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
前言
一、多线程的使用与测试
1.1线程使用说明
1.2线程代码编写
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
2.3消息队列代码分析
2.4消息队列运行测试
三、总结
前言
    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：

线程的原理与应用；
队列消息的原理与应用。
一、多线程的使用与测试
1.1线程使用说明
     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：


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）。


图1.3 多线程调度（1）示意图


图1.4 多线程调度（2）示意图
总之，多线程是独立运行的。可以完成各自的任务。

1.2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。


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。



图1.6 多线程使用示例程序的注释
1.4线程运行测试
     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。



二、消息队列的使用与测试
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]。
     TWEN-ASR ONE 可用程序块有4个，如下图所指示。


图2.1 消息列队相关程序块
（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。。


图2.2 消息列队示例程序
2.3消息队列代码分析
     关键注释如下图所示：


图2.3 消息列队示例程序的注释
2.4消息队列运行测试
    运行测试结果如下：

我：智能管家

ASR：我在

我：打开红灯

ASR：好的，马上打开红灯



图2.4 打开红灯板子实验现象
此时串口收到4。


图2.5 串口收到数据现象
我：关闭红灯


ASR：好的，马上关闭红灯



图2.6 关闭红灯板子实验现象
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。

三、总结
    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。


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