Netrix's devLog

Jak zwykle po długiej nieobecności w końcu pojawia się kolejna notka. Tym razem chciałbym zaprezentować Raytracer, który napisałem w ramach laboratorium z Zaawansowanej grafiki komputerowej. Program oprócz standardowego śledzenia promieni potrafi również generować teksturę proceduralną cegły dla podanego atrybutu (tę część napisałem z kolegą Adamem Jordankiem) oraz prowadzić obliczenia na wielu komputerach wykorzystując model klient-serwer.

Aplikacja do renderowania grafiki wykorzystuje między innymi moją własną biblioteczkę matematyczną, proste kontenery, a oprócz tego – do obsługi klienta i serwera –  sockety i wątki (w zależności od systemu ich odpowiednie implementacje).  Implementacja Raytracera wykorzystuje algorytm przecięcia promienia z trójkątem oraz implementację kd-tree znalezioną na tej stronie, które według mojego przekonania są na tyle wydajne i stabilne, że nie było sensu tego modyfikować. Wykorzystywany model oświetlenia jest efektem prób i błędów, ale myślę że wygląda całkiem znośnie. Zaimplementowane są wszystkie podstawowe elementy takie jak cienie, odbicia czy refrakcja.

Z ciekawszych rzeczy, które można znaleźć w kodzie to:

• obsługa linii poleceń, która opiera się przede wszystkim na liście poleceń, gdzie każde polecenie zawiera nazwę i opis parametru oraz wskaźnik do funkcji, która implementuje jego obsługę.
• implementacja klienta i serwera w oparciu o stany oraz przydział zadań do poszczególnych klientów
• wczytywanie plików oparte o stany (łatwość dodawania nowych elementów)

Więcej informacji i paczkę można znaleźć tutaj.

W poprzedniej notce zaprezentowałem prosty emulator Modbus, który niedawno napisałem. W tej notce postaram się napisać w jaki sposób zaimplementowałem obsługę portu szeregowego COM oraz nasłuchiwanie nieblokujące aplikację.

Zaczynając od początku, SerialPort jest klasą z .NET Framework, która umożliwia obsługę portów szeregowych. Na początek przykład, w jaki sposób pobrać listę dostępnych w komputerze portów:

string[] ports = SerialPort.GetPortNames();

I tyle, tablica stringów zawiera nazwy dostępnych portów. Ważniejszym krokiem jest ustanowienie połączenia (tu przykładowe dane):

SerialPort sp = new SerialPort();
sp.ReadTimeout = 1000;
sp.WriteTimeout = 1000;
sp.PortName = "COM1"	// Jeden z wylistowanych portów
sp.BaudRate = 115200;
sp.DataBits = 8
sp.Parity = Parity.None;
sp.StopBits = StopBits.One
sp.Encoding = Encoding.BigEndianUnicode;
 
try
{
    sp.Open();
}
catch (Exception err)
{
    /* ... */
}

Skoro port został otwarty można już coś do niego wysłać:

byte[] data = /* jakieś dane */
sp.Write(data, 0, data.Length);

Odbieranie danych wygląda analogicznie:

byte[] data = null;
if (sp.BytesToRead > 0)
{
    data = new byte[sp.BytesToRead];
    sp.Read(data, 0, data.Length);
}

Troszkę większym problemem jest sprawienie, by aplikacja oczekiwała na nowe dane, a w razie czego je obsłużyła, nie powodując jednocześnie zastoju. Do tego celu należy użyć wątków, a dokładniej jednego, w którym należy wywołać taką funkcję:

private boolean bReceiving = false;
 
public void Receive()
{
    byte[] data;
    while (bReceiving)
    {
        if (sp.BytesToRead > 0)
        {
            data = new byte[sp.BytesToRead];
            sp.Read(data, 0, data.Length);
            receiveHandler.DataReceivedEvent(data);
        }
 
        Thread.Sleep(50); // Żeby nie zużywać niepotrzebnie zasobów
    }
}

Funkcja ta, jak widać zawiera pętle, która sprawdza czy istnieją dane do odczytu, jeśli tak to je odczytuje i przekazuje dalej do metody, która z nich skorzysta. Kod wywołania wątku oraz interfejs receiveHandler jest następujący:

interface IDataReceiveListener
{
    void DataReceivedEvent(byte[] data);
}
 
Thread transmissionThread = null;
 
void Run()
{
    bReceiving = true;
    transmissionThread = new Thread(() => { Receive(); });
    transmissionThread.Start();
}

Teraz najważniejsze, ponieważ korzystam w tym kodzie z dwóch wątków (głównego + dodatkowego), w tym miejscu należy zwrócić szczególną uwagę na dostęp do danych prze oba wątki. W mojej aplikacji założyłem, że drugi wątek obsługuje obiekt SerialPort (mimo że tworzę go w pierwszym wątku), zatem dostęp do tego obiektu z wątku głównego (tutaj w przypadku wysyłania) musi być opatrzony sekcją krytyczną:

Thread.BeginCriticalRegion();
 
sp.Write(data, 0, data.Length);
 
Thread.EndCriticalRegion();

Natomiast jest jeszcze przypadek gdy wątek drugi odbiera dane i odwołuje się do obiektów z wątku pierwszego. W tym przypadku należy skorzystać funkcji Invoke() klasy Form, która przyjmuje obiekt typu delegate, a jego zadaniem jest wywołanie odpowiedniej funkcji z wątku pierwszego. Kod który to robi jest następujący:

private delegate void ProcessRequestDelegate(byte[] data);
 
/* funkcja interfejsu IDataReceiveListener */
public void DataReceivedEvent(byte[] data)
{
    this.Invoke(new ProcessRequestDelegate(this.ProcessRequest), new object[] { data });
}
 
private void ProcessRequest(byte[] data)
{
    // some stuff
}

I to wszystko na ten temat. Jak widać pisanie aplikacji okienkowych w C# jest banalnie proste.