当前位置：首页 > news >正文

【FreeRTOS】队列实验-多设备玩游戏（旋转编码器）

news 来源：原创 2024/9/20 13:56:08

0 前言

学习视频：
【FreeRTOS入门与工程实践 --由浅入深带你学习FreeRTOS（FreeRTOS教程基于STM32，以实际项目为导向）】【精准空降到 03:20】 https://www.bilibili.com/video/BV1Jw411i7Fz/?p=33&share_source=copy_web&vd_source=8af85e60c2df9af1f0fd23935753a933&t=200

参考《FreeRTOS入门与工程实践(基于DshanMCU-103).pdf》
https://rtos.100ask.net/zh/FreeRTOS/DShanMCU-F103/chapter11.html

1 任务

1.1 本节源码

在"03_参考的源码/DshanMCU-F103/02_nwatch_game_freertos.7z"的基础上

“14_queue_game_multi_input”: 在"13_queue_game"的基础上，增加旋转编码控制功能

1.2实验目的

使用红外遥控器、旋转编码器玩游戏。

1.3实现方案

游戏任务：读取队列A获得控制信息，用来控制游戏
红外遥控器驱动：在中断函数里解析出按键后，写队列A
旋转编码器：
- 它的中断函数里解析出旋转编码器的状态，写队列B；
- 它的任务函数里，读取队列B，构造好数据后写队列A

2 code

2.1 创建队列

在game1.c的void game1_task(void *params)中添加

    /* 创建队列:平台任务从里面读到旋转编码器数据,... */g_xQueueRotary   = xQueueCreateStatic(10,                         // 长度 10 随意给的sizeof(struct rotary_data), // 大小g_ucQueueRotaryBuf,         // 保存数据的buffer&g_xQueueRotaryStaticStruct // 结构体的地址);// 静态创建

定义结构体

struct rotary_data {int32_t cnt;	//设备int32_t speed;	//值uint8_t dir;    //方向
};

定义队列

QueueHandle_t g_xQueueRotary;   /* 旋转编码器队列 */
static uint8_t g_ucQueueRotaryBuf[10*sizeof(struct rotary_data)];   //存放10个rotary_data结构体这么大小的buf
static StaticQueue_t g_xQueueRotaryStaticStruct;                    //队列的结构体

后面还需要创建旋转编码器的任务，这个任务就读取本队列，处理数据，再写队列

在这里插入图片描述

2.2 写队列

在旋转编码器的中断服务函数里写队列，写哪个队列？ >>> g_xQueueRotary

在14_queue_game_multi_input\Drivers\DshanMCU-F103\driver_rotary_encoder.c路径下写
先添加头文件

#include "FreeRTOS.h"
#include "queue.h"
#include "typedefs.h"

再外部声明这个队列

extern QueueHandle_t g_xQueueRotary;   /* 旋转编码器队列 */

在中断回调函数添加写队列的代码，后面注释了很多加号的就是新增的部分

/*********************************************************************** 函数名称： RotaryEncoder_IRQ_Callback* 功能描述： 旋转编码器的中断回调函数* 输入参数： 无* 输出参数： 无* 返 回 值： 无* 修改日期：      版本号     修改人	      修改内容* -----------------------------------------------* 2023/08/04	     V1.0	  韦东山	      创建***********************************************************************/
void RotaryEncoder_IRQ_Callback(void)
{uint64_t time;static uint64_t pre_time = 0;struct rotary_data rdata;   //定义这个结构体++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++/* 1. 记录中断发生的时刻 */	time = system_get_ns();/* 上升沿触发: 必定是高电平 * 防抖*/mdelay(2);if (!RotaryEncoder_Get_S1())return;/* S1上升沿触发中断* S2为0表示逆时针转, 为1表示顺时针转*/g_speed = (uint64_t)1000000000/(time - pre_time);if (RotaryEncoder_Get_S2()){g_count++;}else{g_count--;g_speed = 0 - g_speed;}pre_time = time;/* 写队列 */   //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++rdata.cnt   = g_count;rdata.speed = g_speed;xQueueSendFromISR(g_xQueueRotary, &rdata, NULL);    //把这个结构体写入队列g_xQueueRotary
}

2.3 创建任务

创建旋转编码器的任务

    /* 创建旋转编码器的任务 */xTaskCreate(RotaryEncoderTask, "RotaryEncoderTask", 128, NULL, osPriorityNormal, NULL);

编写旋转编码器任务函数

static void RotaryEncoderTask(void *params)
{struct rotary_data rdata;   //定义结构体  读取struct input_data  idata;   //定义结构体  写入uint8_t left;uint8_t i, cnt;while(1){/* 1.读取旋转编码器队列 */xQueueReceive(g_xQueueRotary,&rdata, portMAX_DELAY);    //读到的数据保存到rdata结构体里/* 2.处理队列 */// 判断速度：-表示左移，+表示右移if (rdata.speed < 0){left = 1;rdata.speed = 0 - rdata.speed;  //负数，改成正数}else{left = 0;}if (rdata.speed > 100)cnt = 5;else if (rdata.speed > 100)cnt = 3;elsecnt = 1;/* 3.写入挡球板队列 */idata.dev = 1;idata.val = left ? 0xe0 : 0x90;for (i = 0; i < cnt; i ++)  //速度快就多写几遍{xQueueSend(g_xQueuePlatform, &idata, 0);    //这里要么成功\要么失败，不能阻塞}}
}

烧录运行这个代码是有bug的，旋转编码器只能右移
而且左右移的数据和红外的数据是关联的，我们需要对他们两个解耦，分别控制

在这里插入图片描述
队列A里用的是红外的格式，我们修改一下即可实现解耦

在这个函数里static int IRReceiver_IRQTimes_Parse(void)，写队列的时候，我们修改一下，不写红外的键值了，写左右

 /* 写队列 */idata.dev = datas[0];if (datas[2] == 0xe0)idata.val = UPT_MOVE_LEFT;  //左移else if (datas[2] == 0x90)idata.val = UPT_MOVE_RIGHT; //右移elseidata.val = UPT_MOVE_NONE;g_last_val = idata.val;			// 重复码处理xQueueSendToBackFromISR(g_xQueuePlatform, &idata, NULL);

旋转编码器的左右

static void RotaryEncoderTask(void *params)
{struct rotary_data rdata;   //定义结构体  读取struct input_data  idata;   //定义结构体  写入uint8_t left;uint8_t i, cnt;while(1){/* 1.读取旋转编码器队列 */xQueueReceive(g_xQueueRotary,&rdata, portMAX_DELAY);    //读到的数据保存到rdata结构体里/* 2.处理队列 */// 判断速度：-表示左移，+表示右移if (rdata.speed < 0){left = 1;rdata.speed = 0 - rdata.speed;  //负数，改成正数}else{left = 0;}if (rdata.speed > 100)cnt = 5;else if (rdata.speed > 100)cnt = 3;elsecnt = 1;/* 3.写入挡球板队列 */idata.dev = 1;idata.val = left ? UPT_MOVE_LEFT : UPT_MOVE_RIGHT;      //+++++++++++++++++++++++for (i = 0; i < cnt; i ++)  //速度快就多写几遍{xQueueSend(g_xQueuePlatform, &idata, 0);    //这里要么成功\要么失败，不能阻塞}}
}

判断重复码部分，如果有重复码，就上报上一次的按键值

/* 是否重复码 */if (isRepeatedKey()){/* device: 0, val: 0, 表示重复码 *///PutKeyToBuf(0);//PutKeyToBuf(0);/* 写队列 */idata.dev = 0;idata.val = g_last_val; //如果有重复码，就上报上一次的按键值xQueueSendToBackFromISR(g_xQueuePlatform, &idata, NULL);g_IRReceiverIRQ_Cnt = 0;}

3 勘误

bug：旋转编码器不好用，旋转编码器只能控制挡球板右移，移到最右边，就不能动了，不能往左移动！

错误代码：

void RotaryEncoder_IRQ_Callback(void)
{uint64_t time;static uint64_t pre_time = 0;struct rotary_data rdata;   //定义这个结构体++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++/* 1. 记录中断发生的时刻 */	time = system_get_ns();/* 上升沿触发: 必定是高电平 * 防抖 */mdelay(2);if (!RotaryEncoder_Get_S1())return;/* S1上升沿触发中断* S2为0表示逆时针转, 为1表示顺时针转*/g_speed = (uint64_t)1000000000/(time - pre_time);if (RotaryEncoder_Get_S2()){g_count++;}else{g_count--;g_speed = 0 - g_speed;}pre_time = time;/* 写队列 */   //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++rdata.cnt   = g_count;rdata.speed = g_speed;xQueueSendFromISR(g_xQueueRotary, &rdata, NULL);    //把这个结构体写入队列g_xQueueRotary
}

消抖用的mdelay(2),跳过2ms，这样是错误的，假设抖动大于2ms，后面的抖动的数据也被采集进去了，这样就错误了

修改之后的代码，具体看注释
当前时间 - 上次中断的时间 < 2ms 认为是抖动！就返回，不处理!

/*********************************************************************** 函数名称： RotaryEncoder_IRQ_Callback* 功能描述： 旋转编码器的中断回调函数* 输入参数： 无* 输出参数： 无* 返 回 值： 无* 修改日期：      版本号     修改人	      修改内容* -----------------------------------------------* 2023/08/04	     V1.0	  韦东山	      创建***********************************************************************/
void RotaryEncoder_IRQ_Callback(void)
{uint64_t time;static uint64_t pre_time = 0;struct rotary_data rdata;   //定义这个结构体++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++/* 1. 记录中断发生的时刻 */	time = system_get_ns();/* 上升沿触发: 必定是高电平 * 防抖*///mdelay(2);  //没有意义if (time - pre_time < 2000000)   //当前时间 - 上次中断的时间 < 2ms 认为是抖动！{pre_time = time;return; //就返回，不处理}if (!RotaryEncoder_Get_S1())return;/* S1上升沿触发中断* S2为0表示逆时针转, 为1表示顺时针转*/g_speed = (uint64_t)1000000000/(time - pre_time);if (g_speed == 0)   // 如果后面的时间足够大，这个speed可能=0，0很小，不能移动，我们给赋值1，很小的速度移动！g_speed = 1;if (RotaryEncoder_Get_S2()){g_count++;}else{g_count--;g_speed = 0 - g_speed;  //反转吗}pre_time = time;/* 写队列 */   //++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++rdata.cnt   = g_count;rdata.speed = g_speed;xQueueSendFromISR(g_xQueueRotary, &rdata, NULL);    //把这个结构体写入队列g_xQueueRotary
}

我们继续优化一下队列的处理部分

static void RotaryEncoderTask(void *params)
{struct rotary_data rdata;   //定义结构体  读取struct input_data  idata;   //定义结构体  写入
//    uint8_t left;uint8_t i, cnt;while(1){/* 1.读取旋转编码器队列 */xQueueReceive(g_xQueueRotary,&rdata, portMAX_DELAY);    //读到的数据保存到rdata结构体里/* 2.处理队列 *//* 判断速度: 负数表示向左转动, 正数表示向右转动 */if (rdata.speed < 0){left = 1;rdata.speed = 0 - rdata.speed;}else{left = 0;}if (rdata.speed > 50)	//队列处理的优化，挡球板移动的更细腻了cnt = 5;else if (rdata.speed > 40)cnt = 4;else if (rdata.speed > 30)cnt = 3;else if (rdata.speed > 20)cnt = 2;elsecnt = 1;/* 3.写入挡球板队列 */idata.dev = 1;idata.val = left ? UPT_MOVE_RIGHT : UPT_MOVE_LEFT;      //+++++++++++++++++++++++for (i = 0; i < cnt; i ++)  //速度快就多写几遍{xQueueSend(g_xQueuePlatform, &idata, 0);    //这里要么成功\要么失败，不能阻塞}}
}