Arduino上的多任務(wù)處理

描述

背景

作為大多數(shù) Arduino 玩家，我是從 Arduino Uno 開(kāi)始的。很快我收集了很多盾牌。為了驅(qū)動(dòng)這些屏蔽，我使用了各種庫(kù)，它們占用了所有的內(nèi)存空間。

所以我搬到了 Arduino Mega 并獲得了很多樂(lè)趣，直到我開(kāi)始從事一些更復(fù)雜的項(xiàng)目，比如玩顯示器和聲音。

最近，我再次將我的武器升級(jí)到 Arduino Due，它與我以前的板 (AVR) 具有完全不同的架構(gòu) (ARM Cortex-M)。毫無(wú)疑問(wèn)，具有“巨大”內(nèi)存空間和更高時(shí)鐘速度的 32 位內(nèi)核是一種強(qiáng)大的武器。但是，要充分利用電源，使用簡(jiǎn)單的“循環(huán)”功能可能還不夠。這就是Arduino RT-Thread 庫(kù)項(xiàng)目想要解決的問(wèn)題。

RT-線(xiàn)程

RT-Thread是一個(gè)免費(fèi)的開(kāi)源（Apache 許可證 2.0）RTOS。一些獨(dú)特的功能，如微型外殼（名為 FinSH）、動(dòng)態(tài)加載模塊和大量設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，使其非常有趣。盡管最重要的特點(diǎn)是它有一個(gè)非?；钴S的社區(qū)。

開(kāi)始吧

該庫(kù)托管在Github上，可以通過(guò)“Library Manager”安裝。

目前，有兩個(gè)可用的示例也列在“代碼”部分。（稍后將提供更多示例。）

第一個(gè)示例“ Blink ”顯示了如何創(chuàng)建和啟動(dòng)名為“Blink”的線(xiàn)程。“閃爍”線(xiàn)程的任務(wù)是以 1 秒的間隔閃爍內(nèi)置 LED。

第二個(gè)示例“ FinSH ”顯示了如何將用戶(hù)定義的變量和命令添加到小 shell。有兩個(gè)用戶(hù)變量led_id，led_state并實(shí)現(xiàn)了一個(gè)用戶(hù)命令led()。

芬蘭

FinSH，小外殼接受 C 風(fēng)格的輸入（例如hello()），支持自動(dòng)完成（例如 type lis[Tab]）和歷史記錄（在發(fā)出幾個(gè)命令后 try type↑和↓）。

它提供了以下預(yù)定義命令。

• hello()：打印“Hello RT-Thread！”

• version()：打印版本信息

• list(): 打印可用命令列表

• list_mem()：打印內(nèi)存信息

• list_thread()：打印線(xiàn)程信息

• list_sem()：打印信號(hào)量信息

• list_mutex()：打印互斥量信息

• list_event()：打印事件信息

• list_mb()：打印郵箱信息

• list_mq()：打印消息隊(duì)列信息

• list_memp()：打印內(nèi)存池信息

• list_timer(): 打印定時(shí)器信息

您可以通過(guò)兩步添加自己的命令。

• 首先，定義原因的功能。返回值可以是“ void”或任何類(lèi)型。建議返回一個(gè)帶有“ char”、“ byte”、“ short”、“ unsigned short”、“ int”或“ unsigned int”類(lèi)型的值，因?yàn)檫@些類(lèi)型可以被 FinSH 很好地解釋。參數(shù)沒(méi)有限制。（但是，F(xiàn)inSH 命令長(zhǎng)度確實(shí)有限制，默認(rèn)為 80 個(gè)字符。）所以任何數(shù)字和任何類(lèi)型都可以。

• 其次在“”中插入一行帶有宏的行。ADD_SHELL_CMD(command_name, command description, function_name, return_type, parameter list)shell_cmd.h

以下是添加用戶(hù)命令的示例。

• 定義函數(shù)led()。

unsigned int led(unsigned int id, byte state) {
    // use "rt_kprintf()" to print a message
    rt_kprintf("led%d=%d\n", id, state);
    if (id != 0) {
        return 1;
    }
    if (state) {
        digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
    } else {
        digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
    }
    return 0;
}

• 在“”中添加一行shell_cmd.h。

ADD_SHELL_CMD(led, Turn on/off builtin LED, led, unsigned int, unsigned int id, rt_int32_t val)

在上面的示例中，命令名稱(chēng)和函數(shù)名稱(chēng)是相同的。但是，它們可以不同。然后命令名成為函數(shù)名的別名。向 FinSH 發(fā)出命令時(shí)，應(yīng)使用命令名稱(chēng)。

您也可以通過(guò)類(lèi)似的步驟添加自己的變量。

• 首先，定義一個(gè)變量。可用的類(lèi)型有“ char”、“ byte”、“ char*”、“ short”、“ unsigned short”、“ short*”、“ int”、“ unsigned int”、“ int*”和“ void*”。

• 其次，在“”中添加一行帶有ADD_SHELL_VAR(variable_alias, variable description, variable_name, variable_type)宏的行shell_var.h。這里對(duì)應(yīng)的變量類(lèi)型是“ finsh_type_char”、“ finsh_type_uchar”、“ finsh_type_charp”、“ finsh_type_short”、“ finsh_type_ushort”、“ finsh_type_shortp”、“ finsh_type_int”、“ finsh_type_uint”、“ finsh_type_intp”和“ finsh_type_voidp”。

以下是添加用戶(hù)變量的示例。

• 定義變量。

 unsigned int led_id = 0;
 byte led_state = 1;

• 在“”中添加兩行shell_var.h。

ADD_SHELL_VAR(id, LED ID, led_id, finsh_type_uint)
ADD_SHELL_VAR(state, LED state, led_state, finsh_type_uchar)

上傳示例草圖“FinSH”后，打開(kāi)“串行監(jiān)視器”，您將看到小外殼。

\ | /
- RT -     Thread Operating System
/ | \     4.0.1 build Mar  8 2019
2006 - 2019 Copyright by rt-thread team
finsh >

嘗試一些預(yù)定義的命令。

finsh >hello()
Hello RT-Thread!
       0, 0x00000000
finsh >list()
--Function List:
hello            -- say hello world
version          -- show RT-Thread version information
list             -- list available commands
list_mem         -- list memory usage information
list_thread      -- list thread
list_sem         -- list semaphore in system
list_mutex       -- list mutex in system
list_event       -- list event in system
list_mb          -- list mail box in system
list_mq          -- list message queue in system
list_memp        -- list memory pool in system
list_timer       -- list timer in system
led              -- Turn on/off builtin LED
--Variable List:
dummy            -- dummy variable for finsh
id               -- LED ID
state            -- LED state
       0, 0x00000000

您可能會(huì)注意到，在執(zhí)行每個(gè)命令后，小 shell 會(huì)打印一行包含兩個(gè)值“ 0, 0x00000000”。這兩個(gè)值實(shí)際上是底層函數(shù)的返回值，有十進(jìn)制和十六進(jìn)制兩種格式。“ hello()”和“ list()”返回“ void”。試圖發(fā)出“ led(1, 0)”，你會(huì)得到一個(gè)不同的值（這是一個(gè)錯(cuò)誤代碼）。

現(xiàn)在嘗試用戶(hù)定義的命令和變量。正玩得開(kāi)心！

finsh >id
       0, 0x00000000
finsh >state
       1, 0x00000001
finsh >led(id, state)
led0=1
       0, 0x00000000
finsh >state=0
       536870912, 0x20000000
finsh >led(id, state)
led0=0
       0, 0x00000000
finsh >led(1, 1)
led1=1
       1, 0x00000001
finsh >led(0, 1)
led0=1
       0, 0x00000000

下一步

我還沒(méi)有展示如何使用信號(hào)量、互斥體、郵箱、內(nèi)存池等內(nèi)核實(shí)用程序的示例，盡管所有這些功能目前已在庫(kù)中準(zhǔn)備就緒。我稍后會(huì)更新庫(kù)和這篇文章。同時(shí)，您可以查看原始 RT-Thread 項(xiàng)目中的示例。

我還計(jì)劃帶回一些可選組件（我在移植時(shí)將其刪除）并開(kāi)發(fā)一些復(fù)雜的示例來(lái)展示 RT-Thread 的潛力。

謝謝閱讀！

• 帶有 RT-Thread 的更好的 SD 庫(kù)

• RT-Thread Primer（即將推出）

更新

• 2019 年 3 月 15 日：該庫(kù)已在“庫(kù)管理器”中可用。

• 2019 年 4 月 17 日：FAT 文件系統(tǒng)和 SD 卡驅(qū)動(dòng)程序可用于 v0.4.4。

• 2019 年 5 月 6 日：從 v0.5.1 開(kāi)始，請(qǐng)使用ADD_FINSH_CMD而不是ADD_SHELL_CMD 。