利用多線程思想實現(xiàn)單片機系統(tǒng)的偽并行處理

1． 引言

隨著計算機的不斷發(fā)展，越來越多的，優(yōu)秀的編程思想被提出來，并付諸實踐。在某些方面已出現(xiàn)了根本性的變革。另一方面，單片機自從80年代誕生以來，便以飛快的速度發(fā)展起來，但由于其物理條件的限制，單片機控制系統(tǒng)的編程仍然局限于經(jīng)驗的模式，很少應(yīng)用那些新提出的高級語言的編程思想。如果將不斷發(fā)展的編程思想與廣泛應(yīng)用的單片機控制系統(tǒng)結(jié)合起來，一定會大大促進(jìn)單片機控制系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展。使其更廣泛的應(yīng)用于各個方面。

在下面這個具體項目中，實際情況對系統(tǒng)有一些比較苛刻的要求。按照一般的單線程的控制方法已經(jīng)無法滿足實際需求。具體情況如表1（表1所示為生化分析儀的設(shè)計中對單片機系統(tǒng)的要求的一部分）

表1

表1所示只占了整個系統(tǒng)要求的1/6。下面對表1中的幾項內(nèi)容加以說明。

對象M1開始動作17操作，即首先步進(jìn)電機M1（正向）轉(zhuǎn)動查找光電開關(guān)信號PS1；查到后執(zhí)行兩次‘過程1‘。過程1：向電機打出30拍。由表1可知該動作從C 段執(zhí)行到 K段停止；

對象M2即步進(jìn)電機M2等對象M1執(zhí)行完動作17后執(zhí)行動作23等。對象M3和對象M4 則在開始時同時啟動，分別執(zhí)行各自的動作。各個對象之間有的獨立，有的相互關(guān)聯(lián)。

整個項目需要控制16臺步進(jìn)電機，21個電磁閥，3個泵，1個直流電機，系統(tǒng)要求全部執(zhí)行時間為6秒鐘，系統(tǒng)要求步進(jìn)電機以其最快的速度 -----40us—60us打拍。如果以單線程的方式編程讓一臺電機轉(zhuǎn)到位之后，再轉(zhuǎn)其他電機。這樣16臺電機打一拍就需要640us---960us 已經(jīng)無法滿足系統(tǒng)要求。這就需要使單片機并行控制多臺電機運轉(zhuǎn)。這種以并行的方式驅(qū)動各個電機同時啟動可以在最短的時間將各個電機同時到位。在轉(zhuǎn)動電機的同時還需要檢測一些開關(guān)量已確定電機的位置。為了實現(xiàn)這個目的。下面提供第一種解決方案(此方案是常用的方案之一，但作者并不推薦這個方案。因為這個方案成本太高。)。

方案一： 硬件實現(xiàn)。

我們可以用多個CPU，將各個電機的控制分到不同的CPU中執(zhí)行，并可將不互相沖突的電機控制過程放到一個CPU中，其結(jié)構(gòu)如圖1

圖1多cpu實現(xiàn)方案結(jié)構(gòu)圖

如圖所示系統(tǒng)中設(shè)定一個主CPU，其功能為與計算機通訊，并將計算機下達(dá)的指令分發(fā)給相應(yīng)的從CPU，更主要的是主CPU將監(jiān)控整個并行控制的運作。因為各個控制過程之間有的彼此關(guān)聯(lián)，所以主CPU不僅要控制各個線程的執(zhí)行，還要兼顧線程之間的通訊。以表1為例，具體作法如下：