【发布时间】：2016-07-08 20:45:37
【问题描述】：
我正在开发一个由 Arduino 控制的机器人。它将通过 TCP 从我的 PC 上的程序接收命令并通过串行通信转发到 Arduino。一旦 Arduino 执行命令，安装在其上的传感器会将环境状态返回给 PC。然后程序将运行一些算法来决定下一步要采取什么行动。我能够接收定向命令以从 Android 应用程序手动移动机器人。我使用 Raspberry Pi 作为消息传递/控制设备。
PC 上的程序、Android 应用程序和 Arduino 草图已完成并经过测试。但是在 Rpi 上运行的程序中的几个线程之间的通信问题仍然存在。
到目前为止，我有以下内容（TCP、串行、蓝牙套接字代码被省略，因为它们超出了这个问题的范围）：
int canForwardToPC, recvFromPC, recvFromAndroid, recvFromAr, canSendCommand, isWaitingForInstruc, isWaitingForPos;
//all the int are initialized to be 0
void *ar_send(){
int status;
do{
if(canSendCommand){
status = write(ser, output, BUFFER_SIZE);
if(status != -1) {
printf("Sent to Arduino: %s\n", output);
memset(&output[0], 0, sizeof(output));
isWaitingForGridStr = 1;
canSendCommand = 0;
usleep(1000000);
}else{
ar_isConnected = 0;
printf("Error Writing\n");
}
}
}while(1);
}
void *tcp_send(){
int status;
do{
if (canForwardToPC && tcp_isConnected){
status = write(newsockfd, output, strlen(output));
printf("Sent to PC: %s\n", output);
memset(&output[0], 0, sizeof(output));
if (status > 0) {
isWaitingForInstruc = 1;
}
else{
tcp_isConnected = 0;
usleep(10000000);
}
canForwardToPC = 0;
}
} while (1);
}
void *bt_recv(){
int bytes_read;
do{
bytes_read = read(client, bt_buffer, sizeof(bt_buffer));
if(bytes_read > 0) {
printf("Received \"%s\" from Android\n", bt_buffer);
recvFromAndroid = 1;
}
else{
bt_isConnected = 0;
}
}while(1);
}
void *ar_recv(){
do{
if(isWaitingForGridStr){
n = read(ser, ar_buffer, BUFFER_SIZE);
if(n <= 0) continue;
ar_buffer[BUFFER_SIZE] = '\0';
printf("Received %s from Arduino.\n", ar_buffer);
isWaitingForGridStr = 0;
recvFromAr = 1;
}
}while(1);
}
void *tcp_recv(){
do{
if (tcp_isConnected && isWaitingForInstruc){
n = read(newsockfd, tcp_buffer, BUFFER_SIZE);
isWaitingForInstruc = 0;
printf("Received %s from PC.\n", tcp_buffer);
if (n > 0){
recvFromPC = 1;
}else{
tcp_isConnected = 0;
usleep(10000000);
}
}
} while (1);
}
void *controller(){
do{
if(recvFromAndroid){
recvFromAndroid = 0;
char temp[1];
temp[0] = bt_buffer[0];
canForwardToPC = 1;
strncpy(output, temp, sizeof(temp));
memset(&bt_buffer[0], 0, sizeof(bt_buffer));
}
else if(recvFromAr){
recvFromAr = 0;
canForwardToPC = 1;
isWaitingForInstruc = 1;]
strncpy(output, ar_buffer, sizeof(ar_buffer));
memset(&ar_buffer[0], 0, sizeof(ar_buffer));
}
else if(recvFromPC){
recvFromPC = 0;
canSendCommand = 1;
strncpy(output, tcp_buffer, sizeof(tcp_buffer));
memset(&tcp_buffer[0], 0, sizeof(tcp_buffer));
}
}while(1);
}
每个方法都是一个线程，将在主函数中创建和加入。
据我所知，所有整数都很好地保护了输出，并且接收和发送线程组织得当。代码看起来是合法的。
但我有以下不按计划的部分输出：
Sent to PC: W1
Received W1 from PC.
Sent to Arduino: W1
Received 0:0:0:2:0:3 from Arduino.
Sent to PC: 0:0:0:2:0:3
Received W1W1W1W1W1D180W1A180W1 from PC.
Sent to Arduino: W1W1W1W1W1D180W1A180W1
Received -1:0:-1:2:0:3 from Arduino.
Received W1D180W1A180W1W1W1W1A180 from PC.
Sent to PC: -1:0:-1:2:0:3
Received W1 from PC.
Sent to Arduino: W1
Received -1:-1:-1:-1:0:3 from Arduino.
Received W1D180W1D180W1W1W1A180W1 from PC.
Sent to PC: -1:-1:-1:-1:0:3
Received W1 from PC.
Sent to Arduino: W1
Received -1:-1:-1:-1:0:3 from Arduino.
Received D180W1W1W1W1W1W1D180W1 from PC.
Sent to PC: D180W1W1W1W1W1W1D180W1
Received A180 from PC.
Sent to Arduino: A180
Received -1:-1:-1:1:0:3 from Arduino.
Sent to PC: -1:-1:-1:1:0:3
Received W1W1W1D180W1W1W1W1 from PC.
Received W1 from PC.
我唯一想发送给 PC 的是位置字符串，它的格式为 x:x:x:x:x:x。但是有一个实例是 D180W1W1W1W1W1W1D180W1 被发送到 PC。
预期的输出应该重复如下： 发送到电脑 从 PC 接收 发送到 Arduino 从 Arduino 接收
我怀疑发生了一些导致意外输出的全局变量不一致。
我找到了几篇关于信号量和互斥锁的文章，但这些只是针对 2 个线程的解决方案。我这里有 6 个线程在运行，我不知道如何实现信号量。
如何解决数据不一致问题？
任何帮助将不胜感激。
【问题讨论】：
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多线程中对共享对象的非同步、非只读、非原子访问是未定义的行为。
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N个进程互斥？你可以实现en.wikipedia.org/wiki/Lamport%27s_bakery_algorithm。但究竟为什么你需要它？也许更好的办法是重构你的代码。
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我不明白为什么你的程序中有 6 个线程。对于在 2 个设备之间进行通信的系统来说，这似乎是一个奇怪的设计选择，还是我在这里遗漏了什么？
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@o_weisman 因为程序在 rpi 上运行。它基本上将消息从一个设备转发到另一个设备。每个线程处理不同的事情。 ar_send 处理发往 arduino 的传出消息； ar_recv 处理来自 arduino 的传入消息； tcp_send 处理传出到 pc 的消息； tcp_recv 处理来自 pc 的传入消息； bt_recv 处理来自 android 的传入消息。何时转发消息以及消息将转发到何处的所有逻辑都由控制器控制。有什么想法可以消除一些线程并使其更简单吗？
标签： c multithreading communication semaphore