Arduino：我如何解决在类定义中使用ISR的PWM读数中的可靠性问题？

Question

我正在尝试使用Arduino MEGA 2560和硬件中断读取PWM信号的占空比。我很清楚在定义为类成员函数的ISR中使用attachInterrupt函数会出现的问题，但我找到了解决问题的方法。我的代码部分正常工作,但有两个问题：

1. 中断工作不可靠。在用固件闪烁Arduino之后，ISR有时会表现为根本没有被触发，将占空比保持在0（当它初始化时）。
2. 当测量占空比时，占空比（先验已知为常数）会保持随机快速变化，即使在类定义之外用作正则函数的相同ISR也能正确可靠地工作。

我的问题是：在我的“面向对象”实现和常规的“功能性”实现之间，有什么隐藏的差异是我看不到的？我在下面发布了两个实现的代码。

代码一：“功能性”实现

    #define PWM_CHANNEL 2
volatile int pwmDutyCycle_throttle = 0;

void setup() {
  Serial.begin(115200); // Serial to PC
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(PWM_CHANNEL), decodePwm_1, CHANGE);
}

void loop() {
  int localValue;
  noInterrupts();
  localValue = pwmDutyCycle_throttle;
  interrupts();
  Serial.println(pwmDutyCycle_throttle);
}

void decodePwm_1() {
  static unsigned long riseTime = micros(); // initialize riseTime
  if (digitalRead(PWM_CHANNEL_1) == 1) { // the signal has risen
    riseTime = micros(); // save the rise time
  }
  else { // the signal has fallen
    pwmDutyCycle_throttle = micros() - riseTime; // compute the duration of the high pulse
  }
}

代码2：“面向对象”实现：

#define PWM_CHANNEL 2
typedef  byte pin_t;
typedef uint16_t pulse_t;

class pwm_reader_attachable_t {
    uint8_t pin;          /**< physical pin on the board */
    volatile uint16_t pulse;      /**< duration of the high edge (the pwm reading) */
    uint16_t pulse_real; /**< a stabilized version of the reading (for fast varying signals) */
    uint16_t edge_time;  /**< timing of the last high edge */
    uint8_t counter;  /**< counter (actually used for the encoder) */
    uint8_t read;         /**< Last reading of the pin, for triggering pulse width evaluation */
  public:
    void setup(pin_t pin, void (*ISR_callback)(void), int value);
    void  handleInterrupt(void);
    inline pulse_t get_pulse() {
      pulse_t x;
      noInterrupts();
      x = pulse;
      interrupts();
      return x;
    };

    pwm_reader_attachable_t(void) {
      counter = 0;
      pulse = 0;
      pulse_real = 0;
      edge_time = 0;
      read = 0;
    }

  private:
    void(*ISR_callback)();
};

void pwm_reader_attachable_t::setup(pin_t pin, void (*ISR_callback)(void), int value)
{

  //pinMode(pin, INPUT_PULLUP);
  attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(pin), ISR_callback, value);
  interrupts();
}

inline void pwm_reader_attachable_t::handleInterrupt(void)
{
  static unsigned long riseTime = micros(); // initialize riseTime
  if (digitalRead(pin) == 1) { // the signal has risen
    riseTime = micros(); // save the rise time
  }
  else { // the signal has fallen
    pulse = micros() - riseTime; // compute the duration of the high pulse
  }
}

pwm_reader_attachable_t* motor;
pulse_t DC = 0;

void setup()
{
  Serial.begin(115200);
  motor = new pwm_reader_attachable_t();
  motor->setup(PWM_CHANNEL, [] {motor->handleInterrupt();}, CHANGE);
  //motor->setup(PWM_CHANNEL, motor->handleInterrupt, CHANGE);
}

void loop()
{
  DC = motor->get_pulse();
  Serial.println(DC);
}

谢谢！

Answer 1

在函数实现中，调用AttachInterrupt()时，将函数DecodePWM_1()的地址作为函数指针传递。这是有意义的，并暗示在需要时将调用该函数。

在面向对象的版本中，您调用attachInterrupt()，传递一个未初始化的变量，即私有变量ISR_Callback。您可能希望该变量指向处理程序函数handleinterrupt()。初始化它的最佳位置是pwm_reader_attachable_t的构造函数。