如何解决在C ++ 11中模拟类似Arduino的中断
我正在使用原始的Arduino模拟器。 它的主要功能应该是测试包含控制结构,循环,开关和子例程的简单代码。
我的主要想法是自己提供Arduino库的功能,
例如digitalWrite()
或digitalRead()
之类的函数,它们会读取并发送
固定与外部应用程序(例如虚拟面包板)之间的状态。
下图显示了我当前的概念。模拟器基本上是一个线程
一次执行setup()
函数,然后开始执行loop()
函数直到停止。
可以从控制(主)线程停止或暂停它。
setup()
和loop()
函数的实现以及一些变量由用户提供
并且无法修改或访问。
到目前为止,太好了。现在我要模拟中断。当模拟器线程正在执行loop()
函数时
外部应用程序触发中断。这应该导致执行中断处理程序isr()
,
这也是用户提供的,无法更改。
对于这个问题,我有两种不同的解决方法:
- 挂起模拟器线程,在另一个线程中执行中断处理程序,然后继续模拟器线程。
- 改为使用信号处理程序,在发生中断时将信号发送到进程。
两种方法都有其自身的问题。对于第一个,我需要以某种方式同步状态,这似乎更像一个可怕的骇客。 据我所知,对于第二个选项,我无法指定哪个线程将执行信号处理程序。
如果可能,该解决方案应独立于平台。但是,该解决方案绝对需要编译并在Windows下运行()(MinGW甚至Cygwin)。
解决方法
IMO所有的中断都可以被认为是具有极低延迟的线程(或基本线程),因此空闲线程是主线程,而int线程可以抢占主线程但不能被抢占。
因此,基本上,目的是执行所有线程,直到满足其中一个int线程中的条件为止,这种情况发生时,阻塞所有线程(关键区域的类型,即mutex或{{ 3}}),直到int线程完成其工作为止。之后,再次执行所有线程(中断时间越短越好):
void interrupt1_thd(void) {
// try_lock the mutex
// check the condition of this interrupt
// if true,do the job
// release the mutex if locked
]
由于低端uC看起来很简单(即ATmega328P),因此没有嵌套中断也没有优先级。随着更昂贵的uC(例如ATSAMD51 Cortex M4),事情变得更加复杂。现在,这些线程必须能够触发,阻塞所有其他较低优先级或相等优先级的线程,并且能够被较高优先级的线程阻塞。基于优先级的线程没什么大不了的(condition variable或pthread_setschedparam),但是在没有死锁的线程中嵌套互斥锁并不重要,因此condition_variable
在这里具有更强的通知能力:
Event: Int1 Int3 Int2 Int3 Int3
Main : ----------- --- --------
Task1 (mid) : ------------- ----
Task2 (high) : ----------
Task3 (low) : --------------
Take mutexLow : ---------- by 1 --------- ---- by 3 ----
Take mutexMid : ---------- by 1 ---------
Take mutexHigh : -- by 2 --
如果(通过高优先级任务)采用了mutexHigh
,则Task1
和Task3
会等到Task2
通知所有线程。
如果采用mutexLow
(像Task3一样由低优先级任务),则Task3
执行其工作(包括检查较高的通知),而Task1
和Task2
继续检查他们的状况。
我将避免在不同优先级之间共享资源,以免添加更多同步机制。
所有这些取决于您要模拟的Arduino和要实现的模拟级别,不确定是否要更深入并包括中断队列以最大程度地减少延迟,上下文切换等。
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