基于多线程技术的离合器在线检测系统的设计

　　0 引言

　　对数据采集量大，要对数据进行复杂算法处理的工业检测系统，须使用一定的技术，保证系统的可靠性、稳定性和实时性。具有并行处理多任务特性的多线程技术是解决该问题的重要方法。故利用多线程技术设计洗衣机减速离合器在线检测系统。

　　1 系统的硬件体系结构

　　系统的硬件部分主要由研华(ADVANTECH)PCI-1710L 数据采集卡、PCLD-8710LD 接线端子版、IPC-6710 工控机及力矩和振动传感器等构成。PCI-1710L 数据采集卡的主要功能包括：支持即插即用、具有一个自动通道/增益扫描电路、具有FIFO缓冲器、提供了可编程的计数器、提供16 路开关量输入和16 路开关量输出。系统的体系结构如图1。

　　系统中的PCI-1710L 涉及到DI、DO、AI 信号处理。其中，AI 信号的处理最为复杂。

　　传感器采集的现场信号经滤波器滤波后进入PCI-1710L 板卡，板卡内的A/D 转换器进行高速的模数转换。转换后的数据首先暂存在板卡的4K 板载FIFO 中，当FIFO 半满或全满时，向DMA 控制器发送DMA 请求，使用直接内存存取方式经PCI总线将数据从FIFO 输出到内部缓冲区中。在进行长时间的高速数据采集时，PCI-1710L 多采用循环方式。在此采集方式下，启动一次采集过程能启动无数次的A/D 转换。此时内部缓冲区分成前后对等的两个半区使用，当前半区填满后就将此半区数据向用户缓冲区传送，同时将新转换的数据放在内部缓冲区的后半部分。当后半区填满后将此半区数据向用户缓冲区传送。同时自动将新转换的数据放到早已传送完毕的前半个缓冲区。内部缓冲区和用户缓冲区的数据可在程序控制下存放到硬盘内，实现数据的永久保存，便于后期的数据分析。

　　2 多线程技术

　　线程作为进程的执行引擎(进程中的一条执行路径)，无论是在经典进程还是现代进程中，都由线程数据和线程状态构成，如图2。进程为线程定义了执行环境，即二进制程序、数据和资源(包括文件）的集合。每个线程有自己的栈和状态，所以线程能并行执行二进制程序的不同部分。

　　支持多任务处理的操作系统，在需要处理器时间的线程间分割可用处理器时间，并依据线程的优先级轮流为每个线程分配处理器时间片。

　　线程被创建后成为一个执行代码的独立实体。有的线程生存周期很长，例如主线程，其生存期同进程的生存期。有的线程则在完成一项任务后退出。所有线程无论生命期长短需经历如图3 状态。

　　刚创建的线程处于Initialized 状态，表示该线程所需的所有资源已准备完毕，可被调度执行。在下一个线程调度时，转入Ready 状态。如Ready 状态的线程被调度选中，进入Running 状态。该状态指示线程当前正在使用处理器执行代码。线程在执行过程中会因休眠(Sleep)而让出CPU，转入Ready状态。在使用完CPU 分配的时间片后转入Ready状态。在执行过程中可能因某些操作而阻塞，这时线程将由Running 状态转入Wait 状态。处于该状态的线程将一直等待，直到等待的资源准备就绪，才会被唤醒，唤醒后转入Ready 状态等待调度。线程在执行完代码后进入Terminated 状态，该状态指示线程已完成执行并已退出。