多任务(并行程序) — 何时需要多任务程序

kuuxi

翻译一片来自 http://www.robotc.net/forums/viewtopic.php?f=1&t=3342 的文章

多任务(并行程序) — 何时需要多任务程序

多任务是指同时执行不同的任务。让我门来看一下例子，判断是否需要多任务执行。

机器人向前行驶，知道声纳探测到距离障碍物小于30cm，机器人向右转弯、停止。
这个程序的流程如下:

    

        

        

     
  

  

  

      

代码

  

开始程序，

  

马达转动，向前行驶，
  （译）直到声纳探测距离小于30厘米，

  

向右转弯，右马达副职，左马达正值，

  

停止行驶，

  

结束程序。

     

  

  

   
    

        

        

     

可以看到，这个例子的程序按顺序执行，无需多同时执行多任务。

机器人巡线行走，直到距离篮筐小于20厘米时，讲求放入篮筐。
这个程序的流程如下:

    

        

        

     
  

  

  

      

代码：

  

开始程序
  声纳检测距离篮筐是否小于20厘米，
  光感值为暗值:
     马达转向一个方向，

  

光感值为亮值:
     马达转向另一个方向，
  声纳探测到距离篮筐小于20厘米
  停止马达，
  控制手臂的马达启动，讲求放入篮筐，
  结束程序。

     

  

  

   
    

        

        

     

这个例子中，声纳探测距离和光感读取光值同时进行，我们是否需要同时执行多任务？答案是否定的，因为可以把同时发生的任务整合成一个单一的任务。代码如下：

    

        

        

     
  

  

  

      

Code:

  

task main()
  {
     // do the things in this loop while the sonar sensor is > 30  cm
     while(SensorValue(sonar) > 30)
     {
        // follow line:
        if(SensorValue(lineFollower) < threshold)
        {
           // turn sligtly one direction
           motor[rightMotor] = 50;
           motor[leftMotor] = 0;
        }
        else
        {
           // turn slightly in the other  direction
           motor[rightMotor] = 0;
           motor[leftMotor] = 50;
        }
     }
     
     // stop motors and dump ball into basket:
     motor[rightMotor] = 0;
     motor[leftMotor] = 0;
     motor[armMotor] = 25
     wait1Msec(1000);
     motor[armMotor] = 0;
  }
   

     

  

  

   
    

        

        

     

当同时发生的任务可以整合成一个单一的任务时，我们永远都不选择同时执行多任务!

什么时候同时执行多任务呢？想象一下有个机器人在房间吸尘，遇到人时要选择避让，当避让失败时，按下紧急按钮，迅速停止机器人的运行。这个流程应该什么样呢？很难设计出一步一步线性的执行步骤，因为当其他任务在执行时，需要判断紧急按钮是否被按下，从而保证一旦按下，就可以结束程序。这时候就需要设计同时执行多任务的程序。

行走流程图:

    

        

        

     
  

  

  

      

代码:

  

开始程序,
  打开吸尘器,
  四周行走,
  如果声纳发现了人:
     停止马达,
     关闭吸尘器,
  人离开后:
     打开吸尘器,
     四周行走,
  循环上述流程   

     

  

  

   
    

        

        

     

停止流程图:

    

        

        

     
  

  

  

      

代码:

  

开始循环:
  如果紧急按钮被按下:
  结束程序.
  如果紧急按钮没有被按下:
  继续循环,

     

  

  

   
    

        

        

     

真实的程序代码如下:

    

        

        

     
  

  

  

      

Code:

  

task e_stop()
  {
     while(true)
     {
        if(SensorValue(e_stopBtn) == 1)
        {
           StopAllTasks(); // this ends the program
        }
        wait1Msec(10);  // this prevents the current  task from hogging the CPU
     }
  }
  
  
  task main()
  {
     StartTask(e_stop);
     while(true)
     {
        if(SensorValue(sonar) <= 10)
        {
           motor[rightMotor] = 0;
           motor[leftMotor] = 0;
           motor[vacuumMotor] = 0;
        }
        else
        {
           // code for driving around room here
        }
        wait1Msec(10);  // this prevents the current  task from hogging the CPU
     }
  }

     

  

  

   
    

        

        

     

尽管避让人的行为和捡起物品的行为同时发生，但他们可以整合到一个单一的任务中。而制动紧急按钮是一个单独的任务，和主要任务并行。另外要注意到‘wait1Msec’命令，如果没有这个命令，其中的一个任务有可能会独占CPU，阻止另一个任务的执行。

要记住main task()执行的是主要任务，主要任务停止时，其他任务也必须停止。在吸尘这个例子中，主要任务永远不会停止，除非制动了紧急按钮。

这是一个很好的关于多任务的例子，当然还有很多关于的多任务的重要和危险的概念在这里没有介绍。希望有人更深入的去研究这方面的知识.


记住:
99%的程序不要执行多任务!
并且
99.9% 多任务程序错误是因为错误的使用了多任务程序!!

_________________
Bence Feher

Undergraduate Intern - NREC, Robotics Academy
ROBOTC - Testing/Documentation/Developer

Computer Science, Japanese, East Asian Studies
University of Pittsburgh, Konan University 甲南大学

scaeac

进程调度是一门很高深的技巧。

zhlego

文中错字太多，如“副职”、“讲求”等。望改正。

kuuxi

zhlego 发表于 2014-1-24 16:50
文中错字太多，如“副职”、“讲求”等。望改正。

帖子中为什么会有大段的空白，望告知，谢谢！

kuuxi

zhlego 发表于 2014-1-24 16:50
文中错字太多，如“副职”、“讲求”等。望改正。

帖子中为什么会有大段的空白，望告知，谢谢！

zhlego

kuuxi 发表于 2014-1-25 08:33
帖子中为什么会有大段的空白，望告知，谢谢！

你指那儿？

dudaguo

贴子中看不到图片呀