Arduino上的多任务处理

描述

背景

作为大多数 Arduino 玩家，我是从 Arduino Uno 开始的。很快我收集了很多盾牌。为了驱动这些屏蔽，我使用了各种库，它们占用了所有的内存空间。

所以我搬到了 Arduino Mega 并获得了很多乐趣，直到我开始从事一些更复杂的项目，比如玩显示器和声音。

最近，我再次将我的武器升级到 Arduino Due，它与我以前的板 (AVR) 具有完全不同的架构 (ARM Cortex-M)。毫无疑问，具有“巨大”内存空间和更高时钟速度的 32 位内核是一种强大的武器。但是，要充分利用电源，使用简单的“循环”功能可能还不够。这就是Arduino RT-Thread 库项目想要解决的问题。

RT-线程

RT-Thread是一个免费的开源（Apache 许可证 2.0）RTOS。一些独特的功能，如微型外壳（名为 FinSH）、动态加载模块和大量设备驱动程序，使其非常有趣。尽管最重要的特点是它有一个非常活跃的社区。

开始吧

该库托管在Github上，可以通过“Library Manager”安装。

目前，有两个可用的示例也列在“代码”部分。（稍后将提供更多示例。）

第一个示例“ Blink ”显示了如何创建和启动名为“Blink”的线程。“闪烁”线程的任务是以 1 秒的间隔闪烁内置 LED。

第二个示例“ FinSH ”显示了如何将用户定义的变量和命令添加到小 shell。有两个用户变量led_id，led_state并实现了一个用户命令led()。

芬兰

FinSH，小外壳接受 C 风格的输入（例如hello()），支持自动完成（例如 type lis[Tab]）和历史记录（在发出几个命令后 try type↑和↓）。

它提供了以下预定义命令。

• hello()：打印“Hello RT-Thread！”

• version()：打印版本信息

• list(): 打印可用命令列表

• list_mem()：打印内存信息

• list_thread()：打印线程信息

• list_sem()：打印信号量信息

• list_mutex()：打印互斥量信息

• list_event()：打印事件信息

• list_mb()：打印邮箱信息

• list_mq()：打印消息队列信息

• list_memp()：打印内存池信息

• list_timer(): 打印定时器信息

您可以通过两步添加自己的命令。

• 首先，定义原因的功能。返回值可以是“ void”或任何类型。建议返回一个带有“ char”、“ byte”、“ short”、“ unsigned short”、“ int”或“ unsigned int”类型的值，因为这些类型可以被 FinSH 很好地解释。参数没有限制。（但是，FinSH 命令长度确实有限制，默认为 80 个字符。）所以任何数字和任何类型都可以。

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

以下是添加用户命令的示例。

• 定义函数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，命令名称和函数名称是相同的。但是，它们可以不同。然后命令名成为函数名的别名。向 FinSH 发出命令时，应使用命令名称。

您也可以通过类似的步骤添加自己的变量。

• 首先，定义一个变量。可用的类型有“ char”、“ byte”、“ char*”、“ short”、“ unsigned short”、“ short*”、“ int”、“ unsigned int”、“ int*”和“ void*”。

• 其次，在“”中添加一行带有ADD_SHELL_VAR(variable_alias, variable description, variable_name, variable_type)宏的行shell_var.h。这里对应的变量类型是“ 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”。

以下是添加用户变量的示例。

• 定义变量。

 unsigned int led_id = 0;
 byte led_state = 1;

• 在“”中添加两行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)

上传示例草图“FinSH”后，打开“串行监视器”，您将看到小外壳。

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

尝试一些预定义的命令。

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

您可能会注意到，在执行每个命令后，小 shell 会打印一行包含两个值“ 0, 0x00000000”。这两个值实际上是底层函数的返回值，有十进制和十六进制两种格式。“ hello()”和“ list()”返回“ void”。试图发出“ led(1, 0)”，你会得到一个不同的值（这是一个错误代码）。

现在尝试用户定义的命令和变量。正玩得开心！

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

我还没有展示如何使用信号量、互斥体、邮箱、内存池等内核实用程序的示例，尽管所有这些功能目前已在库中准备就绪。我稍后会更新库和这篇文章。同时，您可以查看原始 RT-Thread 项目中的示例。

我还计划带回一些可选组件（我在移植时将其删除）并开发一些复杂的示例来展示 RT-Thread 的潜力。

谢谢阅读！

• 带有 RT-Thread 的更好的 SD 库

• RT-Thread Primer（即将推出）

更新

• 2019 年 3 月 15 日：该库已在“库管理器”中可用。

• 2019 年 4 月 17 日：FAT 文件系统和 SD 卡驱动程序可用于 v0.4.4。

• 2019 年 5 月 6 日：从 v0.5.1 开始，请使用ADD_FINSH_CMD而不是ADD_SHELL_CMD 。