COM組件技術(shù)在世紀星驅(qū)動開發(fā)中的應用

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，因此對于如何構(gòu)架一個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人機接口和數(shù)據(jù)采集模塊。其中HMI是用戶和現(xiàn)場設備進行通信的接口，HMI要做到直觀易用以便于用戶對生產(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，可見數(shù)據(jù)采集模塊在工控軟件中的重要性。為了適應各種不同的設備，世紀星的驅(qū)動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、便于升級等重要特性。

2 COM組件技術(shù)

COM--Component Object Model，即組件對象模型，它是微軟提出的一套開發(fā)軟件的方法與規(guī)范。組件實際上是一些小的二進制可執(zhí)行程序，它們可以給應用程序，操作系統(tǒng),以及其他組件提供服務，能夠跨越鏈接庫、應用程序、系統(tǒng)軟件甚至網(wǎng)絡軟件，多個COM對象甚至可以聯(lián)接起來形成應用程序或組件系統(tǒng)。組件式程序設計方法能像搭積木一樣開發(fā)大而復雜的軟件系統(tǒng)，并且可以利用以往開發(fā)的組件資源而不必進行二次開發(fā)。COM(組件對象模型)是一個與操作平臺 無關(guān)的、分布的、面向?qū)ο蟮臋C制，其本質(zhì)特性是COM對象的接口與實現(xiàn)的分離。基于COM的組件開發(fā)具有以下幾點優(yōu)勢：

第一，從用戶的角度考慮，用戶一般希望能夠定制所用的應用程序，而組件技術(shù)從本質(zhì)上講就是可被定制的，因而用戶可以用更能滿足他們需要的某個組件來替換原來的那個。

第二，由于組件是相對應用程序獨立的部件，我們可以在不同的程序中使用同一個組件而不會產(chǎn)生任何問題，軟件的可重用性將大大的得到增強。

第三，隨著網(wǎng)絡應用的普及，分布式網(wǎng)絡應用程序在軟件市場上變得越來越重要。組件價構(gòu)可以使得開發(fā)這類應用程序的過程得以簡化。

第四，組件式開發(fā)便于軟件系統(tǒng)的升級，當某部分功能需要升級時，開發(fā)人員只需修改相應組件即可，而用戶只需替換原來的組件，這就使得軟件升級只是替換一些組件而已。

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

3 世紀星數(shù)據(jù)采集模塊

數(shù)據(jù)采集模塊是世紀星軟件系統(tǒng)的后臺服務程序，負責從現(xiàn)場設備采集數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)提供給HMI，而HMI產(chǎn)生的控制信號又通過數(shù)據(jù)采集模塊傳輸給設備，這樣就達到了用戶與設備的相互對話。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，一部分是和設備相對應的驅(qū)動程序，該程序既是一個COM組件，另有一個控制程序DataComm負責調(diào)用驅(qū)動程序以及和其他模塊通信。在上位機和下位機或其他一些板卡進行通信時大致有以下幾種方式：串口，TCP/IP,計算機PCI卡，數(shù)據(jù)采集模塊通過一個統(tǒng)一的接口訪問不同的設備，設備驅(qū)動文件只需完成該接口功能即可，這樣在與新設備通信時DataComm不必修改，只要開發(fā)出與該設備通信的驅(qū)動組件就能完成上位機與設備之間的通信，DataComm與驅(qū)動程序之間的關(guān)系如圖2所示：

圖2

4 設備驅(qū)動的接口設計與實現(xiàn)

每個COM組件都至少有一個IUnknown接口或繼承IUnknown的子接口，IUnknown接口負責查詢該組件的其他接口和維護引用計數(shù)，引用計數(shù)與組件對象持久性相關(guān)，本文不詳細闡述。前面說訪問設備使用統(tǒng)一的接口，那么該接口應該具有所有操作設備通用的功能，如初始化和關(guān)閉設備，讀寫數(shù)據(jù)等。在C++中使用抽象基類作為接口，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;

…… ……

};

該接口的實現(xiàn)是在COM組件中，因為設備不同，所以實現(xiàn)也有所不同，但同類設備也有一些相同之處，比如智能儀表大多都是通過串口進行通信，而對串口的參數(shù)設置是這類設備的共同之處，為此我們定義一個類CDevice：public IdeviceAccess，這個類完成初始化等基本的功能，而讀寫數(shù)據(jù)ReadData和WriteData都進行空實現(xiàn)，讓所有相關(guān)設備以CDevice為基類然后重寫ReadData和WriteData即可。世紀星的驅(qū)動組件是使用MFC開發(fā)的，MFC是通過嵌套類實現(xiàn)COM功能，在世紀星中我們以繼承CDevice的類作為嵌套類，這個嵌套類完成一些具體功能，它所在的類我們成為外部類，外部類提供一個全局唯一的CLSID，DataComm通過CLSID定位組件，然后使用之前定義的接口完成與設備的通信，通過圖3描述如下：

圖3

5 小結(jié)