多任務TDCS車站分機通信協議的設計

摘要：為了處理TDCS車站分機從鐵路局調度中心、車務終端和計算機聯鎖設備接收的各種信息，在此基于Windows操作系統設計了實時多任務程序。在多任務程序中，使用消息機制和消息緩沖區實現多線程之間的通信，使用信號量和互斥量實現多線程之間的同步；針對以太網通信任務和串口通信任務，建立了相應的數據結構，并設計了一個數據包分析算法來解析自定義協議。實踐證明，該設計具有響應速度快、適應性強的特點。
關鍵詞：TDCS；車站分機；多任務；通信協議

列車調度指揮系統(TDCS)是實現鐵路各級運輸調度對列車進行透明指揮、實時調整、集中控制的現代化信息系統，它由鐵道部、鐵路局中心局域網及車站基層網組成。TDCS車站分機是車站基層網的設備，起到信息的采集、上傳及下發的作用，在整個系統中占有非常重要的地位。

1 功能分析
在車站分機系統中，車站分機軟件主要實現兩個方面的功能：
(1)接收鐵路局調度中心和車務終端的調度命令，經過命令解析處理后，經無線調度命令設備發送至列車執行；
(2)接收計算機聯鎖設備、無線車次號設備、無線調度命令設備發送的狀態信息，經過解析和重新封裝后，將狀態信息發送到鐵路局調度中心和車務終端。
由以上分析可知，系統主要有以下3個功能模塊：接收狀態模塊、接收命令模塊和數據處理模塊。其中，接收狀態模塊由RS 422串口通信方式實現；接收命令模塊由以太網通信方式實現；數據處理模塊主要負責數據的處理和發送。

2 多任務模型的創建
基于Windows操作系統，針對上述3個模塊，本文分別建立了3個任務：串口通信任務、以太網通信任務、數據處理任務。其中數據處理任務作為主線程，包含數據的接收與上傳，其處理過程如下：
(1)接收線程收到數據，放入緩沖區，并用PostMessage()向主線程發送消息，通知主線程有數據存入緩沖區；
(2)主線程使用ReadFile()函數讀取緩沖區數據；
(3)主線程判斷收到的數據是否有變化：若有變化，調用WriteFile()函數或SendData()函數發送消息，并將定時器清除；否則，繼續等待。數據處理任務的具體流程如圖1所示。

在該系統中，使用AfxBeginThread()函數創建以太網通信任務、串口通信任務和數據處理任務之后，用消息機制實現了多任務之間的通信，而用信號量、互斥等方式實現了線程之間全局變量和函數的同步。