Arduino.ru

Все написанное ниже,
лишь мой путь в мире прерываний,
все это можно легко, сделать самому
покопавшись, час другой в документации

Заранее прошу прощения, если изложение сумбурно. В моем первом проекте «управляемая розетка» мне потребовалось сделать мониторинг наличия напряжения, как на входе, так и на выходе модуля. В модуле было 3 коммутируемых  линии, это значит, что мониторинг должен будет работать для всех 3 линий + 1 линия вход, итого 4 линии. Схематически решение очень простое и было подсказано уважаемым товарищем axill в его проекте «SPI модуль для управления мощностью сетевой нагрузки». Я просто скопировал схему детектора нуля ( это та часть которая с диодным мостом и оптроном ).  Замечу, что одно из самых неоспоримых достоинств этого решения это гальваническая развязка. Теперь можно обратиться к программной части.

Посмотрим, что же твориться на выходах МК, для этого просто цепляем logic analyzer к нашим лапкам и в путь.

Итак, мы видим, что у нас при переходе через ноль на цифровом выходе появляется единичка. Вообще надо отметить, что logic analyzer просто не заменим, если вы собрались работать с чем-то большим, чем игры с LED на 13 пине. На картинке сверху вниз отображены следующие параметры:

    *  Активность обработчика внешних прерываний
    *  Сигналы детекторов от 3 коммутируемых линий
    *  Детектор основного входа модуля
    *  Аналоговый сигнал, который мы детектируем

Я использовал Arduino PRO Mini. Конечно, можно было бы просто организовать полинг на 4 ножках, ибо это дешево и сердито. Но у этого пути есть недостаток. Основная проблема этого подхода в том, что нам придется реализовывать весь остальной функционал, с учетом того, что у нас имеется почти real-time задача, а это сделать все сложнее чем  больший функционал мы будем добавлять в модуль. Поэтому мы не будем искать легких путей, а обратимся к прерываниям, вдруг там жизнь будет более легкой и приятной.

На этом пути нас ожидает другая засада. Официально в документации написано, что у нас есть только 2 внешних прерывания, а у нас целых 4 импульсных сигнала. Немного покапав документацию, находим 3 очень забавных прерывания

    *  PCINT0_vect
    *  PCINT1_vect
    *  PCINT2_vect

По сути это прерывания, которые срабатывают когда изменяется любой бит PORTB, PORTC, PORTD. Это как раз то, что нам и надо. Быстренько соберем платку на макетке и подключим 4 наших детектора к ножкам 4,5,6,7 нашего МК. Путь написания кода и сам код я, пожалуй, пропущу, ровно как и разборку того как работают прерывания, это не столь интересно, тому кто просто хочет это использовать, а если  кому интересно посмотреть, как оно устроено, то они могу просто скачать и посмотреть код, по прерываниям смотрим 12 главу даташита. 

Рассмотрим цифровую часть более подробно. Первый вопрос который может прийти в голову, «А почему на всех 4 детекторах появлений импульса происходит в разное время и сам импульс различной длительности, если исходный сигнал только один ?» Тут все очень просто, это конструктивная особенность и связано это с погрешностями электронных компонентов использованных при создании детекторов.

Рассмотрим вкратце алгоритм работы:

    *  Перехватываем нужное прерывание
    *  Смотрим, какой бит изменился
    *  Вызываем нужную функцию, которая обновляет соответствующий детектор
    *  Запоминаем текущее состояние битов для последующей работы.

Теперь о том, как всем этим пользоваться ( код урезан и приведен только в качестве примера )

#include <InterruptsExternalExtender.h>

//
// User defined external interrup class
//
//		This class should implement method 
//			- void Throw( int n, bool status ) 
//
//	Notice !!! This library include virtual interface IInterrupt. 
//				if you want to use different classes with one extender, 
//				you can inherit your classes from this interface 
//				and implement interface in your classes 
//

class ExternalInterruptDemo
{
	public:
		volatile T _Marker;

	public:
		ExternalInterruptDemo()
		{
			;
		}

	public:
		void Throw( int n, bool status ) {
			this->_Marker = millis();
		}
};


//
// Declaration new external interrup extender on PORTD
//
Interrupts::External::Extender<ExternalInterruptDemo> iExtender( PCIE2 );

//
// Interrupt Handling
//
ISR( PCINT2_vect ) {
	__SET_PERFORMANCE_BIT_ON__;
	iExtender.Handle();
	__SET_PERFORMANCE_BIT_OFF__;

};


//
// 
//
void setup() 
{
	pinMode( 13, OUTPUT );

	iExtender.Attach( new ExternalInterruptDemo(), 0, true, true );	// Pin 8
	iExtender.Attach( new ExternalInterruptDemo(), 1, true, false );	// Pin 9
	iExtender.Attach( new ExternalInterruptDemo(), 2, false, true );	// Pin 10
	iExtender.Attach( new ExternalInterruptDemo(), 3, true, true );	// Pin 11

	iExtender.Enable();
}

//
// 
//
void loop()
{
}

Несколько слов о быстродействии. В обработчик прерывания, я вставил включение и выключение пина А0. И в итоге получил некоторое представление и накладных расходах. Итого вы можете видеть это на картинке, накладные расходы составили примерно 28,5мкс. Много это или мало, сказать трудно, но меня это устраивает.

Вместо заключения. Если кому-то поможет все это будет приятно, если кто-то знает другой, более эффективный способ расширения внешних прерываний будет интересно посмотреть и пощупать. Если есть, вопросы задавайте. 

Скачать можно тут https://dl.dropboxusercontent.com/u/102291472/InterruptsExternalExtender.rar