c++ - Arduino:中断昂贵的功能并恢复另一个

Question

作为第一个项目，我计划制作一个 teensyduino具有不同灯光模式的环境光，在一个大的 switch 语句中进行检查 - 现在我想通过按下按钮从一种模式切换到另一种模式。

谷歌搜索引导我使用中断，但有一点不清楚 - 如果我在一个昂贵的函数中按下按钮，这需要很长时间并且使用了很多变量，如果我从调用主循环会发生什么中断，如果我切换太多次或者它被清除，是否会保留在 ram 中的剩余状态并导致堆栈溢出。

这里是一些代码:

const int speed = 30 //milliseconds
const int modes = 11; //maximum number of modes
const int red   = 15;
const int green = 14;
const int blue  = 12;

volatile int mode  = 0;

void setup() {
    pinMode(red   , OUTPUT);
    pinMode(green , OUTPUT);
    pinMode(blue  , OUTPUT);
    randomSeed(analogRead(0));
    Serial.begin(9600);
    attachInterrupt(0,incMode,CHANGE); // 0 -> digital pin 2
}
void loop()  {
    switch(mode){
        case 0:{
            Serial.println("powerdown");
            setAll(0);
            delay(1000);
            break;
        }
        \\...
        case modes:{
            \\ expensive long function
        }
    }
}
void blinkAll(int times){
    for(int i=1;i <= times;i++){
        setAll(255);
        delay(speed*17);
        setAll(0);
        delay(speed*17);
    }
}

void setAll(int bright){
        analogWrite(red   , bright);
        analogWrite(green , bright);
        analogWrite(blue  , bright);
}
void incMode(){
    delay(speed);
    blinkAll(2); //to indicate mode has changed
    mode = (mode+1) % (modes+1); //switch starts with 0 so use "% modes+1"!
    Serial.println("mode increased");
    //--> loop();
    //--> would resume the main loop but lead to a stackoverflow i presume
}

我如何在没有延迟和堆栈污染的情况下退出正在运行的函数。我知道我可以只设置模式并等到功能结束，但如果我有一个需要几分钟才能结束的模式，我希望能够立即从它切换。

PS.: 虽然我使用的是 teensyduino，但我会使用 arduino 标签，因为我不知道 arduinio 使用什么语言的标签 c/c++。如果不合适，请更改。

Answer 1

如果您多次从中断处理程序递归地重新进入 main，您最终会溢出堆栈。此外，由于就硬件而言您仍处于中断处理程序中，因此您会遇到各种怪事 - 特别是，当您已经处于中断中时，中断会被阻止，这意味着 delay () 不会工作，millis() 不会计数，除非您想出某种方法来手动重新启用中断，否则各种其他事情也会被破坏。

解决此问题的更好方法是让您的“昂贵的长函数”成为一个由被频繁调用的廉价短函数驱动的状态机。然后，您的中断处理程序可以简单地设置一个标志，该标志在进入该函数时被检查，此时当前模式(即当前状态机)被更改。

这种方法还可以更轻松地定义新的光照模式。例如，您可以定义如下内容:

struct phase {
  unsigned char r, g, b, delay;
};

unsigned long t_nextPhase;
volatile struct phase *forceMode = NULL;
struct phase *mode = blinkAll;
int nextPhase = 0;

struct phase blinkAll[] = {
  { 255, 255, 255, 17 },
  { 0, 0, 0, 17 },
  { 0, 0, 0, 255 } // loop sentinel
};

void lighting_kernel() {
    noInterrupts(); // ensure we don't race with interrupts
    if (forceMode) {
        mode = forceMode;
        forceMode = NULL;
        t_nextPhase = millis();
        nextPhase = 0;
    }
    interrupts();

    if (t_nextPhase > millis()) {
        return;
    }

    struct phase *cur_phase;
    do {
        cur_phase = mode[nextPhase++];
        if (cur_phase->delay == 255) {
            nextPhase = 0;
        }
    } while (cur_phase->delay == 255);

    analogWrite(red   , cur_phase->r);
    analogWrite(green , cur_phase->g);
    analogWrite(blue  , cur_phase->b);

    t_nextPhase = millis() + cur_phase->delay;    
}

现在要定义新的照明模式，您只需要一组新的颜色和时间，而不是编写新代码。添加颜色渐变和其他此类效果作为练习留给读者。