多线程在火焰切割机数控软件中的应用

　　在设计火焰切割机数控系统的过程中，我们采用微机与ADT-853运动控制卡的结构。微机作为上位机，负责系统的管理功能，如数控加工文件管理，数控代码译码，与下位机通信，显示加工过程中的信息，接受用户输入的信息等任务。运动控制卡作为下位机则负责驱动电动机，开关量的控制，以及插补运算等实时性较强的任务。在加工过程中，计算机主要执行加工过程控制任务，即调用动态链接库函数控制机床运动。同时在屏幕上动态地显示当前刀具轨迹和加工程序段，及时地响应暂停、急停等用户信息。

　　作为上位机的微机需要同时执行控制及显示等任务，如采用单线程会造成软件无法及时响应。为此我们采用多线程技术，把各个任务放在不同的线程中执行，使数控系统软件能较好地执行各种不同的任务，互不干扰。

1 数控系统软件结构

　　本系统使用目前流行的WINDOWS操作系统，采用VC++6．0编译器开发。系统要实现的主要功能有：数控代码译码，刀具半径补偿，离线仿真，加工过程控制，加工轨迹动态显示，机床故障及状态检查等。火焰切割机数控系统软件结构如图1。

图1数控系统软件结构图 

　　虽然WINDOWS操作系统是一个多任务的操作系统，能够同时处理多个任务，但如果某一个任务执行的时间很长，就会造成其它的任务得不到及时响应。例如，在开始设计时，我们把加工过程控制和加工轨迹显示功能都放在主线程中实现，结果，由于加工过程控制任务需要不断查询控制卡的状态，占用了大部分的CPU资源，使得加工轨迹显示任务得不到及时响应，轨迹显示严重滞后，甚至严重偏离实际的加工位置，并且不能及时响应用户的输入，如“暂停”、“停止”等操作。由此可见，由于数控系统软件的多任务同时并发执行，数控系统软件中各个任务争夺CPU资源，导致某些任务不能及时执行，影响了数控系统性能。为了解决这个问题，我们把多线程技术引入到软件设计中。

2 多线程技术

　　每一个应用程序的执行实例称为进程，每个进程至少有一个线程，称为主线程。线程是进程内部可独立执行的一个单元，系统分配给每个线程一定的执行时间。由于每个线程的执行时间片只有20μs，可以认为它们几乎是同时执行的。Windows操作系统的多线程机制，为我们解决数控系统的多任务同时执行问题提供了方案。

　　数控软件运行时，产生了数控软件的一个实例，即进程。同时开始执行该进程的主线程。此线程终止时，进程也终止。除主线程外，windows操作系统允许用户根据需要在应用程序中创建其他线程，使您可以同时运行多个并行执行的线程。我们可以创建其他线程执行加工过程控制任务、显示运动轨迹等。因此，多线程技术可以满足数控系统多任务并行执行的要求。

　　Windows提供了两种线程类型：用户界面线程(user—interface thread)和辅助线程(worker thread)，它们都是从CWinThread类派生出来的。用户界面线程通常有窗口，有自己的消息循环。一般用于处理用户的输入和对用户生成的事件及消息的响应。辅助线程没有窗口，不需要处理消息。一般用于完成不需要用户输入的后台任务。如计算、调度等工作。2 J。

3 线程在数控软件中的应用

　　在本系统中由主线程负责维护人机界面，数控代码译码，刀具半径补偿，离线仿真等功能。这些功能的实时性要求不强，可以在非加工过程中完成。加工过程中，主线程创建加工过程控制子线程、加工轨迹显示子线程。下面以加工过程控制为例，介绍如何使用多线程。

　　加工过程控制子线程负责控制运动控制卡。在自动加工过程中它先读取一行刀位文件数据，判断是执行什么样的动作，然后调用相应的动态链接库函数。读下一行数据并执行相应的函数之前，ADT一853运动控制卡要求查询上一次的函数执行过程是否有错误发生，当进行连续插补运算时还要查询是否可以发送下一个数据。当用户发现加工过程有错误，按下“暂停”、“停止”等按钮时，主线程通知加工过程控制线程，子线程执行相应的函数实现暂停或停止功能。

　　3.1 线程的创建

　　由于加工过程控制线程不需要窗口，可以使用辅助线程作为加工过程控制线程。辅助线程的创建非常简单，不需要显式的从CWinThread类派生一个辅助线程类。直接在主线程的自动加工消息响应函数中创建运动过程控制线程。它的创建函数的用法如下。

　　参数pfnThreadProc是指向线程的控制函数的指针，这个控制函数必须按下面的形式申明。

　　pParam是传递给线程控制函数的参数。nPfiofity是线程的优先级。操作系统根据线程的优先级决定它们的执行时间。由于加工过程控制需要较高的实时性，所以它的优先级要比主线程的优先级(THREAD—PRIORITY—NORMAL)高。设辅助线程的优先级比主线程的优先级高一级，为THREAD—PRIORITY—A．BOVE—NORMAL。