Программируем Arduino

Вместо источника постоянного напряжения 5 В на плате Arduino можно использовать цифровой выход (рис. 5.5) и подавать на него уровень напряжения HIGH только в момент чтения значения с аналогового входа, а затем устанавливать на нем уровень LOW. В этом случае ток 3,3 мА будет протекать только в течение очень короткого промежутка времени, когда выполняется чтение, благодаря чему можно снизить общий уровень энергопотребления.

Рис. 5.5. Экономичная схема измерения освещенности

Это решение иллюстрирует следующий скетч:

// sketch_05_07_light_sensing

const int inputPin = A0;

const int powerPin = 12;

void setup()

{

  pinMode(powerPin, OUTPUT);

  Serial.begin(9600);

}

void loop()

{

  Serial.println(takeReading());

  delay(500);

}

int takeReading()

{

  digitalWrite(powerPin, HIGH);

  delay(10); // фоторезистору требуется некоторое время

  int reading = analogRead(inputPin);

  digitalWrite(powerPin, LOW);

  return reading;

}

Этот подход можно использовать не только при измерении освещенности. Можно, например, с помощью цифрового выхода управлять полевым транзистором, включающим и выключающим мощные потребители электроэнергии в вашем проекте.

В заключение

Лучшие способы уменьшить потребление электроэнергии:

• переводить микроконтроллер в режим энергосбережения, когда не требуется выполнять никаких действий;

• использовать для питания Arduino пониженное напряжение;

• уменьшать тактовую частоту Arduino.

6. Память

Объем памяти в большинстве компьютеров исчисляется гигабайтами, но в Arduino Uno ее всего 2 Кбайт. То есть более чем в миллион раз меньше, чем в обычном компьютере. Однако ограниченный объем памяти удивительным образом способствует концентрации мысли в процессе программирования. Здесь нет места для расточительства, которым страдает большинство компьютеров.

Писать эффективный код, конечно, важно, но необязательно делать это за счет усложнения чтения и сопровождения. Даже при таких ограниченных ресурсах, как в Arduino, большинство скетчей оказываются далеки от использования всего объема оперативного запоминающего устройства (ОЗУ). Беспокоиться о нехватке памяти приходится, только когда создается действительно очень сложный скетч, использующий массу данных.

Память в Arduino

Сравнивать объем памяти в Arduino и в обычных компьютерах не совсем корректно, так как в них память ОЗУ используется для разных целей. На рис. 6.1 показано, как используется память в компьютере, когда запускается программа.

Когда компьютер запускает программу, он сначала копирует ее целиком с жесткого диска в ОЗУ, а затем запускает эту копию. Переменные в программе занимают дополнительный объем ОЗУ. Для сравнения на рис. 6.2 показано, как используется память в Arduino, когда запускается программа. Сама программа действует, находясь во флеш-памяти. Она не копируется в ОЗУ.

Рис. 6.1. Как используется память в компьютере

Рис. 6.2. Как используется память в Arduino

ОЗУ в Arduino используется только для хранения переменных и других данных, имеющих отношение к выполняющейся программе. ОЗУ является энергозависимой памятью, то есть после отключения питания оно очищается. Чтобы сохранить данные надолго, программа должна записать их в ЭСППЗУ. После этого скетч сможет считать данные в момент повторного запуска.

При приближении к границам возможностей Arduino придется позаботиться о рациональном использовании ОЗУ и, в меньшей степени, о размере программы внутри флеш-памяти. Так как в Arduino Uno имеется 32 Кбайт флеш-памяти, этот предел достигается нечасто.

Уменьшение используемого объема ОЗУ

Как вы уже видели, чтобы уменьшить используемый объем ОЗУ, следует уменьшить объем памяти, занимаемой переменными.

Используйте правильные структуры данных

Самым широко используемым типом данных в Arduino C, бесспорно, является тип int. Каждая переменная типа int занимает 2 байта, но часто такие переменные используются для представления чисел из намного более узкого диапазона, чем –32 768…+32 767, и нередко типа byte с его диапазоном 0…255 для них оказывается вполне достаточно. Большинство встроенных методов, принимающих аргументы типа int, с таким же успехом могут принимать однобайтовые аргументы.

Типичным примером могут служить переменные с номерами контактов. Они часто объявляются с типом int, как показано в следующем примере: