TWEN-ASR ONE 语音识别系列教程（4）---多线程与消息队列使用

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TWEN-ASR ONE 语音识别系列教程（4）—多线程与消息队列使用
提示：作者使用 TWEN-ASR ONE V1.0开发板进行开发学习。

文章目录
3 C  W3 P, F( v2 `& t0 k前言
一、多线程的使用与测试
# B) V- I7 K7 l2 c& M1.1线程使用说明
2 X1 ]+ @4 ?( k) S# u8 H4 Z1.2线程代码编写
8 z* N) [4 @8 F4 X2 C5 Y7 ^) }1.3线程代码分析
1.4线程运行测试
二、消息队列的使用与测试
2.1消息队列使用说明
2.2消息队列代码编写
" _1 n! Z* d) V* _2.3消息队列代码分析
; P2 O7 M% @+ v0 u$ R; }2.4消息队列运行测试
; l: T5 S( |/ E- P% i三、总结
: c" Q) P) N  B前言
" N( q% D& D, }+ W* l# d- Y8 D3 I    经过前面的学习，对ASR程序结构有一定的了解。前面有些代码已经使用了线程，可见线程在ASR程序设计里面的重要性。不禁心里会有些疑问，线程工作原理是什么？多线程谁会先执行？多线程之间是否可以进行信息交换？信息交换是不是队列消息？带着这些问题，在本文尝试找到答案。本文主要内容有：

0 r" f% g3 l# T" ]) B7 z1 ?线程的原理与应用；
! O: M/ k0 b5 [2 e5 U队列消息的原理与应用。
6 W) H) T+ S8 Q( g一、多线程的使用与测试
5 P- v- z0 O: X; V# h6 `  {; L1.1线程使用说明
" w$ _9 X- @# e: }2 {9 R& T% S     线程是独立调度和分派的基本单位，是操作系统能够进行运算调度的最小单位。线程和线程之间互不干扰。把需要执行的任务，放在线程块里面，如下图所示：

" m5 u: a' [+ G, I' {# u5 B
图1.1 新建线程程序块
线程名称、优先级、占用内存是新建线程时需要设置的。线程名称建议用有含义的字符名称，如该线程执行的功能名称。优先级就是执行线程的起始顺序，在很短的时间里，线程执行的顺序，我们人感受不到，因为操作系统有调度。占用内存可根据程序内容进行设置，建议设置128字节以上。线程里一般是重复执行的程序块，重复的程序块里一般放有延时函数。为了线程执行更顺畅。
     多线程的建立。如下图所示，有两个线程，线程的程序是独立的。


图1.2 多线程示意图
多线程的工作原理：线程执行通过系统的调度完成的。系统有一个时间Tick，时间Tick到切换任务，优先级高的先执行，任务不断切换如此重复执行。例如：图1.2任务A和任务B（除了任务A和任务B，其他任务忽略）。任务A开始执行（因为优先级高），时间Tick到，调用任务B，任务B开始执行。时间Tick到，调用任务A，任务A接着刚才执行,时间Tick到,调用任务B，任务B接着刚才执行。如此类推。由于时间Tick很短，人会觉得两个任务同时执行。这就是多线程的工作原理，也是系统调度最简单的过程。任务调度的过程可参考下面两张图[1]。多线程调度（1）（2）。
% B  _" u: n- x0 y- _: V0 R; E
& J: C) w# a' F$ Z$ a' S2 g" y
1 d! n4 H: {; Q0 e9 a图1.3 多线程调度（1）示意图

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1 d& J: M! f! E7 g! G" Y9 a8 V图1.4 多线程调度（2）示意图
. S0 D5 k% n2 v3 Z: L' A7 }总之，多线程是独立运行的。可以完成各自的任务。

1 b  a/ M% q/ B. i1 R1.2线程代码编写
    本文多线程使用程序参考官方【5.多线程使用–LED演示范例】。 程序主要是实现蓝灯和绿灯不同频率闪烁，变化时间分别是700毫秒，300毫秒。
/ m/ U. n( ^+ k# V& o" e
2 F0 ~' c% k) ~( y# F  p
( q! n; y7 h2 r3 [图1.5 多线程使用示例程序
1.3线程代码分析
    设置了不同的线程名称，优先级一样，占用内容为128字节。如果优先级设置不一样跟容易理解。


8 A! f! I8 u3 h! o; W1 |2 F& Q
图1.6 多线程使用示例程序的注释
# ^2 \* P0 ]! B1.4线程运行测试
4 d* v/ q: R% v2 y! |     蓝灯和绿灯闪烁的节奏不一样,如下图所示。从实验现象我们可以看出，两个线程的程序都在运行，并且互不干扰。
4 {" p5 b2 e; u8 Q
. p3 ?* V# ?$ }2 ?: x2 l

二、消息队列的使用与测试
; g: M1 b9 G( t  {4 t* f; Y8 }2.1消息队列使用说明
     消息队列是一种常用于任务间通信的数据结构，队列可以在任务与任务间、中断和任务间传送信息，实现了任务接收来自其他任务或中断的不固定长度的消息。任务能够从队列里面读取消息，当队列中的消息是空时，挂起读取任务，用户还可以指定挂起的任务时间；当队列中有新消息时，挂起的读取任务被唤醒并处理新消息，消息队列是一种异步的通信方式[2]。
# B3 M6 @' E# z+ k9 L     TWEN-ASR ONE 可用程序块有4个，如下图所指示。

, h" P9 _* R# V- m
3 g3 r5 ]4 w/ h/ p! N$ E' o图2.1 消息列队相关程序块
* d2 y# J) ?- x: o（1）新建队列消息，可以设置消息长度、队列最多消息数。队列最多消息数默认为5，也就是当消息数为5时，不会再存数据。
（2）发送消息。发送var变量的值。等待时间是当消息数满，是否继续等待，不等待设为0，需要等待根据实际情况设置时间。
（3）接收消息。接收var变量的值。
（4）中断内发送消息。是否在中断中使用?(作者现在也不是很理解，后续弄明白更新此处)

2.2消息队列代码编写
    本文消息队列使用程序参考官方【7.多线程使用–消息队列】。 程序主要是实现语音识别后，通过队列消息相关块，根据不同语音ID发送消息到不同线程，线程通过串口打印出来语音ID。。

6 S8 S4 a% [5 G: p( B1 V+ y. \& C' L
图2.2 消息列队示例程序
2.3消息队列代码分析
. Q; R' M: D' Y) Q6 o     关键注释如下图所示：
4 z1 d$ v" }7 {7 p/ |$ v
/ I. a, u, g8 U( ]' y) _
图2.3 消息列队示例程序的注释
5 X! j& s7 s1 E- K" d& z2.4消息队列运行测试
# Z4 K7 i) u8 O& \    运行测试结果如下：

我：智能管家
& o9 J. v+ ~6 _$ \9 ]
; X% {$ s5 {# R& w. U, W: w! gASR：我在

/ }& X4 u' Y9 h; D3 j我：打开红灯
! H- d& C) O' J; a
+ T& |. `, l: o' R6 l* vASR：好的，马上打开红灯
" x" A2 ~. ?  P: Q4 c; E

' F( s: {( {# N1 d9 f
图2.4 打开红灯板子实验现象
1 C5 A# S$ T" f. Q4 c/ x  l此时串口收到4。
2 z+ g# `5 D: f5 Z4 E/ Z  z
. x" J6 E% p. b- j' c9 o( k
$ A: M. W. O5 ~2 V2 D' p* H图2.5 串口收到数据现象
我：关闭红灯
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6 K9 i# ~8 U6 H: a+ i) nASR：好的，马上关闭红灯
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! {" Q/ t; q/ d& K9 {6 ?

/ A7 j/ m+ Q$ w' ?图2.6 关闭红灯板子实验现象
7 y$ |) j% b! ]. \' }1 `此时串口收到6。如图2.5 串口收到数据现象所示。
    从测试的实验现象可以看出，打开红灯和关闭红灯会发送消息队列，通过消息队列，不同线程间可以相互共享数据。

* E/ U; v* e5 o9 G3 e三、总结
, _3 N' V* j, \( F" r: C  U    多线程与消息队列在嵌入式操作系统中是很常用的知识。本文简单介绍了多线程与消息队列的使用，在天问Block里面有对应的程序块提供使用，当然我们在弄清楚多线程优先级、消息列队如何共享消息后，可以很好帮助我们的使用。
* n9 F- O9 V  f8 U2 T6 ~  w" D
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多线程与消息队列在嵌入式操作系统中是很常用的知识
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ARM是多线程，需要用操作系统

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