利用 ProtoThreads实现Arduino多线程处理（2）

2023-07-28 18:15:52

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感谢小V分享给大家的博文。

我在做产品设计的课题的时候，小五义推荐我使用Protothread这个库来进行编写，研究了之后应用于自己的设计上效果还不错，应小五义的请写了这个Protothread的介绍，谈不上懂，就浅浅谈一谈我的理解，帮助大家应用，如果有错误的，欢迎指教。

Protothread(以下简称PT)，是牛逼哄哄的来自瑞典皇家啥啥啥的Adam Dunkels大师编写的用于协程的一个库，你说协程是啥，简单的理解就是类似多任务处理器。当你开始做有关硬件C语言的编程之后，你会发现你的核心芯片不是无敌的，资源是有限的，这个时候合理安排资源就极为重要了，对于8位16位的单片机来说，用真正的多任务处理几乎是无法承受的，这种时候就需要PT的出马了。

举个例子，你有两个触发端，分别是你老妈和你老婆，当你老婆生气的时候，你要跪键盘10秒，你老妈叫你的时候，你就要去给她捶背15秒，问题是你的脑子只有8位或者16位，一个时间点只能做一件事情。现在你老婆生气了，你就跪在键盘上，用最基础的delay函数数数：1秒，2秒，3秒……这时候你老妈叫你给她捶背，可是你听不见，因为你在数数，如果你老妈耐心好还好，等你跪完再叫你给她捶背，如果她老人家耐心差，叫一遍就不叫了，那可就完蛋了，直接跟你老婆开干，当然你唯一收获的就是不用跪了，准备完蛋吧。

PT的有一个能力就是你跪下之后，不用你数数，它帮你数数，然后你膝盖就保持跪的状态，然后双手给你老妈捶背，10秒到后，它跟你讲：“诶，气管炎，10秒到了。”这个时候你想不想起来看你自己了，反正老婆给的任务完成了。

当然这只是一个很狭窄的例子，不要狭隘的理解为PT只是给你计数，timer只是PT的一个方便的应用，这是使PT提醒的原因不是计时多久，而是一个条件，条件是数完十秒，所以说PT很灵活，你可以给把触发端给PT，比如你为了向老婆展示你的诚心，就一直跪着键盘，这时候不是叫PT数数，告诉PT，如果老妈叫你，就提醒你去敲背，这样都是可以的。

原理大致如此，然后上几个常用的宏定义吧：

PT_INIT(pt) 初始化任务变量，只在初始化函数中执行一次就行
PT_BEGIN(pt) 启动任务处理，放在函数开始处
PT_END(pt) 结束任务，放在函数的最后
PT_WAIT_UNTIL(pt, condition) 等待某个条件（条件可以为时钟或其它变量，IO等）成立，否则直接退出本函数，下一次进入本函数就直接跳到这个地方判断

想要真正的理解PT，自然是需要看懂源代码的，我不会那么无聊给你一个一个罗列，我就给你看几个精髓的，

#define PT_BEGIN(pt) switch((pt)->lc) {case 0;

#define PT_WAIT_UNTIL(pt,condition)   (pt)->lc = __LINE__;   case __LINE__:                                       if(!(condition))  return

啊哈哈哈哈，是不是没看懂！！！我一开始也是这样的！！！如果你看懂了你现在真的可以离开了，我没啥可以告诉你的了。。。

如果你一头雾水，心生怯意，那我来给你打一级强心针吧！

#define PT_END(pt) }

怎么样！是不是不敢相信！就一个“}”，所以那些大神跟你讲你PT_BEGIN之后，一定要一个PT_END，知道为啥了吧！因为你看看PT_BEGIN，里面一开始有个“{”。

其实你懂了PT_WAIT_UNTIL之后，你对PT就算是基本的了解，我们一句一句来，首先pt是啥，pt就是一个struct变量，里面有什么呢？里面就一个lc，lc就是用来记住当前的位置，然后下次进入函数的时候就直接从当前位置开始的，那又怎么做到从当前位置开始呢！这个时候就是展现Adam牛逼哄哄的时候了，_LINE_闪亮登场，_LINE_的作用就是能取到当前_LINE_所在位置的行数，现在你知道了当前的位置，你怎么到这个位置呢，就用的switch case语句，用static pt记录_LINE_的行数，然后通过switch（(pt)->lc）跳到case _LINE_，怎么样，理解了之后是不是感叹Adam机智！

最后就简单的我下面列一个示例吧，是按照arduino的编译器格式写的，就按照上面说的老妈老婆的例子，我个人不敢给老妈老婆分高下，一个管我一生，一个管我下半身，所以就老婆叫跪就跪10秒，不然不跪，老妈叫敲背就敲背15秒，否则浪费。

#include<pt.h>//声明protothread

#include<PT_timer.h>//声明pt.timer

#define ANGEROFWIFE 1//老婆的愤怒

#define MOTHERCALL 2//老母的呼唤

#define KNEE 3//遭殃的膝盖

#define HAND 4//幸福的双手

static struct pt pt1，pt2;

PT_timer servotimer1;

PT_timer servotimer2;//定义两个计时器

void setup()

{

    pinMode(ANGEROFWIFE,INPUT);

    pinMode(MOTHERCALL,INPUT);

    pinMode(KNEE,OUTPUT);

    pinMode(HAND,OUTPUT);//定义端口输入输出

    PT_INIT(&pt1);

    PT_INIT(&pt2);//两个线程初始化，其实就是pt->lc归零

}

static int mission1(struct pt *pt)

{

    PT_BEGIN(pt);//线程开始

    while()

    {

        digitalWrite(KNEE,LOW);//老婆不生气我不跪

        PT_WAIT_UNTIL(pt,digitalRead(ANGEROFWIFE));//等老婆生气

        digitalWrite(KNEE,HIGH);//我擦真生气了，赶紧跪

        servotimer1.setTimer();//设定跪10秒，这里单位1为一微妙

        PT_WAIT_UNTIL(pt,(servotimer1.Expired()));//当时间溢出，这里是10秒就结束

}

PT_END(pt);//线程结束

}

Static int mission2(struct pt *pt)

{

    PT_BEGIN(pt);

    While()

{

    digitalWrite(HAND,LOW);

    PT_WAIT_UNTIL(pt,digitalRead(MOTHERCALL));

    digitalWrite(HAND,HIGH);

    servotiemr2.setTimer();

    PT_WAIT_UNTIL(pt,(servotimer2.Expired()));

}

    PT_END(pt);

}

void loop()

{

    mission1(&pt1);

    mission2(&pt2);//循环执行，特步，永不停息

}

上述只是关于PT一个很简单的例子，有一点需要提醒的是，尽量不要在线程里声明变量，如果要用也要用static变量，不然很容易出错也不易察觉，更多的关于protothread详细的源代码和理解可以参照REFERENCE，TV领进门，修行在个人。多多应用，勇于尝试，你就能熟练应用这一神器。

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