基于Rayland主板的3D打印机指令控制Android(部分)实现
本篇以Magicfirm MBot和 Rayland-C200为例介绍基于Rayland主板的FDM打印机指令控制Android端部分实现。
基于MBot的实现
Mbot打印机通过RS232串口和Rayland主板进行通信，通过Rayland主板外接屏实现人机交互。
RS232是全双工串口，所以程序里不需要做特别的处理。（不同于下面Rayland-C200）
需要注意的是，FDM是通过下发Gcode指令进行控制。Mbot中会有一个队列来存储通过串口接收到的Gcode指令，但是存储的指令数量有限。所以在下发的程序中我们需要做容量控制检测队列的剩余容量。
每条指令执行完成之后Mbot会回传一个callback，我们通过callback来控制队列的剩余容量。
Android 实现
综上所述我们需要一个列队，而且是一个阻塞队列，来对指令进行控制。
发送指令线程不断loop从队列中取出指令并发送给Mbot。当队列为空的时候，发送线程阻塞等待。当队列满的时候存储指令线程阻塞等待。
由于我们还添加了callback的容量控制所以在Mbot队列达到指定余量的时候也会阻塞。这里我们使用Semaphore来实现阻塞。
看起来是个很完美的流程，但是很多时候我们希望有一些指令能快速的被执行。
比如说温度检测，设备内温度超过55°C时，我们希望设备能够立即停止（并会有一系列降温等其他额外操作）。而不是排在队尾进行默默等待。
所以我们就需要一个可以在队头插入的阻塞队列LinkedBlockingDeque。
同时保证Mbot中队列长度为1，执行完当前指令，发送下一条指令。如果存在上述较紧急的情况，将需要插队指令插入队列头。就能较快的响应操作。
public abstract class LoopDeque<T> {
private LinkedBlockingDeque<T> commands;
private volatile boolean runningLoop;
private volatile T current;
private Executor executor;
public LoopDeque(int capacity){
commands = new LinkedBlockingDeque<>(capacity);
executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
}
public void startLoop() {
if(!runningLoop){
runningLoop = true;
executor.execute(loop);
}
}
public void cancelLoop() {
if (runningLoop) {
runningLoop = false;
}
}
public void remove(T command){
if(command != null && commands.contains(command)){
try {
commands.take();
} catch (InterruptedException e) {
}
}
}
public void add(T object){
if(object != null){
try {
commands.put(object);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public void insert(T object) {
if (object != null) {
try {
commands.putFirst(object);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public int getSize(){
return commands.size();
}
private Runnable loop = new Runnable() {
public void run() {
while(runningLoop){
try {
current = commands.take();
if(current!=null){
loop(current);
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
};
public abstract void loop(T object);
}
MainActivity:
private volatile boolean isSync;
/**
* 通过 Semaphore 控制，保证执行完当前指令发送下一条指令
* acquire
*/
private Semaphore semaphore = new Semaphore(0);
queue = new LoopQueue<String>(3) {
@Override
public void loop(String object) {
try {
if(isSync){
semaphore.acquire();
}else{
Thread.sleep(3000);
isSync = true;
}
os.write(object.getBytes());
} catch (IOException | InterruptedException e)
e.printStackTrace();
}
}
};
queue.startLoop();
...
/**
* callback and release
*/
if (response.contains("ok")) {
semaphore.release();
}
LinkedBlockingDeque
LinkedBlockingDeque双向链表实现的双向并发阻塞队列，该阻塞队列同时支持FIFO和FILO两种操作方式，即可以从队列的头和尾同时操作(插入/删除)；并且，该阻塞队列是支持线程安全。
-
capacity:LinkedBlockingDeque的容量 -
lock:控制对LinkedBlockingDeque的互斥锁，当多个线程竞争同时访问LinkedBlockingDeque时，某线程获取到了互斥锁lock，其它线程则需要阻塞等待，直到该线程释放lock，其它线程才有机会获取lock从而获取cpu执行权。 -
notEmpty和notFull:分别是“非空条件”和“未满条件”。通过它们能够更加细腻进行并发控制。 -
first:表头 -
last:表尾 -
count:LinkedBlockingDeque的实际大小
-- 若某线程(线程A)要取出数据时，队列正好为空，则该线程会执行notEmpty.await()进行等待；当其它某个线程(线程B)向队列中插入了数据之后，会调用notEmpty.signal()唤醒“notEmpty上的等待线程”。此时，线程A会被唤醒从而得以继续运行。 此外，线程A在执行取操作前，会获取takeLock，在取操作执行完毕再释放takeLock。
-- 若某线程(线程H)要插入数据时，队列已满，则该线程会它执行notFull.await()进行等待；当其它某个线程(线程I)取出数据之后，会调用notFull.signal()唤醒“notFull上的等待线程”。此时，线程H就会被唤醒从而得以继续运行。 此外，线程H在执行插入操作前，会获取putLock，在插入操作执行完毕才释放putLock。
基于Rayland-C200的实现
Rayland-C200和上述的稍有不同，Rayland-C200由Rayland主板直接控制。走的是IIC。
IIC通信是同步半双工的。
意味着我们程序里面收发不能同步执行，( 同时Rayland-C200没有针对指令的callback） 所以我们需要在Android实现收发的控制。
MainActivity:
private Runnable loop = new Runnable() {
public void run() {
while(runningLoop){
if(commands.isEmpty()){
idleLoop();
}else{
try {
current = commands.take();
} catch (InterruptedException e) {
if(!runningLoop) {
break ;
}
}
if(current!=null && runningLoop){
loop(current);
}
}
}
}
};
LoopDeque:
queue = new LoopQueue<SendCommand>(3) {
@Override
public void idleLoop() {
packet.read();
try {
Thread.sleep(20);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
@Override
public void loop(final SendCommand command) {
SendPacket sendPacket = new SendPacket(command);
sendPacket.send();
}
};
queue.startLoop();
