在您的代码中实现心跳

描述

什么是心跳？

心跳是程序以某个给定频率生成的“脉冲”，可用于表明实现它的总体代码/应用程序一切正常。心跳通常（但不总是）通过指示灯（例如 LED）的闪烁开/关来指示。当指示灯闪烁（'beating'）时，我们知道代码正在运行，否则我们可能有问题需要调查。

在您的草图中添加心跳指示器是一种简单且低开销的方式，可以提供一种可见的方式来证明您的代码正在运行，特别是如果它是一个通常提供很少操作可见性的应用程序。例如，监控传感器并仅在可能达到阈值时发出警报的草图等。在这些情况下，代码正在运行是令人放心的。

心跳代码和组件由什么组成？

实现可见心跳有两个部分：

1. 提供心跳可见指示的硬件组件，以及

2.软件驱动硬件。

为了让生活变得如此简单，本文提供的心跳实现 不需要任何硬件组件，除了兼容 Arduino 的微控制器，因为我们将使用许多此类板通用的内置 LED。这些板在数字引脚 13 上有一个内置 LED（“LED_BUILTIN”），可以直接访问。因此，通过使用此功能，我们根本不需要任何其他硬件组件。这只会让我们专注于心跳软件。

心跳软件/代码

心跳软件可以分为四个部分来考虑：

1.它需要操作的变量的声明/定义语句，

2. heart_beat()函数的声明，

3.心跳的设置，以及

4. 在需要的最终用户代码中的任何地方调用心跳。

心跳代码被设计为非阻塞函数（'heart_beat()'），它可以包含在最终用户代码中的任何位置的任意位置。至少，假设主程序循环被设计为重复，heart_beat() 调用应该出现在该代码部分的某个位置，例如在主循环的开始处。

让我们看看心跳代码的每一位

1.声明和定义语句

#define heart_beat_pin   LED_BUILTIN  // digital pin for heart beat LED
long unsigned heart_beat_freq = 1000; // time(milliseconds) of heart beat frequency
long unsigned heart_beat_on_off_time; // the time the LED is on and off - 1/2 frequency
long unsigned last_heart_beat_time;   // time in milliseconds of last heart beat status change
bool heart_beat_status = HIGH;        // current status of heart beat, start high

心跳代码可以通过修改上述声明和定义之一来适应最终用户的需求，如下所示：

内部或外部 LED 指示器- 如果不使用内置微控制器 LED，heart_beat_pin则应将定义“”设置为用于外部 LED 的数字引脚号。实际上，开箱即用，代码将使用引脚 13 上的内置 LED（常量 LED_BUILTIN），从而避免任何其他硬件组件或布线。

改变心跳频率- 可以通过将变量“ heart_beat_freq”预设为所需的毫秒数来设置心跳运行的频率。请注意，LED 点亮和熄灭的时间将是预设频率的二分之一。例如，如果预设频率为 1 赫兹或 1000 毫秒，则心跳 LED 将保持亮起 500 毫秒并熄灭 500 毫秒，即各半秒。

所有其他变量都由心跳代码在内部使用，用户不可定义。

2. heart_beat() 函数

为了简单起见，心跳代码被实现为一个非阻塞、简单的函数，名为“heart_beat”。它没有参数，类型为 void。

函数如下：

//
// Function handles the heart beat cycle.
// May be called from anywhere, but at least every main loop cycle.
//
void heart_beat() {
 if (millis() - last_heart_beat_time >= heart_beat_on_off_time) {
   // time to swap status of the heart beat LED and update it
   last_heart_beat_time = millis();
   heart_beat_status = !heart_beat_status;           // invert current heart beat status value
   digitalWrite(heart_beat_pin, heart_beat_status);  // update LED with new status
 }
}

只需在某个合适的位置将它添加到您的代码中，并确保它至少在主循环部分中被调用。

3.心跳的设置

心跳代码在 setup() 函数中初始化，如下所示：

 // setup heart beat
 pinMode(heart_beat_pin, OUTPUT);
 heart_beat_on_off_time = heart_beat_freq / 2; // LED is on and off at 1/2 frequency time
 // end of heart beat setup

最终用户无需在此处执行或修改任何内容，只需将代码包含在 setup() 函数中即可。

4.调用心跳

为了运行心跳，定期调用函数“heart_beat()”是必要且必不可少的。它可以插入总体最终用户应用程序代码中的任何位置，但通常最好在代码的主循环部分插入一个调用，以便它定期循环。如果是主循环代码没有自动循环，那么 heart_beat() 函数调用可能需要包含在代码中的其他常规访问点。该功能可以根据需要重复多次，而不会对心跳的正常运行产生任何影响。

一个主循环示例是：

void loop() {
 heart_beat();
 // add your other code here...
}

就是这样！保持手头的技术并将草图作为标准特征包含在草图中。

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