non-blocking-patterns

ノンブロッキングパターン

メインループの応答性を維持し、タイミング動作をテスト可能にします。対象ボード向けにコンパイルできる C/C++ のパターンを優先し、Python は関連するテストまたはログ分析ツールにのみ使用します。

受け入れ情報

ボード／コアのバージョン、タスク周期、期限、最大処理時間、入力のチャタリング、シリアル／ネットワークの動作、ウォッチドッグのポリシー、割り込みの制約、期限を逃した場合の安全応答を記録します。

処理

1. 周期的またはイベント駆動型の各タスクについて、周期、期限、最悪ケースの処理量を列挙します。ブロッキングするライブラリ呼び出しを特定します。
2. 長い delay() 呼び出しを、if (static_cast<unsigned long>(now - last) >= period) のような符号なしのオーバーフローに安全な経過時間チェックに置き換えます。ハードウェアタイマーや RTOS タスクを使うのは、ボードとフレームワークが対応していることを確認できた場合に限ります。
3. 複数段階の処理は、遷移回数に上限のある明示的なステートマシンとしてモデル化します。ヘルパー関数の中に待機処理を隠さないでください。
4. ブロッキングする待機ではなく、安定状態タイマーまたはイベントフィルターで入力のチャタリングを除去します。シリアル解析、ネットワークの再試行、センサーの変換待ちに上限を設けます。
5. ウォッチドッグへの給餌、出力の禁止、タイムアウト、復旧の動作を定義します。
6. 代表的なログ出力、無線、ストレージ、アクチュエーターの負荷をかけた状態で、ループのレイテンシーとタスクのジッターを測定します。

正当化への対処

近道	応答
「短い delay なら問題ありません。」	それでもブロッキングです。期限を示し、置き換えてください。
「USB 接続時はループが高速です。」	実際の無線、ストレージ、アクチュエーターの負荷で測定してください。
「enum を使っているのでステートマシンです。」	時間制約のある遷移、明示的な開始／終了処理、タイムアウト動作を必須にしてください。
「ウォッチドッグはどこでも給餌できます。」	管理主体とフェイルセーフ動作を定義してください。タスクの停止を隠さないでください。
「millis() はオーバーフローしません。」	符号なしの減算を使い、オーバーフロー境界をテストしてください。

検証

• 時間制約のある経路に、理由とタイムアウトが文書化されていない、上限のないブロッキング呼び出しが残っていません。
• チャタリング除去、オーバーフロー、タイムアウト、期限超過のケースをテストしています。
• 対象を指定したコンパイルの証明と、タイミング／シリアルの証拠は分けて示しています。
• タスク、センサー、通信経路がタイムアウトした場合、出力は安全な状態になります。

出力に関する共通契約

共通の Arduino スキル契約に従い、前提条件、必要なツールとバージョン、実装手順、証明段階ごとのテスト／証拠、既知の制限事項、復旧／セキュリティに関する注意事項を明記します。