while循环中OLED显示中断中的数据不正确

Question

每10ms读取编码器的值，编码器值一个是由外部中断读的（左轮），一个是定时器捕获读的（右轮）。

在主循环里读取显示的两个编码器值不一样，此时没有转向，显示的两个值应该是一样的，但是中断读编码器的这个显示的是不符的（左轮），但是中断中读到的值是应该是对的，因为可以控制小车平衡。

如果control函数中只有读取这两个值的代码，显示的值就是符合的，两个轮子都是相同的转速。

这是什么原因造成的？两个编码器的值只在中断中读取和更新，这个值应该定时器10ms间隔读出来的。

所以主要的问题是中断中读取的值和主循环中显示的值不一致，用的标准库

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

从您提供的信息来看，问题可能出在数据同步和变量访问的并发性上。在多任务系统（特别是有中断参与的情况下），确保数据的一致性和同步是非常关键的。以下是几个可能导致问题的原因及相应的解决策略：

1. 数据访问冲突

问题描述： 当中断和主循环同时访问共享变量（如Encoder_Left和Encoder_Right）时，可能会发生数据的不一致，特别是在变量更新和读取之间的时间窗口内。

解决策略：

• 使用互斥锁（Mutex）： 在STM32中，可以使用CMSIS OS提供的互斥锁机制保护共享资源。在读写共享变量前加锁，操作完成后解锁。但要注意，互斥锁通常不推荐用于中断上下文，因为它可能引起优先级反转问题。

osMutexId_t mutex;
// 初始化互斥锁
osMutexDef(mutex);
mutex = osMutexCreate(osMutex(mutex));

// 在Control函数和主循环中使用
osMutexWait(mutex, osWaitForever);
// 访问和修改共享变量
osMutexRelease(mutex);

• 原子操作： 对于简单的数据类型，如整型，可以尝试使用硬件支持的原子操作（如STM32的__LDREX()和__STREX()）来确保读写操作的原子性。

2. 中断与主循环的时序问题

问题描述： 如果Control函数被频繁调用（每10ms），并且中断与主循环中对编码器值的读取时机非常接近，可能会捕捉到不同步的数据。

解决策略：

• 确保数据更新和显示同步： 可以考虑在Control函数处理完所有数据后，设置一个标志，主循环检测到这个标志后再进行显示更新。这样可以确保显示的数据是最新的且已完全计算完毕的。

volatile bool dataReady = false;

void Control(void)
{
    // ... 处理数据 ...
    dataReady = true;
}

while (1)
{
    if(dataReady)
    {
        OLED_ShowsignedNum(...); // 显示数据
        OLED_Update();
        dataReady = false;
    }
}

3. 缓存一致性

问题描述： 在某些架构中，存在高速缓存和内存之间的数据一致性问题，虽然在大多数嵌入式MCU中这不是常见问题，但理论上如果您的STM32配置了DMA或类似功能，这可能成为一个因素。

解决策略：

• 强制数据同步： 使用适当的内存屏障指令（如DSB或DMB）确保内存操作的顺序性，但这通常在直接操作硬件寄存器或涉及DMA传输时才需要考虑。

4. 验证和测试

• 增加调试信息： 在代码中添加更多的打印语句，记录每次中断和主循环读取变量时的具体时间戳和值，有助于追踪数据不一致发生的精确时刻。
• 模拟低速运行： 尝试降低系统整体运行速度或增加延时，看是否能减少问题出现的概率，这有助于判断是否为时序或竞争条件问题。

综上所述，确保数据访问的同步性和一致性是解决您遇到问题的关键。尝试上述建议，并根据实际运行情况调整策略。希望这些建议能帮助您找到并解决显示数据不一致的问题。