嵌入式系统课程设计多线程实现环形缓冲区数据的输入输出控制Word文档下载推荐.docx
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2.2.2模块的功能4
2.3技术实现10
2.3.1模块的实现10
2.3.2问题的解决11
2.4总结15
参考文献15
第一章绪论
1.1课题目的和重点问题
1.1.1目的和意义
通过使用Linux环境下的C语言编程，完成环形缓冲区数据的输入输出控制。
来加深对Linux多线程编程实现的认识和操作。
1.1.2重点解决的问题
在解决环形缓冲区数据的输入输出控制的实验中，一是要解决实现多线程的同步工作问题，二是如何使用串口发送数据。
1.1.3系统实现的具体功能
利用ARM9的开发平台在Linux操作系统中，程序设计一个环形缓冲区，A线程不断填充缓冲区数据（按串口收到的初始值开始，每次减一填入；
串口发来的初始化数据更改能及时更新缓冲区），B线程每隔1ms从缓冲区读出数据（若此时缓冲区空，则打印一个警告信息），缓冲区每读到一个特定数据则控制Led灯点亮一次（3个灯不同的特定数据控制），点亮灯由C线程控制，串口的输入响应由D线程实现。
当串口输入一个非数字则整个程序退出。
第二章正文
2.1功能需求分析
2.1.1功能需求分析
在这个课题中，需要创建一个环形缓冲区，往这个环形缓冲区中填写和读取数据。
多线程的编程对于Linux系统开发是必须了解和掌握的。
因为在实现这个课程目标时，需要几个功能模块同步协调完成。
发送数据和读取数据线程要协调进行，不能发生冲突，同时还需要从串口发送数据进程不断获取刷新数据，所以在进行多线程编程时要做好进程的协调。
2.1.2功能实现环境分析
硬件：
up-Star认证考试实践板、PC机Pentium500以上,硬盘10G以上。
软件：
PC机操作系统REDHATLINUX9.0＋MINICOM＋ARM-LINUX+xshell开发环境
2.2系统设计
2.2.1功能框图
图2.2.1系统功能框图
2.2.2模块的功能
本次课题中共有三大功能模块：
串口数据发送模块、缓冲区数据填充模块、读取缓冲区数据模块。
基本程序框架：
structprodcons/*设置一个整数的圆形缓冲区*/
{
intbuffer[BUFFER_SIZE];
/*缓冲区数组*/
pthread_mutex_tlock;
/*互斥锁*/
intreadpos,writepos;
/*读写的位置*/
pthread_cond_tnotempty;
/*缓冲区非空信号*/
pthread_cond_tnotfull;
/*缓冲区非满信号*/
};
/*--------------------------------------------------------*/
voidwarn（structprodcons*b）
if（b->
writepos!
=b->
readpos）
{
printf（"
warning:
thebufferisempty\n"
）;
}
}
/*初始化缓冲区*/
voidinit（structprodcons*b）
pthread_mutex_init（&
b->
lock,NULL）;
pthread_cond_init（&
notempty,NULL）;
notfull,NULL）;
b->
readpos=0;
writepos=0;
/*向缓冲区中写入一个整数*/
voidput（structprodcons*b,intdata）
pthread_mutex_lock（&
lock）;
/*等待缓冲区非满*/
while（（b->
writepos+1）%BUFFER_SIZE==b->
readpos）{
waitfornotfull\n"
pthread_cond_wait（&
notfull,&
}
/*写数据并且指针前移*/
b->
buffer[b->
writepos]=data;
writepos++;
if（b->
writepos>
=BUFFER_SIZE）b->
/*设置缓冲区非空信号*/
pthread_cond_signal（&
notempty）;
pthread_mutex_unlock（&
/*从缓冲区中读出一个整数*/
intget（structprodcons*b）
intdata;
/*等待缓冲区非空*/
while（b->
writepos==b->
waitfornotempty\n"
notempty,&
/*读数据并且指针前移*/
data=b->
readpos];
readpos++;
readpos>
/*设置缓冲区非满信号*/
notfull）;
pthread_mutex_unlock（&
returndata;
voidled（inton_off,intled_number）//led控制函数
intfd;
fd=open（"
/dev/led"
0）;
if（fd<
0）
exit
（1）;
ioctl（fd,on_off,led_number）;
close（fd）;
voidleds（intd）//对读取的特定数值进行判断
if（d==200）
led（0,0）;
usleep（200000）;
led（1,0）;
if（d==400）
led（0,1）;
led（1,1）;
if（d==600）
led（0,2）;
led（1,2）;
void*keyboard（void*data）//键盘输入线程
intd=0,i=0,m=0,n=0,t=0,p=0,b=0;
for（;
;
）/*读取串口发送数据*/
d=getchar（）;
bis:
%d\n"
d）;
if（（d==ENDMINITERM1）||（d==ENDMINITERM2）||（d>
=65&
&
d<
=122））
{/*如果是非数字或退出则程序结束*/
STOP=TRUE;
break;
}
else/*读取向串口发送初值*/
{
p=d-'
0'
m=getchar（）;
p=p*10+m-'
n=getchar（）;
p=p*10+n-'
s=p;
/*将发送的值赋给全局变量s*/
t=getchar（）;
printf（"
tis%d\n"
t）;
sis%d\n"
s）;
returnNULL;
void*producer（void*data）//向缓冲区填充数据线线程
while（s==0）;
intn=s;
intd=s;
n>
0;
n--）
{
if（STOP==TRUE）
break;
if（s!
=d）
n=s;
d=s;
put-->
n）;
put（&
buffer,n）;
if（（n-1）==0）
n=s+1;
usleep（100000）;
put（&
buffer,OVER）;
printf（"
Pthread_Astopped!
\n"
void*consumer（/*structprodcons*b,*/void*data）//读取缓冲区数据线程
intd;
while（STOP==FALSE）
d=get（&
buffer）;
leds（d）;
//调用led函数对特定数值进行判断
if（d==OVER）break;
%d-->
get\n"
d）;
consumerstopped!
intmain（）//主函数
{
structsigactionsa;
intok;
pthread_tth_a,th_b,th_c,th_d;
void*retval;
init（&
sa.sa_handler=child_handler;
sa.sa_flags=0;
sigaction（SIGCHLD,&
sa,NULL）;
pthread_create（&
th_a,NULL,producer,0）;
th_b,NULL,consumer,0）;
th_c,NULL,send,0）;
pthread_create（&
th_d,NULL,keyboard,0）;
pthread_join（th_a,&
retval）;
pthread_join（th_b,&
pthread_join（th_c,&
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