Ускоряем работу Arduino

[Admin]

Ускоряем работу Arduino Nano и Arduino UNO
Альтернативная и улучшенная библиотека от Arhat109

Спасибо Bulatovor, за помощь в создании библиотеки CyberLib
Благодаря ему теперь библиотека получила описание и поддержку работы с портами
в Arduino Mega и Arduino Leonardo

Сегодня вооружившись осциллографом, я решил провести наглядное тестирование встроенной фукции digitalWrite();
и работу с портами библиотеки CyberLib

Залил ниже приведенный код для проверки встроенной в IDE функции

void setup()
{
pinMode(13, OUTPUT);
}

void loop()
{
 
 digitalWrite(13, HIGH);
 digitalWrite(13, LOW);

}

Скетч занял 816 байт в памяти контроллера и на выходе пина 13 получили частоту 120 кГц
Слабовато!

Ускоряем, зациклив функцией goto

void setup()
{
  pinMode(13, OUTPUT);
}

void loop()
{
label:  
 
 digitalWrite(13, HIGH);
 digitalWrite(13, LOW);

goto label; 
}

Подозрительно, но занимаемый объем скетча не изменился, он составил 816 байт и на выходе пина 13 получили частоту 128 кГц. Немножко быстрее , но все равно это плохой результат

Теперь попробуем с использованием библиотеки CyberLib.h

#include "CyberLib.h"

void setup()
{
  D13_Out; //Настраиваем пин D13 на выход
}

void loop()
{
label:  
 
 D13_High;
 D13_Low;
 
goto label; 
}

Скетч занял 456 байт в памяти контроллера, что почти в двое меньше и на выходе пина 13 получили частоту 2650 кГц.
Теперь результат впечатляет, скорость работы отличается в 22 раза

В следующий раз проверю скорость работы функции чтения порта

Спасибо Bulatovor, за то что создал описание функций библиотеки CyberLib

PHP код:

********Управление пинами:
Dx_Out;  - установка пина Х как выход
Dx_In; - установка пина Х  как вход
Dx_Hihg;-  установка высокого уровна на пине Х
Dx_Low; - установка низкого уровня на пине Х
Ax_Read; - чтение аналогового пина Х

********SmallUart
UART_Init(115200);//инициализация последовательного порта
UART_ReadByte(byte);//получить байт данных из последовательного порта
UART_SendByte(byte);//отправить байт данных в последовательный порт
UART_SendArray(array, size array);// Функция отправляет в UART порт, массив типа байт, максимальный объем которого не должен превышать 65535 байт, минимальный объем массива 1 байт
Можно также отправлять часть массива
array-имя вашего массива, 
size array-число отправляемых байт массива

******** delay_us() и delay_ms()
Функции delay_us() и delay_ms() можно применять в прерываниях так как они не используют таймер, но следует не забывать что точность этих функций зависит от использования в коде обработчиков прерываний. Если Вы не используете в коде прерывания то и точность будет высокая
delay_us(n); //где n - задержка в мкс, максимальная задержка может быть не больше 16000мкс
delay_ms(n); //где n - задержка в мс, максимальная задержка может быть не больше 65000мс это равно 65сек

******* Timer1. 
Настройку прерываний таймера можно настривать от 6мкс. до 4000000мкс.(4сек.) с шагом 1мкс.
StartTimer1(obrobotchik, 1000);// запуск таймера, первый параметр это Ваш обработчик прерывания, второй параметр это время, может принимать значения от 6 до 4000000
StopTimer1();// Выключить таймер
ResumeTimer1(); возобновить отсчет после остановки
RestartTimer1(); перезапустить отсчет таймера заново


********SPI. Увеличил пропускную способность в 1,85 раза, при работе на одной и той же частоте
SPI теперь можно настроить и запустить одной строкой : StartSPI(0, 2, 1); Где первый параметр это режим mode от 0 до 3
Второй параметр это делитель тактовой частоты, может принимать значения 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128. Если Вы хотите выяснить частоту SPI то должны 
тактовую частоту контроллера 16000000 разделить на любой делитель из списка. И последний параметр это какой бит пойдет первым. Если 1 то первым пойдет старший бит
если 0 то первым пойдет младший бит. Отправить байт данных в шину SPI можно так: SendSPI(12); Получить байт данных MyData=ReadSPI(); Выключить SPI можно так: StopSPI():

*********EEPROM
Ограничение! адресует максимум 256 адресов для типа Byte
Для Word максимум 128
Для Long максимум 64

Сохранить значение 4000000 в EEPROM по адресу 0 тип Long
WriteEEPROM_Long(0, 4000000); 

Прочитать из EEPROM с адреса 0 значение типа Long
uint32_t tmp=ReadEEPROM_Long(0);

Сохранить значение 4000 в EEPROM по адресу 0 тип Word
WriteEEPROM_Word(0, 4000); 

Прочитать из EEPROM с адреса 0 значение типа Word
uint16_t tmp=ReadEEPROM_Word(0);

Сохранить значение 400 в EEPROM по адресу 0 тип Byte
WriteEEPROM_Byte(0, 200); 

Прочитать из EEPROM с адреса 0 значение типа Byte
uint8_t tmp=ReadEEPROM_Byte(0);

********find_similar(Array, sizeArray, range);
Фильтр удаления шума и ложных срабатываний 
Функция возвращает наиболее часто встречаемое в массиве значение 
Array - Указатель на проверяемый массив, массив может иметь тип uint16_t или uint8_t
sizeArray - длинна массива не более 256 элементов
range - предел погрешности(отклонен� �е) может колебаться от 0 до 127, при значении 0 функция будет искать точные копии значений

********beep
beep(uint16_t dur, uint16_t frq);
Генерирует звуковые колебания, на любом пине с заданной частотой и длительностью
dur - длительность от 50мс до 65535 мс
frq - частота от 10 Гц до 2000 Гц

*********Soft Reset
reset(); - программный сброс контроллера 
При помощи этой функции можно отправить контроллер в ребут в любом месте выполняемой программы

*********Бесконечный цикл
Start - Начало цикла
End - Конец цикла

********* Работа со сторожевым таймером     
wdt_reset() - обнулить сторожевой таймер
wdt_disable() - выключить сторожевой таймер
wdt_enable(timeout) - Инициализация сторожевого таймера

Возможные значения timeout
WDTO_15MS
WDTO_30MS
WDTO_60MS
WDTO_120MS
WDTO_250MS
WDTO_500MS
WDTO_1S
WDTO_2S
WDTO_4S
WDTO_8S 


[Bulatovor]

А если вот так попробовать замерить или при компиляции с библиотекой получается тоже самое? Ну так чтоб убедиться.

PHP код:

#include "nanopins.h"

void setup()
{
  D13_Out; //Настраиваем пин D13 на выход
}

void loop()
{
label:  
 
 PORTB &=B11011111;
 PORTB|=B00100000;
 
goto label; 
} 


[Admin]

Получится тоже самое
Перед компиляцией кода, Препроцессор будет искать все директивы предназначенные для него и начинаются со знака #
#define это директива Макро-подстановки, первая запить после команды это идентификатор, вместо нее в код будет подследственна вторая запись(значение)

Синтакс
#define идентификатор значение

[fot]

В библиотеке есть такая запись:

//***************Output Pins*************
#define MotorA0 DDRD |=B00010000
#define MotorA1 DDRD |=B00100000
#define MotorB0 DDRD |=B01000000
#define MotorB1 DDRD |=B10000000

Вопрос:
1) MotorA0, MotorA1, MotorB0, MotorB1 - это что ?

2) Правильно ли написать :
void setup()
{ D5_In;
D5_High;
}
для подключения внутреннего подтягивающего
резистора у входа D5 ?

[Admin]

MotorA0, MotorA1, MotorB0, MotorB1 - это что ?

Не обращайте внимание. Например MotorA0 это тоже самое что и D4_Out

Правильно ли написать :
void setup()
{ D5_In;
D5_High;
}
для подключения внутреннего подтягивающего
резистора у входа D5

Да

[fot]

Вот бы ещё A0 - A5 перевести,
да с analogRead () командой...
А ещё analogWrite(D5), например, для PWM.

[Admin]

Вот бы ещё A0 - A5 перевести,

Они в библиотеке используются, только как цифровые вх./выхъ

да с analogRead () командой...
А ещё analogWrite(D5), например, для PWM.

Можно, но там одной строкой не получится
Без настройки регистров
ADCSRA и ADMUX не обойтись

В примере читается порт A0 циклически в фоновом режиме

PHP код:

//http://cyber-place.ru  
volatile uint8_t A0;  

void setup()    
{   
   ADCSRA=(1<<ADEN)|(1<<ADIE)|(1<<ADSC)|(1<<ADATE)|(1<<ADPS1)|(1<<ADPS0);  
   ADMUX=(1<<ADLAR)|(1<<REFS1)|(1<<REFS0);  
}  

void loop()    
{ 
} 

ISR(ADC_vect)  
{  
   A0 = ADCH;    
} 


Можно без прерываний обойтись, но к концепции nanopin уже не подойдет

PHP код:

#include "nanopins.h"

void setup()
{
 Serial.begin(115200);
}

void loop()
{
Serial.println(A0_Read(), HEX);
delay(300);

}

uint16_t A0_Read() 
{
  uint16_t An;
  ADMUX=B01000000;
  ADCSRA=B11000110;
  while (ADCSRA & (1 << ADSC)) {An = ADCH;} //ждем окончания преобразования 
  An = (An<<8) + ADCL; //сдвигаем в лево старшие 2 бита, читаем и прибавляем младшие 8 бит
  return An;
} 


[fot]

Влоб попробовал поменять :

PHP код:

#include <nanopins.h>
int a=0;
int j = 0;
int flag=0; 
int flag1=0;
int flag2=0;
int flag3=0;
int flag4=0;
int flag5=0;

void setup() { 
   D3_Out;
   D3_Low;

   D4_Out;
   D4_Low;

   D6_In;
   D7_In;
   D8_In;
   D9_In;

   D6_High;
   D7_High;
   D8_High;
   D9_High;

   D14_In;     //(A0)
   D14_High;

   D15_In;     //(A1)
   D15_High;  
 }
void loop(){

   if(D7_Read==LOW&&flag==0)
    {(j=j+500); flag=1;} 
   if(D7_Read==HIGH&&flag==1)
    {flag=0;}
      
   if(digitalRead(8)==LOW&&flag1==0)
    {(j=j-500); flag1=1;} 
   if(digitalRead(8)==HIGH&&flag1==1)
    {flag1=0;}

   if(digitalRead(A0)==LOW&&flag4==0)              //датчик Холла левый
    {a=0; D4_Low; D3_Low; flag4=1;} 
   if(digitalRead(A0)==HIGH&&flag4==1)
    {flag4=0;}
      
   if(D15_Read==LOW&&flag5==0)                     //датчик Холла правый
    {a=0; D4_Low; D3_High; flag5=1;} 
   if(D15_Read==HIGH&&flag5==1)
    {flag5=0;}
} 


D8 - хочет старую конструкцию, с новой не работает.
A0 - то же самое.
А, вот A1 как (D15) - работает.
Остальные пины, из нужных (см.setup()) - работают адекватно.
Плата Seeeduino, кристалл Atmega 328 .

[fot]

A0 мне нужен как цифровой вход , но что-то не хочет он быть D14-м.

Всё равно - большое спасибо за науку!

Завтра попробую АЦП оба варианта.

[Admin]

Проверил D8 у меня работает

#include "nanopins.h"
void setup()
{
D8_Out;
}

void loop()
{
D8_Low;
delay(500);
D8_High;
delay(500);