嵌入式系統 - 輪詢

Question

我有大約6個傳感器（GPS，IMU等），我需要不斷收集數據。出於我的目的，我需要從每個（在很短的時間範圍內）讀取一個完整的數據包。現在我正在使用中斷，但是這會導致來自某些傳感器的更多數據，而且如前所述，我需要將數據匹配起來。

移動到基於輪詢的系統中，我可以按設定的順序輪詢每個傳感器嗎？這樣我可以從每個「週期」的每個傳感器獲取數據。

但是，我擔心輪詢的速度，因爲這個系統需要接近實時運行。

Answer 1

輪詢結合「主定時器中斷」可能是你的朋友在這裏。假設您的「最慢」傳感器可以提供20ms間隔的數據，並且可以更快地讀取其他數據。這是50更新每秒。如果這個距離足夠接近實時（可能對於IMU是近距離的），那麼你可能會這樣做：

1. 設置一個20ms定時器。

2. 當計時器熄滅，設置一個標誌中斷服務程序中：

   volatile uint8_t timerFlag = 0; 
   
   ISR(TIMER_ISR_whatever) 
   { 
       timerFlag = 1; // nothing but a semaphore for later... 
   } 
   

3. 然後，在你的主循環行爲時timerFlag說，它的時間：

   while(1) 
   { 
       if(timerFlag == 1) 
       { 
        <read first device> 
        <read second device> 
        <you get the idea ;) > 
        timerflag = 0; 
       } 
   } 
   

通過這種方式，您可以讀取每個設備並保持其讀數同步。這是解決嵌入式空間中這個問題的典型方法。現在，如果你需要的數據速度超過20ms，那麼你縮短了計時器等等。像這樣的情況下，最大的問題是「你能輪詢多快」與「你需要輪詢多快」。 「只有實驗並瞭解各種設備的特性和時間才能告訴你。但是，當所有時機「合適」時，我提出的是一個通用解決方案。

編輯，採用不同的方法

更基於中斷的例子：

volatile uint8_t device1Read = 0; 
volatile uint8_t device2Read = 0; 
etc... 

ISR(device 1) 
{ 
    <read device> 
    device1Read = 1; 
} 
ISR(device 2) 
{ 
    <read device> 
    device2Read = 1; 
} 
etc... 


// main loop 
while(1) 
{ 
    if(device1Read == 1 && device2Read == 1 && etc...) 
    { 
     //< do something with your "packet" of data> 
     device1Read = 0; 
     device2Read = 0; 
     etc... 
    } 
} 

在這個例子中，你的所有設備可以中斷驅動，但主循環處理仍然是制約，由最慢的中斷節奏來調節。無論速度或延遲如何，均可使用每個設備的最新完整讀數。這種模式更接近您的想法嗎？

Answer 2

輪詢是一個相當不錯的，容易實現的想法，以防您的傳感器可以（你期望的輸出頻率比較）提供的數據幾乎瞬間。如果數據源需要大量（甚至可變）時間來提供讀數或需要異步「啓動/收集」循環，它確實會陷入惡夢。您必須對輪詢週期進行排序以適應「最慢」數據源。

如果您知道每個數據源的平均「數據轉換率」，可以採用什麼方法來設置多個定時器（每個數據源），這些定時器在poll time - data conversion rate處觸發，並從這些數據源中啓動測量定時器ISR。然後在poll timer + some safety margin上觸發最後一個計時器，收集所有轉換結果。另一方面，只要你沒有任何合理的處理浪費的CPU/CPU資源，你從「快速」數據源中看到的「有太多測量結果」的明顯問題就不會對我造成太大的影響，傳感器負載。

如果您有一些浪費的週期，最後一個更簡單的方法是：簡單地將數據源從「最慢」排序到「最快」，然後按照該順序開始測量，然後等待結果以相同順序和民意調查。