अपने Arduino ऊपर तेजी से

लगभग 3 महीने पहले, कई दुर्भाग्यपूर्ण इलेक्ट्रॉनिक्स की तरह, मैंने अपनी राय में Atmega1280 प्रोसेसर पर आधारित Arduino परिवार से सबसे परिष्कृत माइक्रोप्रोसेसर बोर्ड, अर्थात् Seeeduino Mega, खरीदा। एक घूर्णन सर्वो-ड्राइव और एक निमिष एलईडी के साथ इतना लिप्त होने के बाद, सवाल उठता है: "मैंने इसे क्यों खरीदा?"।

मैं एक बड़े सैन्य ज़ेलेनोग्राड संयंत्र में अग्रणी डिजाइनरों में से एक के रूप में काम करता हूं, और वर्तमान में एक मेट्रोलॉजिकल माप उपकरण विकसित करने के लिए एक परियोजना का संचालन कर रहा हूं। इस समस्या में, समस्याओं की एक अनंत संख्या है जो व्यक्तिगत समाधान की आवश्यकता होती है। इन कार्यों में से एक बिना शोर के स्टेपर मोटर को नियंत्रित करना है और 1.8 डिग्री के चरणों में नहीं है, जैसा कि स्टेपर मोटर के प्रलेखन में कहा गया है, लेकिन 0.0001 डिग्री तक। ऐसा लगता है कि कार्य कठिन और अनिर्णायक है, लेकिन, नियंत्रण योजनाओं के साथ थोड़ा सा छेड़छाड़ करने के बाद, मैं इस निष्कर्ष पर पहुंचा हूं कि सब कुछ वास्तविक और संभव है। केवल एक विशिष्ट आकार के दो संकेतों की पीढ़ी और एक चरण बदलाव के साथ और 1 मेगाहर्ट्ज तक वोल्टेज भिन्नता की आवृत्ति की आवश्यकता होती है। (मैं अगले लेख में स्टेपर मोटर और नियंत्रण के सभी रहस्यों के प्रकटीकरण का एक विस्तृत अध्ययन लिखूंगा) तुरंत, आशा की झलक मेरे सिर में दिखाई देने लगी कि मैंने अपने छोटे लाल सईदीनो पर 1,500 रूबल खर्च नहीं किए थे, और, उत्साह प्राप्त करने के बाद, मुझे समझना शुरू हुआ।

प्रारंभिक आतंक:

माइक्रोप्रोसेसर बोर्ड को आस्टसीलस्कप से जोड़ा गया है, और एक डिजिटल चक्र (हाई) लिखा हुआ है, और डिजिटलव्रीट (एलओडब्ल्यू) के नीचे होने के कारण, मुझे आस्टसीलस्कप पर 50 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ एक बल्कि नीरस मिला। यह एक बुरा सपना है। यह एक दुर्घटना है, मैंने सोचा, आवश्यक 1 मेगाहर्ट्ज के बीच।
अगला, ऑसिलोस्कोप के माध्यम से, मैंने कुछ और निष्पादन गति का अध्ययन किया:
एनालॉगरेड () - निष्पादन की गति 110 μs।
एनालॉग वाइट () - 2000 μs
SerialPrintLn () - 9600 की गति पर लगभग 250 μs और अधिकतम 3 μs की गति से।
डिजिटलराइट () - 1800 मीक्स
डिजिटलरेड () - 1900 मीक्स

इस पर, मैं रोया, लगभग मेरे Seeeduino फेंक दिया। लेकिन वहाँ यह था!

आंखें डरती हैं, हाथ कर रहे हैं!

मैं अपनी मानसिक पीड़ा नहीं बताऊंगा और अध्ययन के तीन लंबे दिनों का वर्णन करूंगा, इसे तुरंत कहना बेहतर होगा!
Arduino और Atmega1280 प्रोसेसर पर सभी संभव दस्तावेज जुटाने के बाद, विदेशी सहयोगियों के अनुभव का अध्ययन करने के बाद, मैं पढ़ना / लिखने की जगह के बारे में कुछ सुझाव देना चाहता हूं:

AnalogRead में सुधार ()

#define FASTADC 1

// defines for setting and clearing register bits
#ifndef cbi
#define cbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) &= ~_BV(bit))
#endif
#ifndef sbi
#define sbi(sfr, bit) (_SFR_BYTE(sfr) |= _BV(bit))
#endif

void setup() {
int start ;
int i ;

#if FASTADC
// set prescale to 16
sbi(ADCSRA,ADPS2) ;
cbi(ADCSRA,ADPS1) ;
cbi(ADCSRA,ADPS0) ;
#endif

Serial.begin(9600) ;
Serial.print("ADCTEST: ") ;
start = millis() ;
for (i = 0 ; i < 30000 ; i++)
analogRead(0) ;
Serial.print(millis() - start) ;
Serial.println(" msec (30000 calls)") ;
}

void loop() {
}


परिणाम: पूर्व 110 μs बनाम 18.2 μs की गति।
वैसे, एटमेगा एडीसी की अधिकतम गति सिर्फ 16μs है। एक विकल्प के रूप में - एक और चिप का उपयोग करें, विशेष रूप से एडीसी के लिए तेज, जो गति को 0.2 माइक्रोसेकंड तक कम कर देगा (नीचे पढ़ें)

DigitalWrite में सुधार ()

प्रत्येक Arduino / Seeeduino / Feduino / Orduino / otherduino में पोर्ट हैं। प्रत्येक बंदरगाह 8 बिट्स है, जिसे पहले रिकॉर्डिंग के लिए कॉन्फ़िगर किया जाना चाहिए। उदाहरण के लिए, मेरे सेडीनो पोर्टा पर - 22 से 30 फीट तक। अब सब कुछ सरल है। हम फ़ंक्शन का उपयोग करके 22 से 30 फीट तक नियंत्रण करते हैं
PORTA = B00001010 (बिट, पैर 23 और 25 - उच्च)
या
PORTA = 10 (दशमलव, अभी भी)
परिणाम = Res.२ μs बनाम १s०० μs , जो साधारण डिजिटलव्रीट () के साथ प्राप्त होते हैं

DigitalRead में सुधार ()

लगभग DigitalWrite () के साथ सुधार के रूप में ही है, लेकिन अब हम उदाहरण के लिए, INPUT को पैर सेट करते हैं, और उपयोग करते हैं:
अगर (PINA == B00000010) {...} (यदि पैर 23 पर मौजूद है और LOW 22 और 24-30 पैरों पर मौजूद है)
इसका परिणाम यदि () 0.2 μs बनाम 1900 μs है , जो सामान्य digitalRead द्वारा प्राप्त किया जाता है ()

पीडब्लूएम मॉड्यूलेटर में सुधार, या एनालॉग वाइट ()

तो, सबूत है कि digitalRead () 0.2 μs को निष्पादित करता है, और PWM मॉड्यूलेटर में 8 बिट्स का रिज़ॉल्यूशन होता है, PWM का न्यूनतम स्विचिंग समय 51.2 μs बनाम 2000 μs है।
हम निम्नलिखित कोड का उपयोग करते हैं:
int PWM_time=32; //, analogWrite(PIN, 32)
for (int k=0;k<PWM_time) PORTA=B00000001;
for (int k=0;k<256-PWM_time) PORTA=B00000000;

इसलिए हमें 19 kHz बनाम 50 हर्ट्ज की आवृत्ति के साथ एक PWM मिला ।

संक्षेप में कहना

digitalWrite () 1800mks था, यह 0.2mks बन गया
digitalRead () 1900 μs था, यह 0.2 μs हो गया
एनालॉगवर्इट () 2000 μs था, यह 51.2 μs हो गया
analogRead () 110 μs था, यह 18.2 μs हो गया, और यह 0.2 μs तक संभव है