假設(shè)您有兩個(gè)進(jìn)程：一個(gè)服務(wù)器和一個(gè)客戶端。服務(wù)器進(jìn)程從硬件接口讀取一些 I/O 并將數(shù)據(jù)傳遞給客戶端進(jìn)程。這些進(jìn)程可能在也可能不在單獨(dú)的處理器上運(yùn)行。特別是，它們沒(méi)有共同的共享內(nèi)存區(qū)域。

　　在這種情況下，服務(wù)器和客戶端必須通過(guò)它們之間的一些顯式管道進(jìn)行通信。該通信機(jī)制可以根據(jù)系統(tǒng)以不同方式實(shí)現(xiàn)。該系統(tǒng)的服務(wù)器部分可以使用類似于以下偽代碼的代碼運(yùn)行：

　　while （1） {

　　get_data_from_pins（）;

　　發(fā)送數(shù)據(jù)到客戶端（）；

　　}

　　并且客戶端部分可以使用以下代碼模式運(yùn)行：

　　while （1） {

　　wait_for_then_get_data_from_server（）;

　　處理數(shù)據(jù)（）;

　　}

　　在這種情況下，服務(wù)器初始化通信，客戶端等待并響應(yīng)通信。所以服務(wù)器是主機(jī)，客戶端是從機(jī)。這也許是意料之中的，因?yàn)檎麄€(gè)過(guò)程是由硬件接口上的數(shù)據(jù)到達(dá)驅(qū)動(dòng)的。到目前為止，這很簡(jiǎn)單。但是，如果考慮到時(shí)序要求，事情會(huì)變得有點(diǎn)復(fù)雜。根據(jù)系統(tǒng)的需要，兩個(gè)進(jìn)程之間的協(xié)議可能必須更加復(fù)雜。

　　阻塞行為和緩沖

　　假設(shè)通信管道本身只有有限的緩沖，服務(wù)器進(jìn)程中對(duì)send_data_to_client （） 的調(diào)用將被阻塞– 它將等到客戶端準(zhǔn)備好。如果客戶端及時(shí)準(zhǔn)備好并且數(shù)據(jù)可以在需要從硬件讀取下一項(xiàng)數(shù)據(jù)之前進(jìn)行通信，這很好。

　　但是，如果不是這種情況并且客戶端太慢，那么來(lái)自硬件的下一個(gè)數(shù)據(jù)將會(huì)丟失。

　　有不同的方法可以解決阻塞問(wèn)題。如果硬件具有某種流控制，則可能會(huì)推遲接口并在數(shù)據(jù)流中向上游推送延遲。但是，有時(shí)這是不可能的。

　　本文的其余部分著眼于沒(méi)有流量控制的情況，其中客戶端的拉動(dòng)具有可變時(shí)間，而硬件的推流具有固定時(shí)間。在這種情況下，常見(jiàn)的解決方案是為數(shù)據(jù)使用緩沖區(qū)。

　　使用緩沖區(qū)，服務(wù)器進(jìn)程從硬件接口讀取數(shù)據(jù)并將數(shù)據(jù)放入 FIFO?？蛻舳诉M(jìn)程要求服務(wù)器從 FIFO 的另一端提供數(shù)據(jù)。緩沖區(qū)需要足夠大，以應(yīng)對(duì)在客戶端最長(zhǎng)處理時(shí)間內(nèi)可以到達(dá)的數(shù)據(jù)量。

　　問(wèn)題是如何設(shè)計(jì)兩個(gè)進(jìn)程之間的通信協(xié)議，使得服務(wù)器可以在需要時(shí)從硬件中讀取數(shù)據(jù)，而客戶端可以在需要時(shí)獲取數(shù)據(jù)？

　　輪詢

　　該問(wèn)題的一種解決方案是服務(wù)器在每次從硬件收集數(shù)據(jù)之間反復(fù)輪詢客戶端以確保其準(zhǔn)備就緒。代碼看起來(lái)像這樣：

　　while （1） {

　　get_data_from_pins（）;

　　add_data_to_fifo（）;

　　while （！time_to_get_data（）） {

　　client_ready = poll_client（）;

　　if （！fifo_empty（） && client_ready） {

　　get_data_from_fifo（）;

　　發(fā)送數(shù)據(jù)到客戶端（）；

　　}

　　}

　　}

　　對(duì)應(yīng)的客戶端代碼是：

　　while （1） {

　　signal_ready_to_server（）;

　　get_data_from_server（）;

　　處理數(shù)據(jù)（）;

　　服務(wù)器

　　可能會(huì)在硬件交互之間發(fā)送幾項(xiàng)數(shù)據(jù)或不發(fā)送數(shù)據(jù)，在這種情況下，緩沖區(qū)將開(kāi)始填滿以待稍后清空。

　　基于事件的編程：選擇

　　用一個(gè)在固定時(shí)間內(nèi)重復(fù)輪詢的循環(huán)編寫(xiě)通信是編寫(xiě)此類代碼的一種略顯笨拙的方式。更好的方法是使用一種編程風(fēng)格，指示進(jìn)程直接對(duì)系統(tǒng)中發(fā)生的事件做出反應(yīng)。

　　以這種風(fēng)格編碼的關(guān)鍵是使用選擇來(lái)等待事件在指定集合之外發(fā)生，然后在其中一個(gè)發(fā)生時(shí)做出反應(yīng)。XC 編程語(yǔ)言中的 select 結(jié)構(gòu)可以做到這一點(diǎn)，其他領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)（例如 Unix 中的 select 系統(tǒng)調(diào)用或 SystemC 中的 wait 調(diào)用）也是如此。

　　XC 風(fēng)格的 select 語(yǔ)句與 C 中的 switch 語(yǔ)句有類似的形式：

　　select {

　　case event1：

　　。..

　　break;

　　案例事件2：

　　。..

　　休息；

　　。..。

　　}

　　該語(yǔ)句等待 event1、event2 等之一發(fā)生，然后執(zhí)行相關(guān)案例主體中的代碼。鑒于此構(gòu)造，服務(wù)器代碼可以以非輪詢方式重寫(xiě)：

　　而（1）{

　　選擇{

　　案例pins_ready（）：

　　get_data_from_pins（）；

　　add_data_to_fifo（）;

　　休息;

　　case ！fifo_empty（） && client_ready（）：

　　get_data_from_fifo（）;

　　發(fā)送數(shù)據(jù)到客戶端（）；

　　休息;

　　}

　　}

　　使客戶端再次成為從屬

　　添加緩沖區(qū)的行為使客戶端進(jìn)程成為通信的主控。它標(biāo)志著服務(wù)器和客戶端之間數(shù)據(jù)事務(wù)的開(kāi)始。如果客戶端想要對(duì) select 語(yǔ)句中的其他事件以及傳入數(shù)據(jù)做出反應(yīng)，這將是一個(gè)問(wèn)題。

　　您可以通過(guò)引入一個(gè)從服務(wù)器拉取并推送到客戶端的中間進(jìn)程來(lái)使客戶端再次成為從屬：

　　在這種情況下，中間進(jìn)程的偽代碼是：

　　while （1） {

　　signal_ready_to_server（）;

　　get_data_from_server（）;

　　發(fā)送數(shù)據(jù)到客戶端（）；

　　現(xiàn)在

　　客戶端進(jìn)程可以對(duì)中間進(jìn)程推送數(shù)據(jù)的事件做出反應(yīng)，服務(wù)器進(jìn)程可以對(duì)中間進(jìn)程拉取數(shù)據(jù)的事件做出反應(yīng)。

　　提高效率：利用通信緩沖區(qū)

　　中間過(guò)程的引入是低效的。有一個(gè)完整的過(guò)程，只關(guān)心鏟數(shù)據(jù)，改變其他進(jìn)程的主從關(guān)系。如果過(guò)程很便宜，這不是問(wèn)題，但在許多情況下它們很昂貴或有限。幸運(yùn)的是，如果管道中有少量緩沖，您可以不使用中間過(guò)程。

　　如果有足夠的緩沖在管道本身中存儲(chǔ)一個(gè)字節(jié)，服務(wù)器可以發(fā)送一個(gè)通知字節(jié)，然后繼續(xù)處理。當(dāng)服務(wù)器第一次將數(shù)據(jù)放入其緩沖區(qū)時(shí)，它會(huì)發(fā)送一個(gè)通知：

　　然后，客戶端可以對(duì)該通知到達(dá)的事件做出反應(yīng)，并知道現(xiàn)在有可用的數(shù)據(jù)。然后它可以向服務(wù)器發(fā)出信號(hào)，表明它已準(zhǔn)備好接收數(shù)據(jù)：

　　服務(wù)器可以對(duì)此做出響應(yīng)（前提是它不忙于處理硬件）并將數(shù)據(jù)發(fā)送給客戶端：

　　此事務(wù)完成后，管道將清除通知字節(jié)。因此，如果緩沖區(qū)中有更多數(shù)據(jù)，服務(wù)器可以發(fā)送一個(gè)新的。

　　如果緩沖區(qū)為空，則管道保持暢通，直到服務(wù)器接收到更多數(shù)據(jù)。在任何時(shí)候，管道中只有一個(gè)通知字節(jié)，因此管道緩沖區(qū)永遠(yuǎn)不會(huì)溢出并阻塞服務(wù)器進(jìn)程。

　　在這種情況下，服務(wù)器的代碼如下所示：

　　int notify = 0; // 此變量跟蹤通知是否在

　　// 位于管道中

　　while （1） {

　　select {

　　case pins_ready（）：

　　get_data_from_pins（）;

　　add_data_to_fifo（）;

　　if （！notified） {

　　send_notification_to_client（）;

　　通知 = 1；

　　}

　　打破;

　　案例 ！fifo_empty（） && client_ready（）：

　　get_data_from_fifo（）;

　　發(fā)送數(shù)據(jù)到客戶端（）；

　　if （fifo_empty（）） {

　　通知 = 0;

　　}

　　其他 {

　　send_notification_to_client（）;

　　通知 = 1；

　　}

　　打破;

　　這段代碼需要注意的重要一點(diǎn)是send_notification_to_client

　　調(diào)用

　　不會(huì)阻塞，因此代碼會(huì)一直運(yùn)行。另一方面，對(duì) send_data_to_client 的調(diào)用將阻塞，直到客戶端準(zhǔn)備好。但是，在這種情況下，客戶端將準(zhǔn)備就緒，因?yàn)樗蚍?wù)器發(fā)出了準(zhǔn)備就緒的信號(hào)。

　　這種情況下的客戶端代碼是：

　　while （1） {

　　select {

　　案例 get_notification_from_server（）：

　　signal_ready_to_server（）;

　　get_data_from_server（）;

　　處理數(shù)據(jù)（）;

　　休息;

　　。..

　　}

　　}

　　此版本的通信協(xié)議允許客戶端成為從屬服務(wù)器，服務(wù)器緩沖區(qū)位于正確的位置，而無(wú)需中間進(jìn)程。

　　在 XC 中執(zhí)行 在

　　使用XC 的XMOS 平臺(tái)上，服務(wù)器和客戶端進(jìn)程將是 XC 線程，通信機(jī)制將是 XC 通道。

　　來(lái)自服務(wù)器的通知需要使用異步 outct 原語(yǔ)來(lái)發(fā)送控制令牌，而無(wú)需在通信中進(jìn)行正常的 XC 同步握手。

　　此控制令牌應(yīng)該是 XS1_CT_END 令牌，以確保在令牌傳遞到目標(biāo)通道結(jié)束緩沖區(qū)后線程之間的任何內(nèi)核間切換都是空閑的：

　　send_notification_to_client（chanend c） {

　　outct（c， XS1_CT_END）;

　　}

　　客戶端可以在類似下面的代碼中選擇這個(gè)通知：

　　select {

　　。..

　　case inct_byref（c， tmp）： // 接收通知

　　c 《： 0; // 發(fā)送就緒信號(hào)

　　c ：》 len; // 接收數(shù)據(jù)長(zhǎng)度

　　for （int i=0;i》len;i++ // 接收數(shù)據(jù)

　　c ：》 data［i］;

　　break;

　　}