队列消息处理器

“队列消息处理器(QMH)”模板便于并行执行多段代码，以及在段与段之间发送数据。每段代码表示一个任务，如采集数据。其设计模式和状态机相似。这种设计模式可以将每个任务分成多个状态。

QMH模板是生产者/消费者设计模式的一种实现，其中用户界面（生产者）负责生成消息，任务（消费者）负责处理消息。但在QMH模板中，也可从消费者循环生成消息。

该模板包含一个生产者循环和一个消费者循环。用户可根据需求添加消费者循环。

系统要求

LabVIEW基础版、完整版或专业版开发系统

使用条件

OMH模板用于多个任务并行执行的应用程序，且速率通常各不相同。例如，连续采集、记录并显示两个信号（一个RS-232信号和一个模拟信号）的应用程序。这些信号发生的速率各不相同，因此应用程序必须包含两个并行运行的循环。此外，每个循环分为以下状态：

初始化数据采集硬件
采集数据
将采集数据记录至磁盘
在波形图表中显示采集到的数据
将硬件设置为安全状态
停止数据采集并关闭硬件

该应用程序需要一个交互式用户界面，即应用程序执行其他命令时，用户可以单击按钮。因此，应用程序需要第三个并行循环，用于持续监控前面板事件，例如下列命令：

开始RS-232采集
停止RS-232采集
启用RS-232记录
禁用RS-232记录
开始模拟数据采集
停止模拟数据采集
启用模拟数据记录
禁用模拟数据记录

QMH模板提供一个编写此类应用程序的起点。

概述

该模板重复执行下列步骤：

用户与前面板交互，导致事件处理循环(EHL)中的事件结构生成一个消息。LabVIEW将消息存储在队列中。
消息处理循环(MHL)从消息队列中读取消息，将消息清除。
消息本身是一个字符串，匹配MHL条件结构的一个分支。因此，读取消息将执行条件结构中对应的分支。该分支对应于一个消息，因而被称为消息框图。
（可选）消息框图生成另一个消息，存储在消息队列中。

注：

EHL为生产者循环。MHL为消费者循环。这两个循环并行运行，且由消息队列连接，便于循环之间进行通信。
消息队列是一个LabVIEW队列，存储用于处理的消息。EHL将消息发送至该队列，而非直接发送至MHL。因此，MHL未处理消息时，EHL也可生成消息。每个消息队列属于一个单独的MHL。
MHL的每次循环都将读取消息队列中最早的消息，然后执行相应的消息框图。虽然MHL主要负责处理消息，它也可以生成消息。
每个循环通过特定的错误处理器子VI处理错误。如队列消息处理器在生产者循环中遇到错误，则LabVIEW将不停止队列消息处理器并显示错误消息。如队列消息处理器在消费者循环中遇到错误，则LabVIEW将停止队列消息处理器并显示错误消息。
应用程序可包含多个MHL。每个MHL对应于应用程序执行的一个任务，如采集或记录数据。
注意上面程序框图中的UI数据簇。该簇是MHL中每个消息框图可访问和修改的数据。本模板中，该簇被定义为一个自定义类型：UI Data.ctl。每个自定义类型属于一个单独的MHL。

运行本模板

在项目浏览器窗口，打开并运行Main.vi。
单击前面板输入控件，观察显示控件显示中列出的消息。

修改本模板

确定需求

下表总结了修改本模板时必须作出的设计决定：

设计决定	范例	详细信息
确定待添加的MHL数量。每个MHL定义一个和其他任务并行执行的任务。	有一个采集数据同时记录数据的应用程序。该应用程序包含两个任务：数据采集和数据记录。因此，需要使用两个消息处理循环。	创建消息处理循环
对于每个MHL，需确定要添加的消息框图。消息框图是MHL中条件结构的分支。每个分支对应于任务可能处于的一个状态。因此，确定待添加的消息框图前，先将每个任务分成多个状态。	希望将数据采集任务分成三个状态：Initialize、Acquire Data和Exit。因此，需要在采集数据的MHL中创建这些消息框图。把数据记录任务分为三个状态：初始化、记录和关闭。因此，需要在MHL中创建这些记录数据的消息框图。	创建消息框图
确定MHL的消息框图所需的数据。	数据采集MHL的每个消息框图需要访问一个硬件引用。"Initialize"消息框图需打开该参考，"Acquire Data"消息框图使用该参考采集数据，"Exit"消息框图则关闭该参考。	定义消息处理循环所需的数据
确定每个消息框图的执行时间。消息框图在MHL收到相应的消息后执行。因此，需要决定何时将每个消息发送至MHL。可从前面板控件或消息框图发送消息。	添加一个按钮。按下该按钮时，发送初始化消息至数据采集MHL。然后要初始化消息框图发送采集数据消息至同一个MHL。	添加发送消息至消息处理循环的控件或发送消息至消息处理循环，具体依据用户是否希望用控件发送消息。
确定是否希望"Exit"消息停止每个MHL。“消息出队”VI使用该消息，原因是它可以关闭MHL。	希望每个MHL收到"Stop"消息（而不是"Exit"消息）时关闭。	修改停止消息处理循环的消息
必须确定是否需要忽略EHL或MHL中某些特定的错误。	从消息队列读取消息时，希望忽略网络超时错误。	忽略事件处理循环和消息处理循环中的错误

创建消息处理循环

消息处理循环(MHL)表示应用程序可与其他任务并行执行的任务，如采集数据或记录数据。每个MHL可被分成多个子任务，对应于各个状态。MHL由下列部分构成：

一个消息队列
一个从消息队列读取消息的While循环
对于每个可能被读取的消息，还有一个包含分支（也称消息框图）的条件结构，其中，每个消息对应于任务的一个状态
（可选）MHL的每个消息框图可访问的数据

按照下列步骤，添加一个MHL：

本模板包含一个自定义类型，定义了放置所有消息队列引用句柄的簇。默认情况下，该自定义类型只有一个队列。按照下列步骤，为该自定义类型添加一个队列：
1. 在项目浏览器窗口，打开Message Queue.lvlib:Create All Message Queues.vi。
2. 右键单击所有消息队列常量并打开自定义类型：
  
  LabVIEW会启动控件编辑器窗口。
3. 展开消息队列簇的边框。
4. 创建簇中UI队列引用句柄的一个副本。
5. 重新命名这个新的队列引用句柄。例如：
6. 选择文件»应用改动，关闭控件编辑器窗口。消息队列自定义类型将包含新添加消息队列。
修改Create All Message Queues.vi，执行下列步骤：
- 获取消息队列引用
- 将该队列捆绑至消息队列输出簇
- （可选）向新MHL发送初始消息
下面的截图显示了一个完成上述步骤的代码范例：
（可选）如MHL需要访问数据，创建按一个表示该数据的自定义类型。
在Main.vi中，创建表示该任务的消息处理循环：

注：
1. 注意在步骤2中，新任务队列引用句柄已被绑定至消息队列输出簇。上面的代码显示了该簇在何处解除捆绑，以及新任务队列的连线分支与新任务MHL的连线方式。
2. 注意在步骤2中，可选择将初始消息发送至消息队列。步骤2中的代码显示了初始消息Initialize。上面的代码显示了收到该消息时执行的消息框图(Initialize)。
3. 注意在步骤4中，可选择创建一个自定义类型。上面的代码显示了该自定义类型新任务数据的连线方法，以便MHL可以使用。
4. 如希望新任务向UI队列发送消息，应将UI队列引用句柄的连线分支与新任务循环相连。
5. 上面的代码显示了“假”常量与While循环的条件接线端相连。每个MHL中，只有一个消息框图可以使MHL停止执行。这种设计可以避免应用程序意外关闭或不完全关闭，确保下列情况：
  - MHL关闭前，关闭代码仅在右侧运行。
  - 关闭代码总是运行直到彻底完成。
6. 为使Main.vi的程序框图更简洁、可读性更强，可将每个MHL封装到一个子VI中。为进一步组织项目，还可将每个子VI、所有支持的VI及其数据自定义类型放入项目库。关于该设计的范例，见创建项目对话框中的“连续测量和记录”范例项目。
7. 上图中的MHL无需访问“停止事件”连线。模板中的MHL使用该连线执行“触发用户事件－停止”VI，该VI将关闭事件处理循环。其他MHL无需执行此操作。
添加消息框图至MHL中的条件结构。为减少出错和非预期行为，确保每个MHL包含下列消息框图：
1. 负责对任务进行初始化的消息框图；比如，该框图可能连接至硬件设备，或为数据记录打开文件。
2. 处理无法识别的消息的消息框图。
3. 执行时释放消息队列并停止循环的消息框图。例如：
  
  默认情况下，触发该消息框图的消息为"Exit"，用户可修改停止消息。
4. （可选）如应用程序要求MHL停止执行任务，但保持活动状态（以便重新开始任务），则需要创建一个使用“清空队列”函数的消息框图，删除全部待处理的消息。
  
  例如，在连续测量应用程序中，可使用开始测量和停止测量按钮。单击开始测量初始化MHL，该循环通过不断向自身发送同样的消息实现继续执行。在该应用程序中，单击停止测量应同时停止测量并清空消息队列，但不会停止MHL。如未清除消息队列，单击停止测量将不会产生任何影响。消息队列包含更多消息以便继续测量，同时每个消息还会生成同一类型的其他消息。
在EHL中添加代码，发生错误或应用程序停止时命令新的MHL停止执行，即执行步骤5c中创建的消息框图。将该代码添加至事件结构和“错误”分支，如下图所示：
发送消息至MHL。

创建消息框图

消息框图是条件结构的一个分支，位于消息处理循环内部，负责处理特定的消息，类似于状态机的一个状态。

消息框图是条件结构的一个分支，用一个字符串标记。当MHL收到和该标签匹配的消息时执行。

按照下列步骤，创建一个消息框图：

对于表示任务的MHL，在条件结构中添加一个分支。
提示如在模板中的MHL添加消息框图，可创建"---Copy This Frame---"分支的副本，自动将数据和错误连线包含在新消息框图中。
对于触发该消息框图执行的消息，可在条件选择器标签中输入其文本。例如，下面的消息框图将在LabVIEW从消息队列中读取到"New Message"时执行：
添加收到该消息时需要执行的代码。完成该步骤时，需注意下列事项：
- 如需访问和修改任务数据，可调用“按名称解除捆绑”和“按名称捆绑”函数：
- 为确保跟踪到所有错误，可调用“合并错误”函数，将分支中所有节点的错误合并。
- 如需访问消息数据，可将消息数据输入隧道连线至“变体至数据转换”函数：
- 如需向消息队列发送消息，可调用“消息入队”VI。
如需执行消息框图，可发送消息至MHL。发送的消息必须和步骤2中输入的消息框图标签匹配。

定义消息处理循环所需的数据

模板中的UI Data.ctl是一个自定义类型，定义了MHL可访问的数据簇：

按照应用程序的实际需求，可对该自定义类型进行修改。例如，若MHL中多个消息框图需要修改同一个布尔输入控件，可添加一个布尔输入控件至该自定义类型。

存在多个MHL时，应为每个MHL创建一个自定义类型。这种设计确保了一个MHL无法访问另一个MHL的数据，因而可以避免出错。

添加发送消息至消息处理循环的控件

在前面板上添加一个输入控件。
（可选）如需消息框图通过编程修改该控件，可捆绑控件引用句柄至MHL的自定义类型。
在事件处理循环中给事件结构添加一个事件分支。
配置事件结构：当新按钮的值发生变化时，触发事件：
单击确定。LabVIEW会在事件结构中创建一个事件分支。
拖曳新控件程序框图接线端至该事件分支的内部，将接线端与事件相关联。
在事件分支中添加代码，发送消息至MHL。

发送消息至消息处理循环

消息本身是字符串，用于命令MHL执行一个消息框图。消息由EHL生成并存储在消息队列中。MHL的每次循环都读取消息队列中最早的消息，然后执行相应的消息框图。

按照下列步骤，发送消息至MHL：

确定应用程序将要发送消息的部分，以及将要接收消息的MHL。可以从EHL或消息框图发送消息。
确定MHL收到该消息时执行的消息框图。确保该消息框图存在，且和希望发送的消息名称一致。如消息框图不存在，可创建消息框图。
在Main.vi中，访问表示接收方MHL消息队列的连线。将由“创建所有消息队列”VI的消息队列输出簇返回的连线解除捆绑，访问该连线。Main.vi已经包含了解除捆绑UI队列引用句柄的代码，如下图所示：

展开“按名称解除捆绑”函数，访问所有MHL消息队列的连线。
在应用程序将要发送消息的部分，创建下列代码：

上述代码中，Message是指和步骤2中确定的与消息框图相匹配的文本，“消息队列引用句柄”是指步骤3中确定的连线。
注“消息入队”VI可通过模板的项目浏览器窗口或快速放置功能找到。
（可选）如需指定该消息代替队列中已经存在的其他消息，可将“真”常量连线至“消息入队”VI的优先消息？输入接线端：

高优先级的消息通常为紧急停止的情况预留。这些高优先消息将被放置在消息队列的头部，这样放置可以确保这些消息被优先读取。此模板只允许一个消息作为高优先级消息。默认情况下，此模板使用退出消息做为高优先级消息。
（可选）如需在发送消息时附带发送数据，可将需要发送的值连线至“消息入队”VI的消息数据输入接线端。该接线端可连接任何类型的数据。例如，下列代码在发送消息时附带发送一个双精度浮点型数值：

由于该接线端的数据类型为变体，LabVIEW在输入接线端处显示了一个强制转换点。

修改停止消息处理循环的消息

消息本身是字符串，可以按实际需要创建或修改消息，不需要修改自定义类型。但本模板定义了一个消息：Message Queue.lvlib:Dequeue Message.vi定义了Exit消息。

如希望通过其他消息（而不是Exit消息）关闭MHL，应对该VI中的消息进行修改。

处理无法识别的消息

确保MHL的所有条件结构都包含一个默认消息框图。该框图中的代码在MHL读取到没有对应的消息框图时执行。包含一个默认消息框图十分重要，因为消息是用户编程时输入的字符串，而非从枚举型中选择的值。

忽略事件处理循环和消息处理循环中的错误

按照下列步骤，可为EHL和MHL指定其各自的错误处理器子VI可以忽略的错误。

在项目浏览器窗口中，打开Error Handler - Event Handling Loop.vi或Error Handler - Message Handling Loop.vi（取决于LabVIEW需要忽略哪里的错误），显示程序框图。
定位标签为忽略错误（静态列表）的数组常量：

在数组中添加错误代码，可忽略EHL或MHL中的错误。每个数组元素中设定一个错误代码。待忽略的错误取决于应用程序。例如，通过网络读取队列时，可能需要忽略超时错误。

如需在运行时动态设定忽略的错误，可将错误处理器子VI的忽略错误（运行时） 输入与数组输入控件相连。每个数组元素中设定一个错误代码。

LabVIEW将所有未设定为可忽略的错误将被作为常规错误。如果经常在EHL发生错误，LabVIEW发送错误消息到消息队列。可以定义MHL如何使用错误消息。如果经常在MHL发生错误，LabVIEW发送退出消息到消息队列。确保通过执行退出消息图停止QMH。在MHL中的常规错误可能在QMH中状态未知。

启用消息处理循环编程修改控件

如需启用MHL编程修改某个控件，应创建一个该控件的引用句柄，并将其捆绑至存储该MHL数据的自定义控件。下面将UI Data.ctl作为一个例子。

创建控件引用句柄并将其放入MHL的"Initialize"分支中。
打开UI Data.ctl，展开簇以便放置引用句柄。
在“Initialize”分支中，展开“按名称捆绑”函数的新接线端，并将控件引用句柄连线至该接线端：

此时，所有可访问UI Data.ctl的消息分支都可以访问该控件的引用句柄。例如，以下代码中显示了"Disable Button"消息框图，该框图通过上述控件引用句柄禁用前面板的按钮并使其变灰：

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