JC35導(dǎo)讀：如何完成多任務(wù)的實(shí)時(shí)控制，是開(kāi)發(fā)數(shù)控系統(tǒng)必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題。本文介紹了多線程技術(shù)的基本概念，分析了C++builder環(huán)境下多線程技術(shù)的應(yīng)用方法，通過(guò)開(kāi)發(fā)實(shí)例給出了多線程技術(shù)在實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)的實(shí)時(shí)響應(yīng)中的應(yīng)用。
　　
　　1引言
　　
　　實(shí)時(shí)性是數(shù)控系統(tǒng)一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)。
　　
　　在IPC（IndustrialPersonalComputer）＋運(yùn)動(dòng)控制器構(gòu)成的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)發(fā)平臺(tái)上，雖然這種主從式結(jié)構(gòu)，確保了運(yùn)動(dòng)控制指令在運(yùn)動(dòng)控制器內(nèi)高速、實(shí)時(shí)的被執(zhí)行，但在PC機(jī)上，仍需要完成諸如實(shí)時(shí)顯示、預(yù)處理計(jì)算、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)控等許多任務(wù)。為了保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能，擬采用多線程技術(shù)，通過(guò)多任務(wù)并行處理的方式，提高系統(tǒng)實(shí)時(shí)性。
　　
　　本開(kāi)發(fā)平臺(tái)采用IPC＋運(yùn)動(dòng)控制器模式的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)，主要的運(yùn)動(dòng)控制由固高公司的GT400-SV通用運(yùn)動(dòng)控制器完成。它提供C語(yǔ)言函數(shù)庫(kù)GT400sv.lib和Windows動(dòng)態(tài)連接庫(kù)GT400.dll，能夠?qū)崿F(xiàn)復(fù)雜的控制功能。數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)是將這些控制函數(shù)與自己控制系統(tǒng)所需的數(shù)據(jù)處理、界面顯示、用戶接口等應(yīng)用程序模塊集成在一起，建造符合特定應(yīng)用要求的控制系統(tǒng)。
　　
　　2進(jìn)程與線程以及多線程技術(shù)
　　
　　Windows操作系統(tǒng)既支持多進(jìn)程，又支持多線程。一個(gè)進(jìn)程就是應(yīng)用程序的一個(gè)實(shí)例，一次執(zhí)行過(guò)程也就是調(diào)入內(nèi)存準(zhǔn)備執(zhí)行的程序，包括當(dāng)前執(zhí)行的應(yīng)用程序的執(zhí)行代碼和程序執(zhí)行相關(guān)的一些環(huán)境信息。每個(gè)進(jìn)程擁有整臺(tái)計(jì)算機(jī)的資源，無(wú)須知道其他進(jìn)程在計(jì)算機(jī)中的信息。通常每個(gè)進(jìn)程至少有一個(gè)線程在執(zhí)行所屬地址空間中的代碼，該線程稱(chēng)為主線程，如果該主線程運(yùn)行結(jié)束，系統(tǒng)將自動(dòng)清除進(jìn)程及其他地址空間。
　　
　　線程是進(jìn)程內(nèi)部執(zhí)行的路徑，是操作系統(tǒng)分配CPU時(shí)間的基本實(shí)體，是程序運(yùn)行的zui小單位。每個(gè)進(jìn)程都由主線程開(kāi)始進(jìn)行應(yīng)用程序的執(zhí)行。線程由一個(gè)堆棧、CPU寄存器的狀態(tài)和系統(tǒng)調(diào)用列表中的一個(gè)入口組成。每個(gè)進(jìn)程可以包含一個(gè)以上的線程，這些線程可以同時(shí)獨(dú)立地執(zhí)行進(jìn)程地址空間中的代碼，共享進(jìn)程中的所有資源。
　　
　　Windows系統(tǒng)分配處理器時(shí)間的zui小單位是線程，系統(tǒng)不停地在各個(gè)線程之間切換。在PC機(jī)中，同一時(shí)間只有一個(gè)線程在運(yùn)行。通常系統(tǒng)為每個(gè)線程劃分的時(shí)間片很?。╩s級(jí)別），這樣快速系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性就有了保障。
　　
　　要實(shí)現(xiàn)多線程編程，可建立輔助線程（workerThread）和用戶界面線程（UserInterfaceThread）。輔助線程主要用來(lái)執(zhí)行數(shù)控程序、坐標(biāo)顯示、動(dòng)態(tài)仿真和數(shù)據(jù)預(yù)處理；用戶界面線程用來(lái)處理用戶的輸入，響應(yīng)用戶產(chǎn)生的事件和消息。
　　
　　3數(shù)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)性分析
　　
　　3.1線程的實(shí)時(shí)性
　　
　　數(shù)控系統(tǒng)需要完成的任務(wù)有很多，這些任務(wù)中，優(yōu)先級(jí)的要求級(jí)別不一樣。據(jù)此，可以利用Windows系統(tǒng)的多任務(wù)、搶占式的特點(diǎn)和多線程技術(shù)將各個(gè)任務(wù)分給不同的線程，并賦予各個(gè)線程不同的優(yōu)先級(jí)，當(dāng)高優(yōu)先級(jí)的線程執(zhí)行時(shí)，即實(shí)時(shí)性要求高的任務(wù)需要執(zhí)行時(shí)，可以自動(dòng)地終止其他線程的工作轉(zhuǎn)而執(zhí)行這一線程。通過(guò)這一方法，可以實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)所要求的實(shí)時(shí)性。
　　
　　3.2輔助線程創(chuàng)建
　　
　　本開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中所創(chuàng)建的輔助線程可大致劃分如下：
　　
　?。?）坐標(biāo)顯示線程
　　
　　在手動(dòng)脈沖面板、電動(dòng)控制面板和增量控制面板中，可實(shí)時(shí)顯示X、Y、Z三個(gè)運(yùn)動(dòng)軸的坐標(biāo)。這樣可使操作人員直觀看到三軸的實(shí)際坐標(biāo)。實(shí)時(shí)性要求較低，所以使用zui低優(yōu)先級(jí)：LowestNormal。
　　
　?。?）圖形顯示線程
　　
　　圖像顯示線程用于在動(dòng)態(tài)仿真面板中執(zhí)行圖形繪制的指令。通過(guò)圖形顯示，操作者可以在動(dòng)態(tài)仿真的同時(shí)，對(duì)人機(jī)界面進(jìn)行操作。這一線程實(shí)時(shí)性要求較低，等級(jí)為：BlowNormal。
　　
　?。?）IO狀態(tài)控制線程
　　
　　此線程用于檢測(cè)由系統(tǒng)輸入的各個(gè)離散量，以及從數(shù)控程序得到的指令來(lái)輸出機(jī)床各離散量的狀態(tài)。此線程優(yōu)先級(jí)比前兩線程高，等級(jí)為：Normal。
　　
　　（4）數(shù)據(jù)預(yù)處理線程
　　
　　數(shù)據(jù)預(yù)處理線程主要負(fù)責(zé)完成編碼形式轉(zhuǎn)換、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償、刀具半徑補(bǔ)償和公英制轉(zhuǎn)換等運(yùn)動(dòng)控制數(shù)據(jù)預(yù)處理函數(shù)的執(zhí)行。等級(jí)為：Normal。
　　
　?。?）運(yùn)動(dòng)控制線程
　　
　　此線程主要用于運(yùn)動(dòng)控制器執(zhí)行數(shù)控代碼函數(shù)的運(yùn)行。負(fù)責(zé)向緩沖器輸入運(yùn)動(dòng)控制命令，清空緩沖器和打開(kāi)關(guān)閉緩沖器等操作。等級(jí)稍高：AboveNormal。
　　
　?。?）緊急控制線程
　　
　　此線程處理一些需要機(jī)床立即做出反應(yīng)的時(shí)間，如機(jī)床的急停等。優(yōu)先級(jí)zui高，等級(jí)為：Highest。