Цикл ардуино: Как использовать циклы в Ардуино – RxTx.su

Reddit

Рекомендуемые проекты

delay() Функция Arduino: узкие циклы и код блокировки

Вы когда-нибудь создавали проект Arudino и хотели, чтобы что-то происходило с заданным интервалом времени? Может быть, каждые 3 секунды вы хотите, чтобы сервопривод двигался, или, может быть, каждую 1 минуту вы хотите отправлять обновление статуса на веб-сервер.

Как ты это делаешь? Есть ли простая и понятная функция, которая поможет нам в этом? Да, есть! Мы обсудим функцию задержки, а также функцию millis() в видео ниже:

Это вторая часть нашей мини-серии о функции millis(). Часть 1 помогает нам понять, что делает функция millis(), часть 2 обсуждает узкие циклы и блокирующий код, а часть 3 обсуждает, когда функция millis() затмевает функцию delay().

Темы этого урока

• Тугие петли
• Код блокировки
• Древний рецепт вдохновляющей музыки

Millis() против Delay()

Итак, вы хотите, чтобы что-то происходило с заданным интервалом, и вы ищете решение. Если в вашем ответе используется функция задержки, вы в чем-то правы. Но есть и другой способ.

Более крутой и эффектный вариант — это функция Arduino millis(). И чем больше вы знакомы с использованием функции millis, помогающей вам синхронизировать события в вашем коде Arduino, тем легче будет позже включить другие части в вашу программу.

Как только вы начнете использовать функцию millis(), вы станете счастливее, веселее и, черт возьми, вы понравитесь людям.

Узкие петли

Сначала давайте обсудим концепцию узкой петли. И когда мы говорим «узкая петля», что это значит?

Давайте посмотрим на скетч Arduino для демонстрации узкой петли. Начиная с самого простого скетча, у нас есть только две функции: установка пустоты и петля пустоты. И, как вы, возможно, знаете, установка void запускается только один раз, а затем передает шоу циклу void.

Затем цикл Void проходит через каждую строку кода, которая может находиться внутри цикла (внутри этих фигурных скобок).

Выполняет первую строку, затем вторую, затем третью и так далее и тому подобное, пока не дойдет до конца. А потом возвращается наверх.

Как быстро выполняется цикл? Это зависит от того, какую плату Arduino вы используете, но Arduino Uno имеет тактовую частоту 16 мегагерц. Это означает, что каждую секунду на Arduino выполняется 16 миллионов инструкций!

Каждая строка кода не обязательно является одной инструкцией. На самом деле, скорее всего, это несколько инструкций. Но, тем не менее, это относительно быстро (процессор вашего компьютера, вероятно, работает на гигагерцовой скорости… это миллиарды).

Можно ли считать этот пустой набросок зацикленным? Определенно, это настолько быстро и туго, насколько вы можете сделать петлю. Поскольку внутри цикла нет ничего для выполнения, время, необходимое для выполнения скетча, практически равно нулю. Другими словами, интервал от начала цикла до конца короткий (поэтому он быстрый или «напряженный»).

Давайте добавим несколько строк кода. Мы запустим последовательную связь, а затем выведем что-нибудь в окно последовательного монитора.

Это тугая петля? То есть от начала цикла до конца цикла это занимает много времени? Это занимает очень мало времени, так что это быстрый, плотный цикл.

Однако стоит отметить, что этот цикл не такой тугой, как в предыдущем примере. В предыдущем примере у нас не было кода. Так что это просто мчался по петле. Теперь, когда у нас есть функция последовательной печати, потребуется немного времени, чтобы напечатать «Ice Ice Baby» на последовательном мониторе.

Но это все еще довольно быстрый цикл. Итак, давайте добавим еще немного кода. У нас будет программа, проверяющая, нажата ли кнопка, и если это так, мы отправим что-то новое на последовательный монитор

Итак, мы объявили кнопку и использовали оператор if, чтобы проверить и увидеть если кнопка была нажата. Напряжение на пятом контакте высокое? Если это так, то мы печатаем что-то еще в окно последовательного монитора.

Это тугая петля? Итак, от начала цикла до конца цикла это довольно быстро?

Да, все еще достаточно быстро. Это довольно тугая петля. У нас есть четыре строки кода. Мы печатаем на последовательный монитор, а затем быстро проверяем, нажата ли кнопка. И если это так, мы что-то распечатываем. Все так же тесно, все так же быстро.

Теперь давайте добавим в эту программу задержку, используя функцию Arduino delay(). Вы можете видеть ниже, что мы добавили задержку в тысячу миллисекунд (1 секунду) к циклу.

Это все еще тугая петля? Много ли времени от начала цикла до конца цикла? Нет, это определенно не тугая петля. Код запускается быстро, мы выполняем последовательную печать, но тут же останавливаемся на функции задержки.

Вся программа останавливается, пока мы ждем завершения этого кода задержки.

Когда Arduino доходит до этой строки кода, это похоже на поход в продуктовый магазин. Вы попадаете в очередь из 12 пунктов или меньше, но затем парень перед вами вытаскивает свою чековую книжку и начинает выписывать чек. Ты знаешь, что будешь там минутку. Здесь такая же сделка.

Так что это не тугая петля. Время от начала цикла до конца цикла довольно значительно. Особенно по сравнению с парой последних программ. Порядок величины времени огромен.

Здесь мы попытались продемонстрировать, что вся эта идея о тугих петлях относительна. Все зависит от вашего приложения. Если вам нужно проверять состояние датчика каждую 10-миллионную долю секунды, то программа, состоящая из трех строк кода, может оказаться недостаточно жесткой, она просто зависит.

Еще одно замечание: не все строки кода выполняются одинаково. Если вы вызываете функцию, которая делает кучу вещей, например, последовательную печать, то одна строка кода может занять намного больше времени, чем 10 других строк кода.

Таким образом, герметичность петли — относительное понятие.

Код блокировки

Когда программа в какой-то момент останавливается и требуется некоторое время для выполнения некоторого кода, этот код можно назвать кодом блокировки . Это общий термин.

В нашей программе есть функция задержки, действующая как блокирующий код. Ни один код после задержки не может работать, пока не закончится задержка, поэтому он блокируется.

Однако блокирующий код возникает не только тогда, когда мы используем функцию delay().

Возьмем нашу программу и избавимся от задержки, но добавим цикл for. Наш цикл for будет выводить числа и текст на последовательный порт.

Итак, как долго выполняется этот цикл? Он будет работать какое-то время, потому что ему нужно пройти 100 итераций, прежде чем он остановится.

А что насчет кода после цикла for? Умеет ли бегать? Нет, он должен ждать, потому что он заблокирован циклом for.

Этот цикл for вложен в основной цикл . Является ли цикл for «жестким» циклом? Прежде чем вы ответите, давайте еще раз подчеркнем, как вы должны думать об этом: много ли времени требуется, чтобы пройти этот цикл for сверху вниз?

Ну, не совсем так. Там всего две строчки кода. Так что это довольно узкая петля.

Но это замкнутый цикл, который должен пройти множество итераций, прежде чем программа сможет добраться до кода под ним. Таким образом, даже тугой цикл, если его заставить выполнить несколько итераций, может блок наш код.

Подробнее о функции delay()

Давайте поговорим немного подробнее об этой функции задержки. Что мы установили на данный момент?

Во-первых, мы сказали, что функция задержки уменьшает плотность цикла. Если у вас плотная петля и вы добавляете функцию задержки, это займет больше времени и сделает ее менее жесткой. То есть количество времени, которое требуется, чтобы добраться от начала цикла до конца, будет увеличиваться с помощью функции задержки.

Мы также знаем, что функция задержки блокирует код. Это идет рука об руку с тем, что мы только что сказали. Когда функция задержки работает, она блокирует выполнение другого кода во время задержки.

Вы можете подумать, что эта функция задержки — полная ерунда! В наших проектах это никогда ни к чему не приведет. Но для множества простых программ, которые мы пишем, функция задержки работает фантастически. Она проста в использовании, ее действительно легко написать, и она делает именно то, что говорит. Так что мы не должны обязательно изгонять функцию delay() из нашего набора инструментов для программирования. Мы должны просто признать, что это простая функция программирования, которая может работать во многих случаях.

Однако бывают моменты, когда вы начинаете сталкиваться с проблемами. Это связано с эффектом блокировки, который имеет функция задержки в нашей программе.

В следующем уроке этой серии, часть 3, мы собираемся определить, где это действительно становится проблемой. Вы узнаете, когда имеет смысл использовать функцию delay() в программе, а когда пора переключиться на использование функции millis().

Обзор

Сначала мы говорили о герметичности петли. Мы сказали, что герметичность петли относительна. Это зависит от того, какое у вас приложение.

Во-вторых, мы говорили о блокирующем коде или коде, который блокирует. По сути, это общий термин, который мы можем дать коду, выполнение которого займет некоторое время, и он остановит выполнение других частей нашей программы во время его выполнения.