眾所周知，“線程”指的是一組可以在程序中獨立執行的計算機指令集合，引入“多線程”運行機制的根本目的是為了更好利用CPU資源。如果程序在運行過程中只有一個線程的話（單線程方式），那么下一個任務必須要等到上一個任務結束后才能進行，這是一種低效的“串行”流程；如果使用多線程，就可以在主線程執行任務的同時來“并行”執行其他的任務，不需要等待時間，從而極大提高了程序的運行效率。

【實驗目的】

在樹莓派中通過古德微機器人平臺編程，實現多線程控制LED燈陣彼此獨立地運行，各個LED燈的閃亮頻率均不同（“頻閃”效果），驗證計算機編程中多線程運行機制的高效性。

【實驗器材及連接】

樹莓派一塊，古德微擴展板一塊，紅、綠、黃、藍色LED燈各一支。

首先將古德微擴展板正確插入樹莓派中，注意要四周均勻小心用力，然后將四支LED燈分別插入到擴展板的5號、6號、12號和16號插孔，注意LED燈的長腳為正極、短腳為負極，必須正確插入插孔上標注有“+”、“-”標記的對應處，最后將樹莓派電源線連接好，通電啟動系統（如圖1所示）。

圖1

【平臺編程與程序運行調試】

1.登錄古德微機器人平臺

使用瀏覽器訪問http://www.gdwrobot.cn，點擊右上角的“登錄”并輸入自己的賬號和密碼，然后點擊“設備控制”進入“積木”編程界面，再點擊“連接設備”按鈕出現五個連續的綠色對勾提示，表示連接成功（如圖2所示）。

圖2

2.進行“積木”編程

“積木”編程非常簡單，我們只需將對應的命令語句塊從左側“積木”區域拖至中央空白編程區進行組合即可。程序包括主程序和四個函數共兩大部分，主程序是順序執行的四個子線程調用語句塊，操作方法是從左側的“線程”處將“添加子線程，線程函數名為‘xxx’”拖入編程區，注意其中的線程函數名必須是英文名稱。每個子線程就對應主程序待調用的一個函數，而每一個函數都是控制所對應的LED燈亮滅交替，通過設置不同的等待時間來實現不同的閃爍頻率，以第一個LED5函數為例：

首先調用“控制5號小燈亮”命令語句，然后通過“等待0.1秒”命令語句讓其保持通電的發光狀態持續0.1秒；接著“控制5號小燈滅”，第二條“等待0.1秒”命令語句的作用是保持該LED的熄滅狀態持續0.1秒。四個命令語句循環執行，最終實現的效果就是控制插在古德微擴展5號插孔的紅色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0.1秒相加）進行“頻閃”。其它三支LED燈的控制函數分別對應LED6、LED12和LED16，語句基本一致，惟一不同的是等待的時間分別設置為0.2秒、0.5秒和1秒（可自行設置，目的是進行對比觀察），即分別實現2.5Hz、1Hz和0.5Hz頻率亮、滅的“頻閃”效果（如圖3所示）。

圖3

3.程序的運行調試

程序編寫完畢之后，點擊“保存”按鈕，將程序保存為“四支小燈多線程”，接著點擊右上角的“運行”按鈕進行程序的調試。此時，主程序就會“同時”調用四個函數進行多線程運行，每個子線程函數都會“自私”地按照自己的指令來控制LED燈閃爍，互不干擾，我們就會看到四支不同顏色的LED燈各自以各自的頻率閃爍起來（如圖4所示），這就是古德微樹莓派多線程實現LED燈陣的“頻閃”效果。

圖4
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