[Arduino库]任务调度器,更好地处理多任务

一般情况下,处理 Arduino 的多个任务,是把所有任务放在 void loop() 里,然后用 delay() 控制时间。不过,任务一多,这种方法就不太方便了。

最近刚刚看了一本书:《时间触发嵌入式系统设计模式》,里面介绍的调度器,可以以特定的周期执行特定的任务,值得在 Arduinio 项目中借鉴。我也刚刚把这个调度器移植到 Arduino 中:https://github.com/blanboom/Arduino-Task-Scheduler

基本使用方法

这是一个使用调度器的例子,各个函数的功能都已在注释中标出:

// Arduino 任务调度器 演示程序
// Created by Blanboom
// 2013.7.27
// https://blanboom.org

#include "TaskScheduler.h"  //包含此头文件,才能使用调度器

// 用于储存 LED 状态
boolean g_led1State=1;
boolean g_led2State=0;

void setup()
{
    // 第12、13脚接有 LED
    pinMode(13,OUTPUT);
    pinMode(12,OUTPUT);

    Sch.init(); //初始化调度器

    //向调度器中添加任务
    //第一个参数为要添加任务的函数名
    //第二个参数为任务第一次执行的时间,
    //    合理设置有利于防止任务重叠,有利以提高任务执行的精度
    //第三个参数是任务执行的周期
    //第二、三个参数的单位均为毫秒,也可配置定时器修改其单位
    //第四个参数代表任务是合作式还是抢占式
    //    一般取1就可以,更多用法请参考下文
    Sch.addTask(led1Update,0,1000,1);  //从第 0 毫秒开始闪烁 LED,每隔 1s, LED 状态改变一次
    Sch.addTask(led2Update,20,500,1);  //从第 20 毫秒开始闪烁 LED,每隔 0.5s, LED 状态改变一次

    Sch.start();//启动调度器
}

void loop()
{
    Sch.dispatchTasks();  // 执行被调度的任务,用调度器时放上这一句即可
}

// 把要调度的任务函数放下面

// 闪烁第 13 脚的 LED
void led1Update()
{
    if(g_led1State==0)
    {
        g_led1State=1;
        digitalWrite(13,HIGH);
    }
    else
    {
        g_led1State=0;
        digitalWrite(13,LOW);
    }
}

// 闪烁第 12 脚的 LED
void led2Update()
{
    if(g_led2State==0)
    {
        g_led2State=1;
        digitalWrite(12,HIGH);
    }
    else
    {
        g_led2State=0;
        digitalWrite(12,LOW);
    }
}

程序执行后,两个 LED 分别会以程序中指定的周期和时间闪烁。

更多功能

1. 添加抢占式任务

抢占式任务,简单说,就是优先级比正常任务(合作式任务)高的任务。在这个调度器中,抢占式任务可以打断正常任务,优先执行。

对于一些对时间精度要求较高的任务,可以将任务模式改为抢占式。

修改方法:

在添加任务的函数 Sch.addTask(任务名称,开始时间,执行周期,1) 函数中,将最后一个参数由 1 改为 0,即:

Sch.addTask(任务名称,开始时间,执行周期,1)

这样,该任务就成了抢占式任务。

2. 添加单次执行的任务

可以添加只执行一次的任务,在一段时间后执行。

只需把 Sch.addTask(任务名称,开始时间,执行周期,1) 中的执行周期改为 0 即可。

3. 删除任务

使用函数 Sch.addTask(任务名称,开始时间,执行周期,1) 时,会返回这个任务的 ID,将这个 ID 赋给一个变量。需要删除任务时,用删除任务函数 Sch.deleteTask(任务ID) ,就能把任务删除。

4. 调整被调度的任务数量

打开 TaskScheduler.h,找到 #define MAX_TASKS (10) ,将 10 修改为需要被调度的任务的数量。

5. 自动进入空闲模式

这个调度器能在没有任务的情况下自动进入空闲模式,以节省电量。不需要对程序进行其他修改。

6. 错误报告

打开 TaskScheduler.h,找到

//#define REPORT_ERRORS // Remove “//“ to enable error report,

将前面的 // 去掉,打开错误报告功能。

然后,这条语句的下面,定义了相关错误代码,可根据情况修改。

最后,打开 TaskScheduler.cpp,找到函数 void Schedule::_reportStatus(void),在里面添加合适的错误报告代码即可。

欢迎大家对这个调度器进行测试,找出 bug 和需要优化的地方。