【教程】ProtoThreads在Arduino中的应用#多任务处理#

二、ProtoThreads与嵌入式操作系统简介
ProtoThreads是一个通过宏（#define）写出来的神奇的模拟多线程（理解成多任务先）的库，里面全是头文件，找不到.cpp等程序文件。它的核心利用了C语言switch语句的特性。说是嵌入式系统，但这其实还只算是一个调度器，所以，并不能说是一个完整的操作系统。
操作系统最核心的功能是：在等待某个事件发生的时候，比如说定时一段时间、有无按键、串口上有无数据等等，操作系统帮你将单片机从当前的任务中临时切换到另一个任务运行，直到指定事件发生了再回来接着运行，这样就是变相实现了多任务处理，节省了CPU时间，还极大地减少开发难度（我会说我学过嵌入式系统后就再也不想做流水线式的设计了吗？）。
ProtoThreads在较大程度上实现出操作系统的核心功能，而且，每个新建一个任务，只需额外增加16bit即两个字节的空间（引入我的定时器宏则为6个字节）。除了核心功能外，还增加了信号量、延时这两个功能（仅限于我提供的库），我大概想到消息队列、标志怎么写了，但是没空写（旁白：其实是懒吧？）。
但是！！有缺点！！我说过了，它利用了switch语句的特性，所以，我非常不建议在任务中使用switch这个语句，除非你能保证在你的switch语句内不会切换任务。其次，请慎用内部变量，尤其是循环变量，在切换任务时有一定的可能性发生不可预料的错误，要用，请一定加上static修饰。
讲完，下面讲讲怎么用。

三、任务准备工作
首先，每个任务都必须要有一个记录变量，记录任务的状态，便于返回。语句：
static struct pt xxx;
这个xxx你们自己取好了。下面的全部都是xxx。请一定要加上前面的static struct。
好，然后要初始化一个任务。在setup()函数里面用这个语句：
PT_INIT(&xxx);
这样就初始化成功啦~记得要加个&符号。（一定要哦~）

五、信号量（Semaphore）
妹子求别走T_T
我不得不解释一个专业术语，因为这二货很有用（信号量：你才二）……
我不上定义了，直接用例子说，不是我发明的例子。
停车场。停车。停车场里面的车位是固定的，假设没有一辆车占多个车位的情况。在这种情况下，剩余车位数就是一个“信号量”了。进一量车，剩余车位数就减一；出一量车，剩余车位数就加一。如果剩余车位数为0，那么想进来的车就只能在外面淋雨了。
对，信号量也是这样用。得到了一个信号量，任务继续运行，得不到，一边呆着去。
具体有什么用呢？比如说，一楼写着的，监控串口的任务读到数据了，要占用数码管。那么我们命令一个信号量为土豪，土豪只有一个。每次矩阵键盘要显示数据，先申请一个土豪，写数据，然后释放土豪，如果申请不到就在墙角不断画圈圈。监控串口的任务一旦申请到土豪就劫持1s，不让矩阵键盘用。这样就可以达到要求啦~
下面是用法：
要用的话，请在#include "pt.h"前面加上一句 #define PT_USE_SEM
首先要创建一个信号量，这个一定是全局变量：
static struct pt_sem 信号量名;
接着请在setup()函数里面给它初始化：
PT_SEM_INIT(&信号量名，数量);
信号量名前面有个&，别忘了。数量就相当于停车场的总车位数。
然后要用啦。任务要停一辆车进去：
PT_SEM_WAIT(pt,&信号量名);
信号量名前面有个&，别忘了。一个语句只能停一辆车，土豪好多车就用多次。
任务要开一辆车出来：
PT_SEM_SIGNAL(pt,&信号量名);
信号量名前面有个&，别忘了。用一次出一辆。
当然，对于一个任务来说，信号量没上限，就是说，你可以在停车场内再开辟新的车位，不断用PT_SEM_SIGNAL()就好了。
其实信号量这货解决的问题中，比较出名的是生产者与消费者问题。简单地说，消费者要买，必须要生产者生产才能买到，没生产出来，消费者只能等。

六、例子
大家翻了那么久都累了伐……给个例子呗……
要求：板载LED以4秒一周期的速率闪烁。一旦收到串口发来的信息，不管信息量多少，快闪5次。用ProtoThreads写。
//首先启用定时器库和信号量库，下面会用到
#define PT_USE_TIMER
#define PT_USE_SEM
//引用库
#include "pt.h"
static struct pt thread1,thread2; //创建两个任务
static struct pt_sem sem_LED; //来个LED的信号量，同一时间只能一个任务占用
unsigned char i; //循环变量，写在这里其实不合适
void setup() {
//初始化13口和串口
pinMode(13,OUTPUT);
Serial.begin(115200);
PT_SEM_INIT(&sem_LED,1); //初始化信号量为1，即没人用
//初始化任务记录变量
PT_INIT(&thread1);
PT_INIT(&thread2);
}
//这是LED慢速闪烁的任务
static int thread1_entry(struct pt *pt)
{
PT_BEGIN(pt);
while (1)
{
PT_SEM_WAIT(pt,&sem_LED); //LED有在用吗？
//没有
digitalWrite(13,!digitalRead(13));
PT_TIMER_DELAY(pt,1000);//留一秒
PT_SEM_SIGNAL(pt,&sem_LED);//用完了。
PT_YIELD(pt); //看看别人要用么？
}
PT_END(pt);
}
//这是LED快速闪烁的任务，如果有串口消息，快速闪5次
static int thread2_entry(struct pt *pt)
{
PT_BEGIN(pt);
while (1)
{
PT_WAIT_UNTIL(pt, Serial.available()); //等到有串口消息再继续
PT_SEM_WAIT(pt,&sem_LED);//我要用LED啊！
//抢到使用权了，虐5次
for (i=0;i<5;i++)
{
digitalWrite(13,HIGH);
PT_TIMER_DELAY(pt,200);
digitalWrite(13,LOW);
PT_TIMER_DELAY(pt,200);
}
while (Serial.available())
Serial.read();
//清空串口数据，防止又来
PT_SEM_SIGNAL(pt,&sem_LED); //归还LED使用权了
}
PT_END(pt);
}
void loop() {
//依次调用即可
thread1_entry(&thread1);
thread2_entry(&thread2);
}

七、后记
版权问题：ProtoThreads的基本代码是由Adam Dunkels编写了，详情请看Readme.md，我个人只扩展了pt-timer.h这一个库。转载及使用ProtoThreads的基本代码请遵循Adam Dunkels的声明。转载及使用我写的pt-timer.h请署名“逍遥猪葛亮”。
欢迎转载、使用、修改等等，提一提“逍遥猪葛亮”我会很高兴的。
@春泥蛋炒饭 申个精？

顶一下，另外几个PT的教程没怎么看懂，这个过会儿看下

http://dunkels.com/adam/pt/

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