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QtでRaspberryPi/GUI開発(6):pigpioを使用したチャタリング対策

公開日: : C++, C言語, pigpio, Qt, RaspberryPi, 開発

どもです。
前回のエントリーで、pigpioを使用したボタンを使用したLEDの点灯/消灯について書きました。
今回は、ボタンの操作に対するチャタリング対策を記載します。

1.チャタリングって?
チャタリングとは、H/Wのボタンを押した際に発生する機械的な振動のことです。
当然、電気的なHIGH/LOWの変化も発生します。
そのため、実際にはボタンを押した回数が1回でも、複数回の割込み処理が発生してしまいます。
この「複数回の割込み」へ対処し、1回のボタン押下に対して1回の割込み処理が発生するようにすることが、「チャタリング対応」です。

2.チャタリング対策
チャタリングは、次のように対策するのが、一般的です。
即ち、1回目の割込み発生時に、対応するピンへの割込み処理を禁止し、同時にタイマーをスタート。
タイマーが満了した際の処理において、ボタンに対する処理を実施します。
また同時に、再度ピンへの割込み処理を、再度有効にします(禁止の解除)。

3.pigpioではどうする?
pigpioでは、割込み禁止処理のための明確な関数は用意されていないようです。
(違っていたらごめんなさい。)
そのため、一度割込みの設定を解除して、タイマーが満了したら再度割り込みを設定しなおす、というものです。
具体的なコードは、下記に示します。

「割り込みの解除」は、

そして、「割り込みの再設定」は、

で、それぞれ実施されています。

しかしながら、この実装には問題があります。
1つ目は、「割り込みの再設定」ができない、という問題です。
2つ目は、「終了時にSegmentation fault」が発生する、問題です。

1つ目については、(おそらくですが)タイマースレッドで割り込みの設定を行っていることが原因かと考えています。
(実際、上記コードでgpioSetISRFunc()の結果を確認したところ、「OK(0)」が返っていました。)
2つ目の問題は、1つ目と関連しており、割り込みの再設定ができておらず、その結果、終了処理の際に2重開放が発生している、というものです。
Segmentation faultが発生する際には、下記のメッセージが表示されるようになっています。

そんなわけで、上記に示した実装では、割込み禁止ができませんでした。

4.自前で割込み禁止
割込み解除~再設定の代わりに、自前で割込み禁止処理を実装します。
即ち、自前で「割込み禁止」を示すフラグを用意し、そのフラグが「真」の場合には割込みハンドラ内での処理を実行しないようにします。
(割込みハンドラ自体は、呼び出されてしまいます。)
具体的なコードを示します。

IsInCriticalSectionが、「自前の割込み禁止フラグ」です。
割込みハンドラの先頭で、このフラグの真偽を判定し、「真」の場合にのみタイマーをスタートしています。
加えて、タイマーが満了していた際に、ボタンが押されていた場合にのみ、ボタンに対する処理を実施します。
これは、ボタンを間違って押した場合、およびボタンを放した場合への対処のためです。
(基本的に、ボタンを放した場合には割込みは発生しないはずですが、念のため、ということで。)

以上、今回はRaspberryPiとpigpioを用いたチャタリング対策と、その実装方法について記載してきました。

えーっと…。
今回は何も言いますまい!

ではっ!!

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