAddr )=0;

virtual BOOL __stdcall InitialDevice( LPDEVINIDATA pInitDat )=0;

virtual BOOL __stdcall ReadData(…… )=0;

virtual BOOL __stdcall WriteData( …… )=0;

…… ……

};

該接口的實(shí)現(xiàn)是在COM組件中，因?yàn)樵O(shè)備不同，所以實(shí)現(xiàn)也有所不同，但同類(lèi)設(shè)備也有一些相同之處，比如智能儀表大多都是通過(guò)串口進(jìn)行通信，而對(duì)串口的參數(shù)設(shè)置是這類(lèi)設(shè)備的共同之處，為此我們定義一個(gè)類(lèi)CDevice：public IdeviceAccess，這個(gè)類(lèi)完成初始化等基本的功能，而讀寫(xiě)數(shù)據(jù)ReadData和WriteData都進(jìn)行空實(shí)現(xiàn)，讓所有相關(guān)設(shè)備以CDevice為基類(lèi)然后重寫(xiě)ReadData和WriteData即可。世紀(jì)星的驅(qū)動(dòng)組件是使用MFC開(kāi)發(fā)的，MFC是通過(guò)嵌套類(lèi)實(shí)現(xiàn)COM功能，在世紀(jì)星中我們以繼承CDevice的類(lèi)作為嵌套類(lèi)，這個(gè)嵌套類(lèi)完成一些具體功能，它所在的類(lèi)我們成為外部類(lèi)，外部類(lèi)提供一個(gè)全局唯一的CLSID，DataComm通過(guò)CLSID定位組件，然后使用之前定義的接口完成與設(shè)備的通信，通過(guò)圖3描述如下：

圖3

5 小結(jié)