利用多線程思想實現單片機系統的偽并行處理

1．開始后，主CPU發給從CPU1一個信號，從CPU啟動對象M1進行動作17，并由從CPU向主CPU返回一個信號。主CPU收到信號后，置起標志1。當對象M1進行完動作17后，從CPU向主CPU發出信號，CPU將標志1清掉。

2．開始后，主CPU發給從M2一個信號，從CPU啟動對象M2。從CPU向主CPU不斷查詢標志1。當標志1被清掉后，從//控制對象2執行動作23。

3．開始后，主CPU發給從CPU一個信號，從CPU啟動對象M3和對象M4。執行動作25，然后開電磁閥6，然后延時1秒，關電磁閥6，執行動作24，然后執行動作26，等////1的動作17完成后，啟動步進電機20，執行動作25，等等。

如上所說, 主CPU設置了多個標志位用以跟蹤各個線程的運行情況。并用這些標志位承擔了各個相關線程之間的通訊。凡是線程運行到與其他線程相關的地方都會在主CPU 內設置一個標志位以供其它相關線程查詢。而那些不相關的線程可以完全獨立運行。相關線程除了需檢測標志的部分，其他部分也可獨立運行。

這種多CPU控制的作法實現了單片機的并行運作方式。但多CPU的控制方案成本幾乎是成倍提高，而且在硬件的基礎上實現的多CPU之間的通訊花費時間稍長。并且容易有干擾。

方案二(作者推薦): 另一種實現的方法是在軟件的層面上模擬多cpu的運作。從而實現單片機的偽并行處理.這種實現方法借鑒了計算機實現多線程的編程方法。

多線程編程編程思想,即：同時給CPU分配了幾個任務或線程。當然計算機 CPU實際上不可能同一時間做幾件事，而是把時間分到不同的線程，使每個線程都有點進展。如果一個線程無法進行，比如線程要求的鍵盤輸入尚未取得，則轉入另一個線程的工作。通常，CPU在線程間的切換非常迅速，使人們感覺好象所有的線程是同時進行的。

多線程編程中有一個很重要的環節：各個線程之間的通訊與控制問題

在多線程編程中，每個線程都用編碼提供線程的行為，用數據供給編碼操作。多個線程同時處理同一編碼和數據，不同線程可能各有不同的編碼和數據。事實上，編碼和數據部分是相當獨立的，需要時即可向線程提供。因此經常是幾個線程使用同一段編碼和數據這就會出現下面的情況

當一個線程在調用數據時，另一個線程可能正在修改這些數據。則前一個線程所調用的數據出現了不確定性。這會影響整個運行結果。為了避免這個問題，多線程編程中，各個線程之間通訊和控制尤為重要。在將多線程的思想向單片機控制系統移植時，這點要非常注意。因為系統多線程運作的實現從其最基本的層面看仍然是單線程的操作；他的實現歸根結底是利用了計算機的高速度。它將系統運行的基準時間分成了許多時間片，將各個時間片分給不同的線程，如此一來在一個基準時間內各個線程全都向前行進了一步，然后運行下一個基準時間，周而復始。這樣在用戶層的角度看來，各個線程是同步進行的。只要速度夠塊，時間片的劃分不會影響用戶層面上的應用，這樣就可以實現多線程的操作。近年來單片機速度的大幅度提升，這就使多線程思想向單片機控制系統的移植成為可能。

在整個項目中全部的輸入信號共39個；同時并行查詢的對象最多時有61個系統要求以步進電機最快的速度打拍。時間約40us---60us，為了保證步進電機打拍的穩定性和靈活性。我選用了DSP內部的一個定時器，定時時間為打拍時間的1/3—1/5。設定為10us中斷。這個時間為整個系統運行的基準時間。在這段時間內，系統要查詢一遍所有對象并向相應的步進電機打拍。在一些線程中還需要采樣多次。換句話說，在這個系統時間內。所有線程都要向前行進一步。

就像計算機一樣，將這個基準時間分為多個時間片。將各個時間片分給不同的線程，在這種情況下，各個線程的執行是間斷的。這與用硬件模擬多線程有本質的不同。像這樣既要應用各線程執行的間斷性，又要保證各線程運行的連續性。這對軟件的設計有了很高的要求，這同時也是單片機控制系統用軟件模擬多線程方法中的難點之一,為了解決這個問題，可在個線程自帶線程進度指示器用來標志線程的運行進度，即用一個變量記載線程的每一步；如圖2

圖2

系統設定線程進度指示器用來指引線程的連續運行，同時在一個中斷中輪詢所有對象。其編程結構大致如下：

時鐘中斷：
線程1:
線程進度標志：
1： ；
2： ；
3 ；

線程2：
線程進度標志：
1： ；
2： ；
。。。。。。。。

用軟件模擬多線程還有很多要注意的地方。