Многозадачность на ардуино

Здравствуйте! Делаю свой первый проект для реализации умного дома. Суть заключается в следующем: Имеется дисплей Nextion HMI, пытаюсь его приручить в качестве панели для управления освещением, а также сбора информации с датчиков температуры и влажности. Дисплей с двумя датчиками (один на улице, другой в соседней комнате) общается через радио модуль nrf2401. Также стоит датчик DH22 подключенный через ардуино уно к дисплею и стоит светодиод, имитирующий включения света управляемый через дисплей. Проблема заключается в том, что по отдельности части кода в функции Loop работают отлично, но когда собираешь все вместе, то светодиод включается и выключается через раз и также показания датчиков приходят с задержкой. Я понимаю, что нужна многозадачность, но как её реализовать в ситуации с nrf2401 не представляю. Извиняюсь за много букв и за код сильно не пинайте, недавно осваиваю ардуино.

Код (C++):

#include <SoftwareSerial.h>
#include <Nextion.h>
#include "DHT.h"

#include <SPI.h>
#include <Wire.h>
#include "nRF24L01.h"
#include "RF24.h"

SoftwareSerial nextion(2, 3);// Nextion TX подключен к pin 2 и RX подключен pin 3 Ардуино
Nextion myNextion(nextion, 9600); //создать объект с именем Nextion myNextion используя nextion последовательный порт @ 9600bps
#define DHTPIN 4    
#define DHTTYPE DHT22   // DHT 22  (AM2302), AM2321
DHT dht(DHTPIN, DHTTYPE);


long Temperature = 0, Pressure = 0;
float TempNRF1 = 0;
float TempNRF2 = 0;
void getDataBMP180() { // заполняем данные в массив
}
typedef struct {
  int W;
  int X;
  float Y;
  float Z;

}
B_t;
B_t duino1;
B_t duino2;
RF24 radio(9, 10);  // определяем пины на радиомодуль

const uint64_t pipe01 = 0xF0F1F2F3F1LL;
const uint64_t pipe02 = 0xF0F1F2F3F4LL;

#define U_NUM 0x71               // команда UART "Numerical variable data returns"
#define PIN_OUT 6                // вывод для управления яркостью

byte bright, bright_pwm;         // значение яркости 0...100 и 0...255 (для ШИМ)
char incomingByte;               // входящие данные
bool flag = false;               // флаг того, что идут нужные нам данные
int LEDpin = 7;

void setup() {

 
  Serial.begin(9600);
  Wire.begin();
  myNextion.init();
  dht.begin();

  radio.begin();
  delay(100);
  radio.setDataRate(RF24_250KBPS);  // Скорость передачи
  radio.setChannel(110); // Номер канала от 0 до 127
  radio.setRetries(15, 15); // Кол-во попыток и время между попытками
  radio.openWritingPipe(pipe01);// Открываем канал передачи
  radio.openWritingPipe(pipe02);// Открываем канал передачи
  radio.openReadingPipe(1, pipe01); // Открываем один из 6-ти каналов приема
  radio.openReadingPipe(2, pipe02); // Открываем один из 6-ти каналов приема
  radio.startListening();// Начинаем слушать эфир
  TempNRF1 = 0;
  TempNRF2 = 0;
 
  pinMode(LEDpin, OUTPUT);
  pinMode(PIN_OUT, OUTPUT);
}

void loop() {
 
  //....................Включения выключения светодиода........................................

  String message = myNextion.listen(); //получение сообщения от дисплея
  if (message == "65 0 4 1 ffff ffff ffff") { // если код кнопки совпадает с зарезервированным тогда включается светодиод
    digitalWrite(LEDpin, !digitalRead(LEDpin));  
  }
//....................Данные с Радио модулей........................................
 
  String TempNRF2 = String(duino2.Y);
  String TempNRF1 = String(duino1.Y);
  uint8_t pipeNum = 0;

  if (radio.available(&pipeNum)) {
    if (pipeNum == 1) {
      radio.read(&duino1, sizeof(duino1));
      Serial.print("Arduino 1 = ");
      if (duino1.Y < 0
         ) Serial.print("");
      else Serial.print("+");
      Serial.println(duino1.Y);
    }
    if (pipeNum == 2) {
      radio.read(&duino2, sizeof(duino2));
      Serial.print("Arduino 2 = ");
      if (duino2.Y < 0) Serial.print("");
      else Serial.print("+");
      Serial.println(duino2.Y);
    }
}

  //....................Плавное включения выключения светодиода........................................

while(nextion.available()){                // если пришли UART данные
     delay(20);
     incomingByte = nextion.read();           // считываем байт
     Serial.println(incomingByte, HEX);
     if(incomingByte == U_NUM){                // если нужные нам данные,
        flag = true;                           // то устанавливаем флаг, чтобы сохранить след. байт
        break;                                 // и выходим из цикла, чтобы не сбросить
     }
     if(flag) {                                // условие сработает при след. посылке с нужным нам байтом яркости
       bright = (byte)incomingByte;            // сохраняем байт значения яркости
       Serial.print("bright:");
       Serial.println(bright, DEC);
     }
     flag = false;                             // сброс флага - остальные данные нас не интересуют
  }
bright_pwm = map(bright, 0, 100, 0, 255);   // пропорционально переносим диапазон 0...100 в 0...255
  Serial.print("bright_pwm:");
  Serial.println(bright_pwm, DEC);
  analogWrite(PIN_OUT, bright_pwm);           // устанавливаем значение ШИМ


  //....................Датчик температуры и влажности........................................
 
  delay(1000);
  float h = dht.readHumidity();// влажность DH22
  float t = dht.readTemperature();//температура DH22
  if (isnan(h) || isnan(t)) {
    return;
  }


   //....................Вывод на дисплей........................................
   
  myNextion.setComponentText("t0", String(TempNRF2));//вывод на дисплей температуры с датчика №1
  myNextion.setComponentText("t1", String(TempNRF1));//вывод на дисплей температуры с датчика №2
  myNextion.setComponentText("t2", String(h));//вывод на дисплей влажности с датчика №3
  myNextion.setComponentText("t3", String(t));//вывод на дисплей температуры с датчика №3
  delay(100);

 
}

 

Избавтесь от Delay, он то вам все и тормозит , так же оптимизируте и удалите все, что не относится к функционалу (вывод в консоль и прочие) и подумайте над скоростью обновления дисплея.

 

почитайте про конечный автомат и прерывания например тут
http://wiki.amperka.ru/программирование:конечный-автомат
http://wiki.amperka.ru/видеоуроки:10-прерывания-и-аппаратная-стабилизация

 

От Delay я пробовал избавится, но не помогло. Да и про автомат конечный я знаю, но как применить конкретно к Nrf2401 пока не представляю. Хотелось бы разделить выполнения несвязанных друг с другом задачи. Например Nrf2401 принимает показания с датчиков без ущерба для включения и выключения светодиода, а получается пока цикл не пройдет светодиод не выключится или не включится зависимости от состояния на текущий момент.

 

Если хотите попробовать потоки, то посмотрите на следующую реализацию: https://bitbucket.org/dferreyra/avr-threads/downloads. В этой библиотеке вроде как "честная" реализация потоков. Сам не пробовал...

 

Вот тут все вешается на секунду

Код (C++):

  //....................Датчик температуры и влажности........................................
  delay(1000);

еще ловушка

Код (C++):

while(nextion.available()){                // если пришли UART данные
     delay(20);

А если идут данные, но не те? Фляг не меняется, програма стоит.

Ваш Loop на каждой итерации стоит больше секунды, плюс каждый раз перересовывает дисплей (а данные не обновлялись) и опять принудительно тормозится.

Вынесете экран отдельной функцией, и обновляйте его по мере необходимости, данные получайте раз в секунду с использованием конструкции

Код (C++):

if (millis() + 1000  >= lastTime) {
// get data
lastTime = millis();
}

Уменя есть похожее устройство, управляет светом, мониторит Nrf2401, ИК-датчик и еще по мелочи.
Успевает получать и обрабатывать данные между переключениями ШИМа. К примеру если выполняется комадна "Уменьшить яркость 1-го канала до 10% за 1 сек", то в любой момен времени (в течении этой секунды на исполнение) он может получить другую команду и исполнить ее.

Наверняка есть какие то умные слова, но для себя я решил, что главный цикл должен:
* прокручиваться с максимально возможной скоростью
* не иметь циклов переменной величины ( либо не превышать определенный размер)
* все "потоки" исполняются 1 шаг за итерацию loop-a (loop несколько толстеет, но все в равной мере получают свои "4 миллисекунды славы" )
* никаких ожиданий

 

Вот именно, что "честная", интересно будет посмотреть, как оно в реале бегает, с тем же delay-ем и прочими while(1) { }
Не особо вчитывался, но похоже оно использует таймеры, опять "нихватило ШИМ пинов", "ниработает IR"

 

Karabas спасибо! вот это дельный совет. Попробую использовать вашу функцию

Код (C++):

if (millis() + 1000  >= lastTime) {
// get data
lastTime = millis();
}

что получится отпишусь.

 

Николай, в итоге получилось? Я столкнулся с такой же проблемой многозадачности ...
Может выложите итоговый скетч посмотреть? Буду очень признателен.