在設計火焰切割機數控系統的過程中，我們采用微機與ADT-853運動控制卡的結構。微機作為上位機，負責系統的管理功能，如數控加工文件管理，數控代碼譯碼，與下位機通信，顯示加工過程中的信息，接受用戶輸入的信息等任務。運動控制卡作為下位機則負責驅動電動機，開關量的控制，以及插補運算等實時性較強的任務。在加工過程中，計算機主要執行加工過程控制任務，即調用動態鏈接庫函數控制機床運動。同時在屏幕上動態地顯示當前刀具軌跡和加工程序段，及時地響應暫停、急停等用戶信息。

　　作為上位機的微機需要同時執行控制及顯示等任務，如采用單線程會造成軟件無法及時響應。為此我們采用多線程技術，把各個任務放在不同的線程中執行，使數控系統軟件能較好地執行各種不同的任務，互不干擾。

1 數控系統軟件結構

　　本系統使用目前流行的WINDOWS操作系統，采用VC++6．0編譯器開發。系統要實現的主要功能有：數控代碼譯碼，刀具半徑補償，離線仿真，加工過程控制，加工軌跡動態顯示，機床故障及狀態檢查等。

　　雖然WINDOWS操作系統是一個多任務的操作系統，能夠同時處理多個任務，但如果某一個任務執行的時間很長，就會造成其它的任務得不到及時響應。例如，在開始設計時，我們把加工過程控制和加工軌跡顯示功能都放在主線程中實現，結果，由于加工過程控制任務需要不斷查詢控制卡的狀態，占用了大部分的CPU資源，使得加工軌跡顯示任務得不到及時響應，軌跡顯示嚴重滯后，甚至嚴重偏離實際的加工位置，并且不能及時響應用戶的輸入，如暫停停止等操作。由此可見，由于數控系統軟件的多任務同時并發執行，數控系統軟件中各個任務爭奪CPU資源，導致某些任務不能及時執行，影響了數控系統性能。為了解決這個問題，我們把多線程技術引入到軟件設計中。

2 多線程技術

　　每一個應用程序的執行實例稱為進程，每個進程至少有一個線程，稱為主線程。線程是進程內部可獨立執行的一個單元，系統分配給每個線程一定的執行時間。由于每個線程的執行時間片只有20μs，可以認為它們幾乎是同時執行的。Windows操作系統的多線程機制，為我們解決數控系統的多任務同時執行問題提供了方案。

　　數控軟件運行時，產生了數控軟件的一個實例，即進程。同時開始執行該進程的主線程。此線程終止時，進程也終止。除主線程外，windows操作系統允許用戶根據需要在應用程序中創建其他線程，使您可以同時運行多個并行執行的線程。我們可以創建其他線程執行加工過程控制任務、顯示運動軌跡等。因此，多線程技術可以滿足數控系統多任務并行執行的要求。

　　Windows提供了兩種線程類型：用戶界面線程(user—interface thread)和輔助線程(worker thread)，它們都是從CWinThread類派生出來的。用戶界面線程通常有窗口，有自己的消息循環。一般用于處理用戶的輸入和對用戶生成的事件及消息的響應。輔助線程沒有窗口，不需要處理消息。一般用于完成不需要用戶輸入的后臺任務。如計算、調度等工作。2 J。

3 線程在數控軟件中的應用

　　在本系統中由主線程負責維護人機界面，數控代碼譯碼，刀具半徑補償，離線仿真等功能。這些功能的實時性要求不強，可以在非加工過程中完成。加工過程中，主線程創建加工過程控制子線程、加工軌跡顯示子線程。下面以加工過程控制為例，介紹如何使用多線程。

　　加工過程控制子線程負責控制運動控制卡。在自動加工過程中它先讀取一行刀位文件數據，判斷是執行什么樣的動作，然后調用相應的動態鏈接庫函數。讀下一行數據并執行相應的函數之前，ADT一853運動控制卡要求查詢上一次的函數執行過程是否有錯誤發生，當進行連續插補運算時還要查詢是否可以發送下一個數據。當用戶發現加工過程有錯誤，按下“暫停”、“停止”等按鈕時，主線程通知加工過程控制線程，子線程執行相應的函數實現暫停或停止功能。

　　3.1 線程的創建

　　由于加工過程控制線程不需要窗口，可以使用輔助線程作為加工過程控制線程。輔助線程的創建非常簡單，不需要顯式的從CWinThread類派生一個輔助線程類。直接在主線程的自動加工消息響應函數中創建運動過程控制線程。它的創建函數的用法如下。

　　參數pfnThreadProc是指向線程的控制函數的指針，這個控制函數必須按下面的形式申明。

　　pParam是傳遞給線程控制函數的參數。nPfiofity是線程的優先級。操作系統根據線程的優先級決定它們的執行時間。由于加工過程控制需要較高的實時性，所以它的優先級要比主線程的優先級(THREAD—PRIORITY—NORMAL)高。設輔助線程的優先級比主線程的優先級高一級，為THREAD—PRIORITY—A．BOVE—NORMAL。

　　3.2 線程的通信

　　由于;暫停停止等消息是由主線程響應的，所以子線程要響應這些消息必須和主線程通信，由主線程通知子線程。由于采用的是輔助線程，因此不能使用windows消息通信。為此，我們可以使用全局變量，讓主線程通知輔助線程。

　　為響應暫停停止消息，分別申明一個布爾類型的全局變量：

　　BOOL g_zanting，g_tingzhi；

　　初始化時將全局變量賦值為假。在主線程的暫停”和“停止”等消息響應函數中給全局變量賦值為真。加工過程控制線程調用動態鏈接庫函數之前，需要循環查詢是否可以發送下一個數據，同時可以在這個循環中查詢哪個全局變量為真，執行相應的函數，從而實現主線程和輔助線程的通信。

　　3.3 線程的阻塞

　　當按下“暫停”按鈕時，主線程的暫停”消息響應函數將全局變量zanting賦值為真。加工過程控制線程查詢到zanting為真，阻塞線程，并向運動控制卡發出停止命令，記錄當前的運動狀態。當用戶按下繼續加工按鈕時，線程從當前狀態下繼續執行。為了實現線程的阻塞，需要調用WaitForSingleObject函數，它的用法如下。

　　參數hHandle是指向一個事件對象的句柄。事件是Windows的一種內核對象，在進程內部。事件是用唯一的32位句柄來標識的。它的句柄可以進行復制，以便在進程之間進行共享。事件可以為有信號(或真)狀態或無信號(或假)狀態。事件有兩種類型：手工復位和自動復位事件。這里使用了自動復位事件。MFC為事件對象提供了一個方便的CEvent類，它是從CSyncObject類中派生的。在默認狀態下，構造函數在無信號狀態生成自動重置事件對象。

　　要實現暫停后繼續加工功能，需要申明一個全局的事件對象CEvent g_evenOixu。當按鈕按下時，在主線程的消息響應函數中調用CEvent：：SetEvent設定事件為有信號狀態。在加工過程控制線程中調用Wait—ForSingleObject(g-evenOixu，INFINITE)函數，當事件為有信號狀態，此函數返回值為WAIT_OBJECT_0。

　　3.4 線程的終止

　　為了實現線程正常情況下，一次加工過程執行完成后，加工過程控制線程返回，線程正常終止。如果加工過程出現錯誤，或是用戶停止加工，加工過程控制線程需要提前終止。提前終止線程需要從線程內調用AfxEndThread函數，將所需的退出代碼作為唯一參數傳遞。這將停止執行線程，解除對線程堆棧的分配，分離附加到線程的所有DLL并從內存中刪除線程對象。

4 結語

　　本系統在開發過程中將多線程技術應用在數控系統軟件的開發中，把各個任務放在不同的線程中執行，解決了數控系統中多任務并發執行時產生的系統響應滯后的問題。通過改進，數控系統軟件能較好地執行各種不同的任務，及時響應用戶操作。