如何从中断服务例程访问类的虚拟方法？

Question

我试图用Timer0实现Atmega328P在C++中的脉宽调制。事实上，我已经做到了这一点。但是，我还有另外一个相关的问题。

我有一个PWM抽象基类，它为PWM实现提供了一个接口。

// mcal_pwm_base.h
#ifndef MCAL_PWM_BASE_H_
#define MCAL_PWM_BASE_H_

namespace mcal
{
    namespace pwm
    {
        class pwm_base
        {
        public:
            ~pwm_base() = default;
        
            virtual bool init() noexcept = 0;
        
            virtual void set_duty(const uint16_t duty_cycle) = 0;
        
            virtual void pwm_ISR() noexcept = 0;
        
            uint16_t get_duty() const noexcept { return pwm_duty_cycle; }
    
        protected:
            uint16_t pwm_duty_cycle;
        
            pwm_base() : pwm_duty_cycle(0U) { }
            
            pwm_base(const pwm_base&) = delete;
            const pwm_base& operator=(const pwm_base&) = delete;
        };
    }
}

#endif /* MCAL_PWM_BASE_H_ */

我想实现PWM与计时器(8位定时器)。因此，我创建了另一个从pwm_base类派生的类。

// mcal_pwm_8.h
#ifndef MCAL_PWM_8_H_
#define MCAL_PWM_8_H_

#include "mcal_pwm_base.h"
#include "mcal_reg_access_dynamic.h"
#include <avr/interrupt.h>

namespace mcal
{
    namespace pwm
    {
        template<const uint8_t prescalar_val = UINT8_C(0U)>
        class pwm_8 : public mcal::pwm::pwm_base
        {
        public:
            ~pwm_8() = default;
            
            virtual bool init() noexcept
            {
                // set pwm related things
            
                return true;
            }
        
            virtual void set_duty(const uint16_t duty_cycle)
            {
                pwm_duty_cycle = duty_cycle;
            }
        
            virtual void pwm_ISR() noexcept
            {
                uint8_t compare_value =  (pwm_duty_cycle / 100) * 255;
                mcal::reg::reg_access_dynamic<uint8_t, uint8_t>::reg_set(mcal::reg::ocr0a, compare_value);
            }
        };
    }
}

ISR(TIMER0_OVF_vect)
{
    // pwm_ISR();
}


#endif /* MCAL_PWM_8_H_ */

如您所见，我想在ISR (中断服务例程)中调用pwm_ISR()成员函数。但是，我不知道怎么做。在本书中，我们编写了pwm_8类的ISR朋友函数。即使我这样做了，我将如何到达pwm_duty_cycle中的私有成员变量？现在我需要你的帮助。

最后，这是我的主要功能。

// main.h
#define F_CPU   16000000ULL

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>

#include "mcal_reg.h"
#include "mcal_reg_access_static.h"
#include "mcal_port.h"
#include "mcal_led_port.h"
#include "mcal_pwm_8.h"

int main(void)
{       
    mcal::pwm::pwm_8<UINT8_C(5U)> myPwm;

    myPwm.init();

    myPwm.set_duty(250); // This will be applied when ISR called

    for(;;) 
    {
    }

    return 0;

}

事先非常感谢。

Answer 1

似乎不可能将用户数据(如void*)提供给ISR例程，从而使myPwm成为一个全局变量：

示例：

头文件：

extern mcal::pwm::pwm_8<UINT8_C(5U)> myPwm;

ISR(TIMER0_OVF_vect)
{
    myPwm.pwm_ISR();
}

..。在.cpp文件中：

mcal::pwm::pwm_8<UINT8_C(5U)> myPwm;

还可以将全局变量隐藏在函数中以获得延迟初始化。

头文件：

mcal::pwm::pwm_8<UINT8_C(5U)>& myPwm();  // now a function

ISR(TIMER0_OVF_vect)
{
    myPwm().pwm_ISR(); // calling function to get the instance
}

..。在.cpp文件中：

mcal::pwm::pwm_8<UINT8_C(5U)>& myPwm() {
    static mcal::pwm::pwm_8<UINT8_C(5U)> instance;
    // that returns a reference to the one instance you'll use:
    return instance;
}

Answer 2

您可以创建全局回调对象(ISR可见)，该对象应该注册要采取的实际操作。通常，可调用的需要对ISR可见，也就是说，它需要在int的范围内生存。

noexcept建议你在C++11或更高的地方。如果不行的话，你就得后退一步或者再打几下.

volatile std::function<void()> pwmCallback; //even better: make it static for the PWM class
//can also by a function object...depends what you need.

ISR(TIMER0_OVF_vect)
{
    if (pwmCallback) {
        pwmCallback();
    }

}

int main()
{
    mcal::pwm::pwm_8<UINT8_C(5U)> myPwm;
    pwmCallback = [&myPwm](){myPwm.pwm_ISR();}

    myPwm.init();

    myPwm.set_duty(250); // This will be applied when ISR called

    for(;;) 
    {
    }

    return 0;
}

此外，确保回调不超过pwm对象(此处未讨论)。另一种选择是使您的pwm成为全局对象。