如何利用樹(shù)莓派多線程實(shí)現(xiàn)LED燈陣頻閃

眾所周知，“線程”指的是一組可以在程序中獨(dú)立執(zhí)行的計(jì)算機(jī)指令集合，引入“多線程”運(yùn)行機(jī)制的根本目的是為了更好利用CPU資源。如果程序在運(yùn)行過(guò)程中只有一個(gè)線程的話（單線程方式），那么下一個(gè)任務(wù)必須要等到上一個(gè)任務(wù)結(jié)束后才能進(jìn)行，這是一種低效的“串行”流程；如果使用多線程，就可以在主線程執(zhí)行任務(wù)的同時(shí)來(lái)“并行”執(zhí)行其他的任務(wù)，不需要等待時(shí)間，從而極大提高了程序的運(yùn)行效率。

【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

在樹(shù)莓派中通過(guò)古德微機(jī)器人平臺(tái)編程，實(shí)現(xiàn)多線程控制LED燈陣彼此獨(dú)立地運(yùn)行，各個(gè)LED燈的閃亮頻率均不同（“頻閃”效果），驗(yàn)證計(jì)算機(jī)編程中多線程運(yùn)行機(jī)制的高效性。

【實(shí)驗(yàn)器材及連接】

樹(shù)莓派一塊，古德微擴(kuò)展板一塊，紅、綠、黃、藍(lán)色LED燈各一支。

首先將古德微擴(kuò)展板正確插入樹(shù)莓派中，注意要四周均勻小心用力，然后將四支LED燈分別插入到擴(kuò)展板的5號(hào)、6號(hào)、12號(hào)和16號(hào)插孔，注意LED燈的長(zhǎng)腳為正極、短腳為負(fù)極，必須正確插入插孔上標(biāo)注有“+”、“-”標(biāo)記的對(duì)應(yīng)處，最后將樹(shù)莓派電源線連接好，通電啟動(dòng)系統(tǒng)（如圖1所示）。

圖1

【平臺(tái)編程與程序運(yùn)行調(diào)試】

1.登錄古德微機(jī)器人平臺(tái)

使用瀏覽器訪問(wèn)http://www.gdwrobot.cn，點(diǎn)擊右上角的“登錄”并輸入自己的賬號(hào)和密碼，然后點(diǎn)擊“設(shè)備控制”進(jìn)入“積木”編程界面，再點(diǎn)擊“連接設(shè)備”按鈕出現(xiàn)五個(gè)連續(xù)的綠色對(duì)勾提示，表示連接成功（如圖2所示）。

圖2

2.進(jìn)行“積木”編程

“積木”編程非常簡(jiǎn)單，我們只需將對(duì)應(yīng)的命令語(yǔ)句塊從左側(cè)“積木”區(qū)域拖至中央空白編程區(qū)進(jìn)行組合即可。程序包括主程序和四個(gè)函數(shù)共兩大部分，主程序是順序執(zhí)行的四個(gè)子線程調(diào)用語(yǔ)句塊，操作方法是從左側(cè)的“線程”處將“添加子線程，線程函數(shù)名為‘xxx’”拖入編程區(qū)，注意其中的線程函數(shù)名必須是英文名稱。每個(gè)子線程就對(duì)應(yīng)主程序待調(diào)用的一個(gè)函數(shù)，而每一個(gè)函數(shù)都是控制所對(duì)應(yīng)的LED燈亮滅交替，通過(guò)設(shè)置不同的等待時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的閃爍頻率，以第一個(gè)LED5函數(shù)為例：

首先調(diào)用“控制5號(hào)小燈亮”命令語(yǔ)句，然后通過(guò)“等待0.1秒”命令語(yǔ)句讓其保持通電的發(fā)光狀態(tài)持續(xù)0.1秒；接著“控制5號(hào)小燈滅”，第二條“等待0.1秒”命令語(yǔ)句的作用是保持該LED的熄滅狀態(tài)持續(xù)0.1秒。四個(gè)命令語(yǔ)句循環(huán)執(zhí)行，最終實(shí)現(xiàn)的效果就是控制插在古德微擴(kuò)展5號(hào)插孔的紅色LED燈先亮0.1秒、再滅0.1秒，然后再亮0.1秒、滅0.1秒……即控制該LED燈以5Hz的頻率（周期是兩個(gè)0.1秒相加）進(jìn)行“頻閃”。其它三支LED燈的控制函數(shù)分別對(duì)應(yīng)LED6、LED12和LED16，語(yǔ)句基本一致，惟一不同的是等待的時(shí)間分別設(shè)置為0.2秒、0.5秒和1秒（可自行設(shè)置，目的是進(jìn)行對(duì)比觀察），即分別實(shí)現(xiàn)2.5Hz、1Hz和0.5Hz頻率亮、滅的“頻閃”效果（如圖3所示）。

圖3

3.程序的運(yùn)行調(diào)試

程序編寫(xiě)完畢之后，點(diǎn)擊“保存”按鈕，將程序保存為“四支小燈多線程”，接著點(diǎn)擊右上角的“運(yùn)行”按鈕進(jìn)行程序的調(diào)試。此時(shí)，主程序就會(huì)“同時(shí)”調(diào)用四個(gè)函數(shù)進(jìn)行多線程運(yùn)行，每個(gè)子線程函數(shù)都會(huì)“自私”地按照自己的指令來(lái)控制LED燈閃爍，互不干擾，我們就會(huì)看到四支不同顏色的LED燈各自以各自的頻率閃爍起來(lái)（如圖4所示），這就是古德微樹(shù)莓派多線程實(shí)現(xiàn)LED燈陣的“頻閃”效果。

圖4
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