Anatomia di un'istruzione in Arduino Pt.1
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Il documento esplora la funzione 'digitalWrite' di Arduino, evidenziando la complessità sottostante alla sua apparente semplicità. Viene analizzato il funzionamento interno, compresi i dettagli su come vengono gestiti i pin e gli interrupt. Inoltre, si discute l'importanza delle librerie e le ottimizzazioni potenziali in linguaggi di basso livello come l'assembly.
Anatomia di un'istruzione in Arduino Pt.1
- 1. Arduino: Anatomia di un’istruzione - 1 Enrico Colombini (Erix) µhackademy 21 Ottobre 2016
- 2. Abbastanza semplice: 8 bit, poca RAM Abbastanza complesso: c'è tanto da imparare! Meno distrazioni per capire i meccanismi Perché Arduino Uno?
- 3. void setup() { pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); } void loop() { digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); delay(1000); digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW); delay(1000); } Un LED lampeggia
- 4. digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH); Ma cosa c’è sotto? Semplice, no?
- 5. digitalWrite(13, 1); #define LED_BUILTIN 13 #define HIGH 0x1 (per Arduino Uno) Sostituzione costanti
- 6. Il numero 13 è arbitrario Pin di I/O
- 7. digitalWrite(13, 1); Non è una funzione standard C(++) Da dove sbuca?
- 9. Comodità, semplicità Portabilità (parziale) Isolamento dall'hardware Inefficienza, scarso controllo Dipendenza Isolamento dall'hardware GOOD BAD Dipende da cosa si deve fare Librerie: pro e contro
- 10. void digitalWrite(uint8_t pin, uint8_t val) { uint8_t timer = digitalPinToTimer(pin); uint8_t bit = digitalPinToBitMask(pin); uint8_t port = digitalPinToPort(pin); volatile uint8_t *out; if (port == NOT_A_PIN) return; if (timer != NOT_ON_TIMER) turnOffPWM(timer); out = portOutputRegister(port); uint8_t oldSREG = SREG; cli(); if (val == LOW) { *out &= ~bit; } else { *out |= bit; } SREG = oldSREG; } digitalWrite()
- 11. void digitalWrite(uint8_t pin, uint8_t val) { uint8_t timer = digitalPinToTimer(pin); uint8_t bit = digitalPinToBitMask(pin); uint8_t port = digitalPinToPort(pin); volatile uint8_t *out; if (port == NOT_A_PIN) return; if (timer != NOT_ON_TIMER) turnOffPWM(timer); out = portOutputRegister(port); uint8_t oldSREG = SREG; cli(); if (val == LOW) { *out &= ~bit; } else { *out |= bit; } SREG = oldSREG; } Controllo che il pin non sia in uso
- 12. void digitalWrite(uint8_t pin, uint8_t val) { uint8_t bit = digitalPinToBitMask(pin); uint8_t port = digitalPinToPort(pin); volatile uint8_t *out; if (port == NOT_A_PIN) return; out = portOutputRegister(port); uint8_t oldSREG = SREG; cli(); if (val == LOW) { *out &= ~bit; } else { *out |= bit; } SREG = oldSREG; } Blocco temporaneo degli interrupt
- 13. void digitalWrite(uint8_t pin, uint8_t val) { uint8_t bit = digitalPinToBitMask(pin); uint8_t port = digitalPinToPort(pin); volatile uint8_t *out; if (port == NOT_A_PIN) return; out = portOutputRegister(port); if (val == LOW) { *out &= ~bit; } else { *out |= bit; } } Parametri a 8 bit
- 14. digitalWrite(13, 1); Argomenti Valori passati alla funzione
- 15. void digitalWrite(uint8_t pin, uint8_t val) { uint8_t bit = digitalPinToBitMask(pin); uint8_t port = digitalPinToPort(pin); volatile uint8_t *out; if (port == NOT_A_PIN) return; out = portOutputRegister(port); if (val == LOW) { *out &= ~bit; } else { *out |= bit; } } bit mask, port address
- 17. Registro PORTB 8 uscite o ingressi binari
- 19. Bit di I/O Nel nostro caso è un’uscita: 0 V / 5 V
- 20. Isolare un bit
- 21. Mettere un bit a 1 Senza toccare gli altri Data Mask Result (bit 5)
- 22. *out = *out | bitmask; Non confondere | con l'OR logico || OR bitwise in C out *out l'indirizzo del registro (PORTB) il dato contenuto nel registro
- 23. Dereferencing Indirizzo e dato viamazzini23 *viamazzini23 l'indirizzo della casa chi ci abita
- 24. *out = *out | bitmask; (in questo caso è lo stesso) OR bitwise in C, abbreviato *out |= bitmask;
- 25. void digitalWrite(uint8_t pin, uint8_t val) { uint8_t bit = digitalPinToBitMask(pin); uint8_t port = digitalPinToPort(pin); volatile uint8_t *out; if (port == NOT_A_PIN) return; out = portOutputRegister(port); if (val == LOW) { *out &= ~bit; } else { *out |= bit; } } Tornando a digitalWrite
- 26. if (val == LOW) { *out &= ~bit; } else { *out |= bit; } Tornando a digitalWrite Mette un bit della porta a 1 out indirizzo di PORTB bit bitmask
- 27. Mettere un bit a 0 Senza toccare gli altri Data Mask Result (bit 5)
- 28. Invertire la maschera Complemento a 1 OR mask AND mask
- 29. if (val == LOW) { *out &= ~bit; } else { *out |= bit; } Tornando a digitalWrite Mette un bit della porta a 0 & AND bitwise in C ~ NOT bitwise in C
- 31. Uscita digitale (in teoria...)
- 32. Uscita digitale (un po’ più realistica)
- 33. Impostare la direzione del pin Vale per gli AVR void setup() { pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT); } ● DDR: data direction register ● DDRB bit 5 = ingresso / uscita ● DDR si usa come PORT
- 34. Next time... Stay tuned! Comandare il LED direttamente Macro dietro le quinte Ma davvero conviene l'assembly? Ottimizzazioni