介紹NoTime模式下的高精度線程

NoTime是基于實(shí)時系統(tǒng)構(gòu)建的.NET控制臺開發(fā)框架，用戶可以使用VisualStudio方便快捷地開發(fā)基于.NET語言的實(shí)時程序模塊，實(shí)現(xiàn)最小125微秒的線程調(diào)度周期。這樣一來，工程師的工作重心就能轉(zhuǎn)移到設(shè)備運(yùn)控及邏輯程序本身，無需關(guān)心實(shí)時性的實(shí)現(xiàn)了。

我們先打開軟件自帶的案例，案例的功能主要是實(shí)現(xiàn)NoTime和Windows之間線程sleep的精度對比，流程是啟動線程后，函數(shù)中是一個while循環(huán)，循環(huán)里流程是NoTime中先sleep 125μs，因?yàn)閃indows最小的單位是1ms，所以Windows這邊是sleep 1ms，然后獲取微秒級的時鐘值，再減去上次獲取到的時鐘值，并且將差值做最大值計算，將最大值記錄下來，后面這一段是手動清除最大值。

下面我們啟動案例，看一下結(jié)果：可以看到NoTime這邊，sleep 125μs的值基本在125～141之間。但是Windows這邊的sleep 1ms的精度基本上會隨著Windows的調(diào)度而隨之變大變小，特別是我們打開一些占用CPU比較高的程序的時候。

介紹了NoTime的高精度線程能夠?qū)崿F(xiàn)最小125微秒的線程調(diào)度周期。那么如何在Windows與NoTime中部署機(jī)器控制程序，才能夠在最小改動的情況下，輕松實(shí)現(xiàn)性能的提升呢？

以下是我們建議放在NoTime中執(zhí)行的程序：

1.從業(yè)務(wù)層來看，NoTime主要適合實(shí)現(xiàn)有實(shí)時性要求的業(yè)務(wù)邏輯。對于具有周期重復(fù)性、需要快速啟停的動作程序，建議放到NoTime里，保障快速穩(wěn)定運(yùn)行，例如短距離高速往返運(yùn)動。

2.安全控制業(yè)務(wù)以及異常處理邏輯建議放到NoTime里，這樣就能保證即便Windows藍(lán)屏后，程序仍然可以正常運(yùn)行，避免出現(xiàn)設(shè)備失控等情況。

3.全局報警信號監(jiān)控是適合放在NoTime里的，因?yàn)镹oTime中刷新頻率更高，一能更快地捕捉IO觸發(fā)，二是比較穩(wěn)定不會受到電腦環(huán)境干擾。

4.如果在一段運(yùn)動中需要IO觸發(fā)后馬上就切換運(yùn)動指令，而且從IO觸發(fā)到執(zhí)行運(yùn)動指令的時間要求較短，可以將其單獨(dú)放在NoTime中，避免因Windows波動而導(dǎo)致運(yùn)動指令切換延后，引起軸實(shí)際已經(jīng)過沖。

5.若有與外設(shè)實(shí)時通信的需求，可以基于我們的實(shí)時通信庫實(shí)現(xiàn)，支持在NoTime下基于串口及網(wǎng)口與外設(shè)通信。

6.對通訊及對運(yùn)動速度 需求不高的程序可以仍然放在Windows端不用改動，這樣就可以在保留現(xiàn)有完整功能的同時，完成遷移工作，減少單次工作量。

因NoTime提供的是一個開發(fā)平臺，具體業(yè)務(wù)劃分是不受限制的，可以將很小的一個功能函數(shù)在NoTime實(shí)現(xiàn)，也可以將一個較大的業(yè)務(wù)模塊在NoTime實(shí)現(xiàn)。所以對于現(xiàn)有軟件要將部分功能遷移到NoTime下來說，軟件本身改動不大，Windows下的原有功能也可以保留。

那么如何快速的部署NoTime，讓原有程序以最小的改動實(shí)現(xiàn)性能提升，以及如何使用NoTime的基本程序結(jié)構(gòu)呢？

大家好，我是ProU軟件工程師傅超，我們提供了一個NoTime中的基本程序結(jié)構(gòu)，大致分為運(yùn)動流程，流程管理，通訊及數(shù)據(jù)四個部分：

1. 運(yùn)動流程

首先看到的是我們NoTime程序的入口，在這我們先打開了和ProR的通訊通道，這個是必須要有的，而后是建立共享內(nèi)存，這個內(nèi)容我們后面會仔細(xì)講解，Maintask也就是我們主流程，我們轉(zhuǎn)到定義來仔細(xì)看一下。

在這我們初始化了三個數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體，調(diào)用了子流程1，子流程2的功能函數(shù)，目前這兩個函數(shù)里的內(nèi)容是一樣的，可以看到只是簡單的將一些數(shù)據(jù)置為0，下面的子流程3我們用了流程管理的結(jié)構(gòu)，這個“add”就是添加了子流程3里的函數(shù)，子流程的函數(shù)我們就寫具體的運(yùn)動流程代碼或者某功能的實(shí)現(xiàn)代碼。

2.流程管理

我們轉(zhuǎn)到定義來看下流程管理的結(jié)構(gòu)，這個管理結(jié)構(gòu)在NoTime和Windows下都是通用的，我們把需要執(zhí)行的子流程的函數(shù)做了一個統(tǒng)一管理，可以先看一下注冊的動作，我們做了一個簡單的封裝，可以更加便捷的去添加子流程里的動作。原理就是我們把要執(zhí)行的函數(shù)都先添加到一張列表里，流程啟動和停止通過變量去控制整張列表里函數(shù)的運(yùn)行，值得一提的是，列表里函數(shù)在運(yùn)行完后都會有一個反饋狀態(tài)，有反饋狀態(tài)我們就可以更好的控制流程的運(yùn)轉(zhuǎn)，目前是有錯誤，完成，執(zhí)行中三種，這個可以后面再自定義補(bǔ)充。

3.通訊

接下來我們看下通訊，在這我們展示的是NoTime和Windows的交互方式，相關(guān)功能函數(shù)都是放在一個獨(dú)立的文件里，便于更加快捷的定位和操作。本次案例里采用的是共享內(nèi)存，回顧一下NoTime程序的入口函數(shù)，在這是創(chuàng)建了共享內(nèi)存，然后在windows下打開共享內(nèi)存，從而實(shí)現(xiàn)NoTime與Windows的交互，若有與外設(shè)基于串口或網(wǎng)口通訊需求的也可以放在這一塊。

4.數(shù)據(jù)

我們分成了PublicData和GlobalData兩種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)體,PublicData里面建立的數(shù)據(jù)是針對于主流程的以及基本需要的，比如退出指令和循環(huán)次數(shù)，而GlobalData里面則是針對于子流程的，現(xiàn)在這里面放的就是子流程的一些狀態(tài)。

審核編輯：劉清