如何在 Arduino 类中创建 ISR？

Posted 2023-02-22

【中文标题】如何在 Arduino 类中创建 ISR？

【英文标题】：How to create an ISR in an Arduino class?

【发布时间】：2017-01-03 12:36:56

【问题描述】：

我为 Arduino 编写了一个使用中断的类。目前我需要在主 Arduino 草图中创建 ISR 的实例，然后将其传递给类的初始化函数，该函数运行“attachInterrupt”。这是非常糟糕的风格（为什么用户应该知道我什至在使用中断？），所以我希望整个内容包含在类的头文件和源文件中。

我尝试将 ISR 设为静态友元函数，但它无法访问任何类的非静态成员。因此，现在我对这种方法的工作应该和不应该是静态的有点困惑。我试图做的事情看起来像这样（源代码和标题在这里结合起来以便于阅读）

class myClass
    friend void ISR();
    void init()attachInterrupt(ISR,..,..);


static void ISR()
    all sort of stuff using myClass.members;

但是编译器因为我在静态函数中使用非静态成员而对我大喊大叫。 我真的很感激能帮助我理解如何让它发挥作用。

【问题讨论】：

"为什么用户应该知道我什至在使用中断？"因为你正在使用微控制器的独特功能，所以他需要知道它，这样他才能计划如何管理它。如果您对一个引脚使用更改时中断，并且您不希望他看到它，那么他将无法对其他所有引脚使用更改时中断，因为 ISR 已经实现由你。只需在 ISR 中创建一个他必须调用的函数，或者将 ISR 写在宏中并让他在主代码中编写它

【参考方案1】：

中断必须是静态函数（如果它们是成员函数）才能正常工作，因此如果要使用非静态成员，则需要获取实例。真正做到这一点的唯一方法是使用全局变量。

以下是如何做到这一点的草图：

class MyClass 
    static MyClass *instance;

    void init() 
        instance = this;
        attachInterrupt(...)
    

    // Forward to non-static member function.
    static void ISRFunc() 
        instance->ISR();
    

    // Do your work here.
    void ISR() 
        // ...
    

这是设置它的多种方法之一，但您无法避免中断本质上是全局的这一事实。在上面的实现中有一些“陷阱”我省略了，希望你知道这些。

附：另请注意，“静态”具有多种含义。它在声明类成员时具有一种含义，而在声明类之外的函数时具有完全不同的含义（如您的声明static void ISR()）。在第二种情况下，现代 C++ 编码风格倾向于使用匿名命名空间而不是 static。

【讨论】：

将 'instance' 定义为静态成员意味着它由 MyClass 类型的所有对象共享，因此我无法在每个 MyClass 对象中分配 MyClass::instance

@shayelk：你是说你不能给你的类添加静态成员变量？为什么不呢？

我可以添加一个静态成员变量，但它将成为该类的所有实例共享的单个变量。我需要类的每个实例都有自己的中断函数来改变自己的成员

@shayelk：所以你要为同一个类的不同实例注册多个不同的中断？

@shayelk 必须明白，中断发生在随机（从主算法的角度来看）时间，异步。简单代码的任何一部分都无法猜测“this”指针。换句话说：中断处理程序不知道实例（“this”指针/引用） - 这是非常基本的事实。可以做一些实现，但并不简单

【参考方案2】：

正如@DietrichEpp 所说，中断必须是静态函数。但这是另一种在类中使用继承的方法。

第 1 步 - 创建一个带有纯虚拟 InterServ() 函数和基于一组枚举的实例数组的中断基类。

class IntBase 
public:
    virtual void InterServ() = 0;
;

enum eIntNum 
    INT_DEV1 = 0,
    INT_DEV2,
    // ...
    INT_MAX
;

static IntBase *tInstance[INT_MAX];

第 2 步 - 每个使用类中断都会有：

存储实例的构造函数， 一个静态函数 ISRFunc() 专用于该类 一个虚函数InterServ()，从静态ISRFunc()调用。

class IntDev1 与号码INT_DEV1

class IntDev1 : public IntBase 
public:
    IntDev1() 
        tInstance[INT_DEV1] = this;
        // attachInterrupt(...)
    
    virtual void InterServ() 
        // access to local members
    
    static void ISRFunc() 
        tInstance[INT_DEV1]->InterServ();
    
;