Делать несколько вещей одновременно с функциями, объектами или прерываниями?

RTOS может быть хорошим вариантом для запуска сложного приложения на довольно мощном Arduino. Однако многие Arduino (основанные на AVR) слишком ограничены для запуска сложных приложений, и накладные расходы на ОСРВ для них весьма значительны. В этом случае у вас есть два варианта:

• неблокирующее программирование
• прерывает

Что будет лучше, зависит от конкретных задач, которыми вы управляете.

Неблокирующее программирование

Это лучше всего иллюстрирует учебник по Arduino "Мигай без задержки ". Общий принцип состоит в том, чтобы разбить ваш код на небольшие неблокирующие задачи и выполнять каждую из них только тогда, когда для этого наступит подходящее время . Разбиение логики программы на набор неблокирующих задач не всегда является полностью тривиальным, но вы можете использовать конечную машину, что является очень мощной и общей концепцией для систематического выполнения этого.

Как только все задачи будут неблокирующими, основной цикл программы будет выглядеть следующим псевдокодом:

void loop() {
    if (task_1_should_be_performed_now()) {
        perform_task_1();
    }
    if (task_2_should_be_performed_now()) {
        perform_task_2();
    }
    // и т.д...
}

В большинстве случаев все условия являются ложными, и программа быстро проходит тесты, завершая цикл за очень короткое время. Иногда он выполняет одну из задач, что делает цикл длиннее , но, поскольку задачи никогда не блокируются, все равно не очень долго. Типичное время цикла сильно зависит от особенностей вашего кода, но я бы ожидал, что в большинстве случаев оно составит не более одной миллисекунды.

Это, вероятно, наиболее распространенный шаблон для многозадачности в Arduino. Вы можете инкапсулировать эту логику в функции, объекты, библиотеки и т. Д. Этот подход я бы рекомендовал при условии, что ни одна из ваших задач не является настолько срочной, чтобы она не могла подождать одну итерацию цикла.

Прерывает

Иногда у вас может возникнуть задача настолько срочная, что она не может дождаться следующей итерации цикла. Это должно быть сделано прямо сейчас. Или, может быть, цикл занимает очень много времени из-за блокирующего вызова в библиотеке , которую вы не контролируете. В таких ситуациях прерывание может быть лучшим вариантом.

Прерывания связаны с некоторыми сложными проблемами программирования, которые требуют некоторых мер предосторожности со стороны программиста:

• они блокируют другие прерывания, увеличивая их задержку → процедуры обслуживания прерываний должны быть как можно короче

• они могут вызвать проблемы с невозвратными библиотечными функциями → этих функций следует избегать в контексте прерываний

• они могут плохо взаимодействовать с оптимизатором → переменные, используемые как в контексте прерывания, так и в обычном контексте, должны быть квалифицированы как изменчивые

• они могут вызвать проблемы с синхронизацией данных, совместно используемых с основным кодом → доступ к этим данным в обычном контексте должен быть защищен в критических разделах.

По всем этим причинам лучше всего использовать прерывания только при необходимости, т. Е. Только тогда, когда задача не может дождаться следующей итерации цикла().