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ProtoThread 协程复习笔记

近一年没用 ProtoThread 了，忘得差不多了。这次搞硬件密码器重新学习了下，同时记录下来笔记，方便下次使用。

ProtoThread 是一个资源占用极少的多线程协程库，可以在51、avr等资源极其有限的硬件上面运行。

ProtoThread 有几种实现方式，这里只考虑存c switch 实现。这个实现其实就是用1byte存放当前执行到的位置，下次恢复这个线程的时候通过 switch 跳转到上次执行的位置继续执行。每个线程就只占用2byte存放当前位置(当前代码行号)即可。伪代码：

//线程结构体
struct pt {
  unsigned short lc;   // 当前线程执行到的位置(行号)
};
PT_THREAD(f1(struct pt *pt))
// 展开宏后的代码
// char f1(struct pt *pt)
{
    // 这里可以写每次任务切换进来都执行的代码    
    //  注意，只有静态变量才能正确的保存，非静态变量在切换协程时会丢失
    // 同样，静态变量的限制使得一个函数不能多协程同时执行，局部变量会冲突。
    static int a;

   PT_BEGIN(pt);  // 准备协程环境
    // 展开宏后的代码：
    // char PT_YIELD_FLAG = 1;
   //  switch(pt.lc) { case 0;
   // 等待至条件达成
    // 可以看到，是通过记录当前执行位置后直接退出函数来实现的让出cpu。
    // 恢复执行时通过 switch 的 case 跳转回上次执行的位置来实现的恢复执行。
    PT_WAIT_UNTIL(pt, 条件);
    // 展开后的代码：
    /*
  do {
    (pt)->lc =  __LINE__;
     case __LINE__:;
    if(!(condition)) {
      return PT_WAITING;  
    }
  } while(0)
   */
   PT_END(pt); // 结束协程环境
    // 展开后的代码：
    // };
    // PT_YIELD_FLAG = 0;
    // pt.lc=0;
    // return PT_ENDED;
}
void main()
{
    struct pt p1;    // 线程1
    struct pt p2;   // 线程2
   //初始化线程
    PT_INIT(&p1); // 其实就是 p1.lc = 0
    PT_INIT(&p2); 
   while(1)
    {
      /// 启动两个线程
      f1(&p1); 
      f1(&p2);        
    }
}

//线程结构体

struct pt {

unsigned short lc; // 当前线程执行到的位置(行号)

};

PT_THREAD(f1(struct pt *pt))

// 展开宏后的代码

// char f1(struct pt *pt)

{

// 这里可以写每次任务切换进来都执行的代码

// 注意，只有静态变量才能正确的保存，非静态变量在切换协程时会丢失

// 同样，静态变量的限制使得一个函数不能多协程同时执行，局部变量会冲突。

static int a;

PT_BEGIN(pt); // 准备协程环境

// 展开宏后的代码：

// char PT_YIELD_FLAG = 1;

// switch(pt.lc) { case 0;

// 等待至条件达成

// 可以看到，是通过记录当前执行位置后直接退出函数来实现的让出cpu。

// 恢复执行时通过 switch 的 case 跳转回上次执行的位置来实现的恢复执行。

PT_WAIT_UNTIL(pt, 条件);

// 展开后的代码：

do {

(pt)->lc = __LINE__;

case __LINE__:;

if(!(condition)) {

return PT_WAITING;

}

} while(0)

PT_END(pt); // 结束协程环境

// 展开后的代码：

// };

// PT_YIELD_FLAG = 0;

// pt.lc=0;

// return PT_ENDED;

}

void main()

{

struct pt p1; // 线程1

struct pt p2; // 线程2

//初始化线程

PT_INIT(&p1); // 其实就是 p1.lc = 0

PT_INIT(&p2);

while(1)

{

/// 启动两个线程

f1(&p1);

f1(&p2);

}

这种实现的几个特点：
• 纯c实现，无硬件依赖，方便移植
• 不能在函数内再次使用switch
• 资源占用极少，每线程仅占用2字节
• 支持阻塞操作，没有栈的切换
• 运行在单一c函数中，无法跨函数是用。弥补措施是被调用函数也写成单独的Protothread
• 线程切换时不保存局部变量，弥补措施是使用静态局部变量，造成单个函数不能多线程同时执行。另一个弥补措施是实现自己的 pt 结构，将需要保存的局部变量保存到 pt 结构里面。

附几个函数：
PT_INIT(pt) 初始化任务变量，只在初始化函数中执行一次就行
PT_BEGIN(pt) 启动任务处理，放在函数开始处
PT_END(pt) 结束任务，放在函数的最后
PT_WAIT_UNTIL(pt, condition) 等待某个条件（条件可以为时钟或其它变量，IO等）成立，否则直接退出本函数，下一次进入本函数就直接跳到这个地方判断
PT_WAIT_WHILE(pt, cond) 和上面一个一样，只是条件取反了
PT_WAIT_THREAD(pt, thread) 等待一个子任务执行完成
PT_SPAWN(pt, child, thread) 新建一个子任务，并等待其执行完退出
PT_RESTART(pt) 重新启动某个任务执行
PT_EXIT(pt) 任务后面的部分不执行，直接退出重新执行
PT_YIELD(pt) 锁死任务
PT_YIELD_UNTIL(pt, cond) 锁死任务并在等待条件成立，恢复执行
在pt中一共定义四种线程状态，在任务函数退出到上一级函数时返回其状态
PT_WAITING 等待
PT_EXITED 退出
PT_ENDED 结束
PT_YIELDED 锁死

（下面的是定时器，该宏是 http://www.cnblogs.com/xiaowuyi/p/4319720.html 写的，用之前请在#include “pt.h” 的前面，前面啊！加上一句#define PT_USE_TIMER）

先说明一下，下面的定时不一定完全准确的，可能会有点点的误差，可能偏后。如果遇上了很烦的任务，有可能会使延时延后。但是正常情况下，直接用就好了。

如果要很精确的延时，请用delay语句或者计时器，但是，绝大多数情况下，绝大多数情况！绝大多数情况！请用下面的语句代替delay延时！这样才能把CPU让给别的任务使用。

PT_TIMER_DELAY(pt,延时毫秒数);
字面上的意思，不用多说了吧？最大值约为49.7天，估计没人会延时辣么久吧……

PT_TIMER_MICRODELAY(pt，延时微秒数);
字面上的意思，不用多说了吧？注意，最小精度与arduino的版本有关，与micros()有精度一致。

PT_TIMER_WAIT_TIMEOUT(pt,条件,毫秒数);
如果条件成立了，或者超时了，就继续运行，否则切换任务。

要用的话，请在#include “pt.h”前面加上一句 #define PT_USE_SEM

首先要创建一个信号量，这个一定是全局变量：
static struct pt_sem 信号量名;

接着请在setup()函数里面给它初始化：
PT_SEM_INIT(&信号量名，数量);
信号量名前面有个&，别忘了。数量就相当于停车场的总车位数。

然后要用啦。任务要停一辆车进去：
PT_SEM_WAIT(pt,&信号量名);
信号量名前面有个&，别忘了。一个语句只能停一辆车，土豪好多车就用多次。

任务要开一辆车出来：
PT_SEM_SIGNAL(pt,&信号量名);
信号量名前面有个&，别忘了。用一次出一辆。

参考：
• http://dunkels.com/adam/pt/
• Protothread机制文档 http://blog.csdn.net/tietao/article/details/8507455
• 一个“蝇量级” C 语言协程库 http://coolshell.cn/articles/10975.html
• ProtoThreads http://blog.csdn.net/utopiaprince/article/details/6041385

python 与 arduino 串口通信

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>>> import serial
>>> ser = serial.Serial(8)
>>> ser.timeout=1
>>> ser.close()
>>> ser = serial.Serial(8)
>>> ser.timeout=1
>>> ser.readline()
''
>>> ser.write("11111\n")   # 每个命令以 \n 结尾
6L
>>> ser.readline()
'received: 11111\r\n'
>>> ser.write("11111\n")
6L
>>> ser.write("22222\n33333333\n") # 可以一次发送多个命令，同样以 \n 结尾。
15L
>>> ser.readline()
'received: 11111\r\n'
>>> ser.readline()
'received: 22222\r\n'
>>> ser.readline()
'received: 33333333\r\n'
>>> ser.readline()
''
>>>

>>> import serial

>>> ser = serial.Serial(8)

>>> ser.timeout=1

>>> ser.close()

>>> ser = serial.Serial(8)

>>> ser.timeout=1

>>> ser.readline()

>>> ser.write("11111\n") # 每个命令以 \n 结尾

>>> ser.readline()

'received: 11111\r\n'

>>> ser.write("11111\n")

>>> ser.write("22222\n33333333\n") # 可以一次发送多个命令，同样以 \n 结尾。

15L

>>> ser.readline()

'received: 11111\r\n'

>>> ser.readline()

'received: 22222\r\n'

>>> ser.readline()

'received: 33333333\r\n'

>>> ser.readline()

>>>

char serial_line[100] ="";
int serial_line_length=0;

void setup()
{
  Serial.begin(9600);
  Serial.setTimeout(1000); //串口超时 1000 毫秒
}

void loop()
{
  if (Serial.available() > 0)
  {
    // 读取，读到\n或100字符或超时
    serial_line_length = Serial.readBytesUntil('\n', serial_line, 100);
    serial_line[serial_line_length ]='\0';    // 截断字符串
    Serial.print("received: ");
    Serial.println(serial_line);
  }
}

char serial_line[100] ="";

int serial_line_length=0;

void setup()

{

Serial.begin(9600);

Serial.setTimeout(1000); //串口超时 1000 毫秒

}

void loop()

{

if (Serial.available() > 0)

{

// 读取，读到\n或100字符或超时

serial_line_length = Serial.readBytesUntil('\n', serial_line, 100);

serial_line[serial_line_length ]='\0'; // 截断字符串

Serial.print("received: ");

Serial.println(serial_line);

}

参考：
http://www.geek-workshop.com/thread-5733-1-1.html
http://wiki.geek-workshop.com/doku.php?id=arduino:arduino_language_reference:serial
http://pythonhosted.org//pyserial/pyserial_api.html

ARDUINO 最小系统

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atmeg328 内置复位电路，不需要外接复位电路。虽然也有内置晶振，但是 ARDUINO 只支持 16M 或 8M 的频率，所以最小系统还得用 16M 晶振接到9、10口（XTAL1、XTAL2），然后再分别接2个22p的电容到地就可以了。

全新的 atmeg328 没有 ARDUINO 的bootloader(引导程序) ，得用 IPS 接口写进去。之后就可以用串口写程序了。
熔丝位之类的设置不用管，ARDUINO IDE 写bootloader时会自动设置。对了，ARDUINO 的“使用编程器下载”功能会清除 ARDUINO 的bootloader(引导程序)，除非资源太紧张，不建议使用。

如果需要复位按钮，可以用一个10K上拉电阻接到1（RESET）脚，然后弄个按钮，一端接到地，一段也接到1（RESET）脚。

还有一个问题，atmeg328 有两个 VCC 口（一个是 A/D 转换器的电源，这个必须接，不然芯片跑不起来，各个脚都是0.5V电压），建议都接到电源上面，如果只接7脚的 VCC ，会悲剧的跑不起来… 今天一上午都弄这个问题了。

附参考：

Arduino_Uno_Rev3-schematic

Arduino 下 Nokia 5110 LCD + DS18B20 多点测温

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温度库：http://milesburton.com/Dallas_Temperature_Control_Library
5110库：https://github.com/adafruit/Adafruit-PCD8544-Nokia-5110-LCD-library

资料上显示 DS18B20 可以使用 3-5v 电源供电，可以做到9-12位精度。不过12位精度比9位精度测温慢多了。而1820只能5V供电，9位精度。

/*********************************************************************
This is an example sketch for our Monochrome Nokia 5110 LCD Displays

  Pick one up today in the adafruit shop!
  ------> http://www.adafruit.com/products/338

These displays use SPI to communicate, 4 or 5 pins are required to
interface

Adafruit invests time and resources providing this open source code,
please support Adafruit and open-source hardware by purchasing
products from Adafruit!

Written by Limor Fried/Ladyada  for Adafruit Industries.
BSD license, check license.txt for more information
All text above, and the splash screen must be included in any redistribution
*********************************************************************/

#include <Adafruit_GFX.h>
#include <Adafruit_PCD8544.h>
#include "floatToString.h"

#include <OneWire.h>
#include <DallasTemperature.h>

// pin 7 - Serial clock out (SCLK)
// pin 6 - Serial data out (DIN)
// pin 5 - Data/Command select (D/C)
// pin 4 - LCD chip select (CS)
// pin 3 - LCD reset (RST)
// pin2 - DS18B20  需要4.7k欧上拉电阻
Adafruit_PCD8544 display = Adafruit_PCD8544(7, 6, 5, 4, 3);

#define NUMFLAKES 10
#define XPOS 0
#define YPOS 1
#define DELTAY 2


#define LOGO16_GLCD_HEIGHT 16
#define LOGO16_GLCD_WIDTH  16

static unsigned char PROGMEM logo16_glcd_bmp[] =
{ B00000000, B11000000,
  B00000001, B11000000,
  B00000001, B11000000,
  B00000011, B11100000,
  B11110011, B11100000,
  B11111110, B11111000,
  B01111110, B11111111,
  B00110011, B10011111,
  B00011111, B11111100,
  B00001101, B01110000,
  B00011011, B10100000,
  B00111111, B11100000,
  B00111111, B11110000,
  B01111100, B11110000,
  B01110000, B01110000,
  B00000000, B00110000 };





// Data wire is plugged into port 2 on the Arduino
#define ONE_WIRE_BUS 2
#define TEMPERATURE_PRECISION 12

// Setup a oneWire instance to communicate with any OneWire devices (not just Maxim/Dallas temperature ICs)
OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);

// Pass our oneWire reference to Dallas Temperature. 
DallasTemperature sensors(&oneWire);

// arrays to hold device addresses
DeviceAddress insideThermometer, outsideThermometer;




void setup()   {
  Serial.begin(9600);

  display.begin();
  // init done

  // you can change the contrast around to adapt the display
  // for the best viewing!
  display.setContrast(50);

  display.display(); // show splashscreen
  
  
  // Start up the library
  sensors.begin();

  // locate devices on the bus
  Serial.print("Locating devices...");
  Serial.print("Found ");
  Serial.print(sensors.getDeviceCount(), DEC);
  Serial.println(" devices.");
    // set the resolution to 12 bit
  sensors.setResolution( TEMPERATURE_PRECISION);

  

  // draw a single pixel
  display.drawPixel(10, 10, BLACK);
  display.display();
  delay(2000);
  
  
}

//char buffer[25];// floatToString
//char s[25];// floatToString


void loop() {
  
    Serial.print("Requesting temperatures...");
  sensors.requestTemperatures();
  Serial.println("DONE");
  

  display.clearDisplay();   // clears the screen and buffer

//  float tempC = sensors.getTempCByIndex(0);
//  floatToString(buffer, tempC, 2);
//  Serial.println("Temp C: ");
//  Serial.print(tempC);
//sprintf(s,"c:%s",buffer);

  // text display tests
  display.setTextSize(1);
  display.setTextColor(BLACK);
  display.setCursor(0,0);
  display.print("c0:");
  display.println(sensors.getTempCByIndex(0));
  display.print("c1:");
  display.println(sensors.getTempCByIndex(1));
  display.print("c2:");
  display.println(sensors.getTempCByIndex(2));
  display.display();
  delay(2000);



}

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/*********************************************************************

This is an example sketch for our Monochrome Nokia 5110 LCD Displays

Pick one up today in the adafruit shop!

------> http://www.adafruit.com/products/338

These displays use SPI to communicate, 4 or 5 pins are required to

interface

Adafruit invests time and resources providing this open source code,

please support Adafruit and open-source hardware by purchasing

products from Adafruit!

Written by Limor Fried/Ladyada for Adafruit Industries.

BSD license, check license.txt for more information

All text above, and the splash screen must be included in any redistribution

*********************************************************************/

#include <Adafruit_GFX.h>

#include <Adafruit_PCD8544.h>

#include "floatToString.h"

#include <OneWire.h>

#include <DallasTemperature.h>

// pin 7 - Serial clock out (SCLK)

// pin 6 - Serial data out (DIN)

// pin 5 - Data/Command select (D/C)

// pin 4 - LCD chip select (CS)

// pin 3 - LCD reset (RST)

// pin2 - DS18B20 需要4.7k欧上拉电阻

Adafruit_PCD8544 display = Adafruit_PCD8544(7, 6, 5, 4, 3);

#define NUMFLAKES 10

#define XPOS 0

#define YPOS 1

#define DELTAY 2

#define LOGO16_GLCD_HEIGHT 16

#define LOGO16_GLCD_WIDTH 16

static unsigned char PROGMEM logo16_glcd_bmp[] =

{ B00000000, B11000000,

B00000001, B11000000,

B00000011, B11100000,

B11110011, B11100000,

B11111110, B11111000,

B01111110, B11111111,

B00110011, B10011111,

B00011111, B11111100,

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B00011011, B10100000,

B00111111, B11100000,

B00111111, B11110000,

B01111100, B11110000,

B01110000, B01110000,

B00000000, B00110000 };

// Data wire is plugged into port 2 on the Arduino

#define ONE_WIRE_BUS 2

#define TEMPERATURE_PRECISION 12

// Setup a oneWire instance to communicate with any OneWire devices (not just Maxim/Dallas temperature ICs)

OneWire oneWire(ONE_WIRE_BUS);

// Pass our oneWire reference to Dallas Temperature.

DallasTemperature sensors(&oneWire);

// arrays to hold device addresses

DeviceAddress insideThermometer, outsideThermometer;

void setup() {

Serial.begin(9600);

display.begin();

// init done

// you can change the contrast around to adapt the display

// for the best viewing!

display.setContrast(50);

display.display(); // show splashscreen

// Start up the library

sensors.begin();

// locate devices on the bus

Serial.print("Locating devices...");

Serial.print("Found ");

Serial.print(sensors.getDeviceCount(), DEC);

Serial.println(" devices.");

// set the resolution to 12 bit

sensors.setResolution( TEMPERATURE_PRECISION);

// draw a single pixel

display.drawPixel(10, 10, BLACK);

display.display();

delay(2000);

}

//char buffer[25];// floatToString

//char s[25];// floatToString

void loop() {

Serial.print("Requesting temperatures...");

sensors.requestTemperatures();

Serial.println("DONE");

display.clearDisplay(); // clears the screen and buffer

// float tempC = sensors.getTempCByIndex(0);

// floatToString(buffer, tempC, 2);

// Serial.println("Temp C: ");

// Serial.print(tempC);

//sprintf(s,"c:%s",buffer);

// text display tests

display.setTextSize(1);

display.setTextColor(BLACK);

display.setCursor(0,0);

display.print("c0:");

display.println(sensors.getTempCByIndex(0));

display.print("c1:");

display.println(sensors.getTempCByIndex(1));

display.print("c2:");

display.println(sensors.getTempCByIndex(2));

display.display();

delay(2000);

}

注意，需要使用arduino-1.52以上版本，arduino-1.05的会出现以下错误：
\arduino-1.0.5-windows\arduino-1.0.5\libraries\Robot_Control\ArduinoRobot.cpp: In constructor 'RobotControl::RobotControl()': \arduino-1.0.5-windows\arduino-1.0.5\libraries\Robot_Control\ArduinoRobot.cpp:8: error: 'LCD_CS' was not declared in this scope \arduino-1.0.5-windows\arduino-1.0.5\libraries\Robot_Control\ArduinoRobot.cpp:8: error: 'DC_LCD' was not declared in this scope \arduino-1.0.5-windows\arduino-1.0.5\libraries\Robot_Control\ArduinoRobot.cpp:8: error: 'RST_LCD' was not declared in this scope \arduino-1.0.5-windows\arduino-1.0.5\libraries\Robot_Control\ArduinoRobot.cpp: In member function 'void RobotControl::begin()': \arduino-1.0.5-windows\arduino-1.0.5\libraries\Robot_Control\ArduinoRobot.cpp:18: error: 'MUXA' was not declared in this scope \arduino-1.0.5-windows\arduino-1.0.5\libraries\Robot_Control\ArduinoRobot.cpp:18: error: 'MUXB' was not declared in this scope \arduino-1.0.5-windows\arduino-1.0.5\libraries\Robot_Control\ArduinoRobot.cpp:18: error: 'MUXC' was not declared in this scope \arduino-1.0.5-windows\arduino-1.0.5\libraries\Robot_Control\ArduinoRobot.cpp:18: error: 'MUXD' was not declared in this scope \arduino-1.0.5-windows\arduino-1.0.5\libraries\Robot_Control\ArduinoRobot.cpp:19: error: 'MUX_IN' was not declared in this scope \arduino-1.0.5-windows\arduino-1.0.5\libraries\Robot_Control\ArduinoRobot.cpp:22: error: 'BUZZ' was not declared in this scope \arduino-1.0.5-windows\arduino-1.0.5\libraries\Robot_Control\ArduinoRobot.cpp:25: error: 'Serial1' was not declared in this scope

GameXG

随手记录，好记性不如烂笔头。

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ProtoThread 协程复习笔记

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Arduino 下 Nokia 5110 LCD + DS18B20 多点测温