Arduino Uno Charlieplexing Benchmark

[slon]

Ostatnio mając chwilę czasu postanowiłem spróbować jakiegoś symulatora arduino a , że na forbocie czytałem kiedyś o SimulIDE więc pobrałem przetestowałem chwilę nawet mi się spodobało ale postanowiłem poszukać jeszcze jakiejś alternatywy i znalazłem wersję online thincercad, który jest bardzo kolorowy ale jakoś mi nie podpasował więc wróciłem do SimulIDE. W trakcie zapoznawania się z programem trafiłem na książkę: Arduino Internals (osobiście bardzo polecam). Jeden z rozdziałów był poświęcony metodzie Charlieplexing. Dzięki , której do arduino (lub do innego mikrokontrolera) można podpiąć imponującą liczbę diod led. Ilość diod określana jest wzorem: n * (n-1) gdzie n to liczba pinów jakie chcemy poświęcić. Czyli np. 3 * (3-1) = 6.  Czyli 6 diod jakie można indywidualnie zaświecić mając do dyspozycji tylko 3 piny cyfrowe. Taki też układ stał się przedmiotem symulacji w SimulIDE.

 

Tak to wygląda od strony połączenia. Na początek pomyślałem , że zaświecę każda diodę pojedynczo jedna po drugiej w kolejności jak na schemacie 

void setup() { 
}
void loop() {
  pinMode(8, INPUT);
  pinMode(9, OUTPUT);
  pinMode(10, OUTPUT);
    // led1
  digitalWrite(10, HIGH);
  digitalWrite(9, LOW);
    delay(1000);
    //led2
  digitalWrite(10, LOW);
  digitalWrite(9, HIGH);
    delay(1000);
    // led3
  pinMode(8, OUTPUT);
  digitalWrite(8, HIGH);
  digitalWrite(9, LOW);
  pinMode(10, INPUT);
    delay(1000);
    // led4
  digitalWrite(9, HIGH);
  digitalWrite(8, LOW);
    delay(1000);
  digitalWrite(9, LOW);
    //led5
  pinMode(10, OUTPUT);
  pinMode(9, INPUT);
  digitalWrite(10, HIGH);
  digitalWrite(8, LOW);
    delay(1000);
    //led6
  digitalWrite(8, HIGH);
  digitalWrite(10, LOW);
    delay(1000);
  digitalWrite(8, LOW);   
}

sam skecz miałem zmodyfikować ale patrząc na zakładki w SimulIDE zobaczyłem , że jest opcja podglądu w rejestry wiec je wpisałem

Tutaj akurat ledy są wyłączone. Bardzo ładnie widać jak zmieniają się wartości rejestrów przy włączonej symulacji. W zasadzie to można by powiedzieć , że dostajemy gotowca wystarczy tylko włączyć tryb debugowania i przechodzić linijka po linijce (w powyższym kodzie przy przechodzeniu z linijki na linijkę widać , że są momenty kiedy diody zaświecają nie dokładnie tak jak powinny i widać to w wartościach rejestru). 

Więc postanowiłem napisać skecz ustawiając wartości rejestrów.

int HighLow[6] = {4,2,1,2,4,1};
int   InOut[6] = {6,6,3,3,5,5};

void setup() { 
}
void loop() {
for (int i=0; i<6; i++) {
PORTB = HighLow[i];
DDRB = InOut[i];
delay(500);
 }
}

Wyszło tego o wiele mniej i dokładniej (w trybie debugowania wszystko działa tak jak powinno). Na koniec postanowiłem przetestować jeden i drugi kod pod kontem wydajności.

unsigned long score = 0;

void setup() { 
Serial.begin(9600);
}
void loop() {
while (millis() < 1000) {
  pinMode(8, INPUT);
  pinMode(9, OUTPUT);
  pinMode(10, OUTPUT);
    // led1
  digitalWrite(10, HIGH);
  digitalWrite(9, LOW);   
    //delay(1000);    
    //led2       
  digitalWrite(10, LOW);
  digitalWrite(9, HIGH);
    //delay(1000);
    // led3
  pinMode(8, OUTPUT);
  digitalWrite(8, HIGH);
  digitalWrite(9, LOW);
  pinMode(10, INPUT);
    //delay(1000);
    // led4
  digitalWrite(9, HIGH);
  digitalWrite(8, LOW);
    //delay(1000);
  digitalWrite(9, LOW);
    //led5
  pinMode(10, OUTPUT);
  pinMode(9, INPUT);
  digitalWrite(10, HIGH);
  digitalWrite(8, LOW); 
    //delay(1000);
    //led6
  digitalWrite(8, HIGH);
  digitalWrite(10, LOW);
    //delay(1000);
  digitalWrite(8, LOW);    
score++;
 }
Serial.println(score);
while(1);
}

to prawie ten sam kod w pętli while plus zmienna score i na koniec while(1)

int HighLow[6] = {4,2,1,2,4,1};
int   InOut[6] = {6,6,3,3,5,5};

unsigned long score = 0;

void setup() { 
Serial.begin(9600);
}

void loop() {
while (millis() < 1000)  {
for (int i=0; i<6; i++) {
PORTB = HighLow[i];
DDRB = InOut[i];
//delay(500);
  }
score++;
 }
Serial.println(score);
while(1);
}

Analogicznie w tym przykładzie

tutaj wyniki.  318267 do 10870... czyli ponad 29 razy szybciej. I tutaj moje pierwsze pytanie: Czy sam test jest przeprowadzony obiektywnie albo inaczej czy ArduinoIDE czy też funkcje w nim zawarte tak bardzo zwalniają wykonywanie operacji? czy ja coś źle zrobiłem :). I drugie pytanie czy ktoś mógł by wykonać ten sam test na arduino Due  lub Stm32f103 Blue Pill korzystając z pierwszego kodu? Bardzo był bym ciekaw jakie były by wyniki. W załączniku dodaje plik projektu do SimulIDE.

CharliePlexing.zip

[slon]

Użyłem pierwszego kodu z biblioteką digitalWriteFast. Wynik: 198880 a więc ~18 razy szybciej od standardowego digitalWrite aczkolwiek ten drugi kod i tak jest szybszy. Takie szybkie pytanie odnośnie bibliotek. Jak uzyskać kolorowanie składni w Arduino IDE tak aby digitalWriteFast wyglądał jak digitalWrite? 

[slon]

Już dodałem plik keywords.txt do katalogu biblioteki i jest kolorowo 🙂