toneパルスの異常 もうちょっと掘り下げて

toneパルスの異常は、「ポートの直叩き」で出現しました。
ArduinoのI/O処理で一般的に使われる「digitalWrite」では
これが回避されて、異常パルスは出現しません。

まずは、digitalWriteの中を見てみます。
　　（ソースはwiring_digital.cの中にあります）

void digitalWrite(uint8_t pin, uint8_t val) {
  uint8_t timer = digitalPinToTimer(pin);     // PWM出力で使ってる？
  uint8_t bit   = digitalPinToBitMask(pin);   // ビット位置
  uint8_t port  = digitalPinToPort(pin);      // ポート番号
  volatile uint8_t *out;
    if (port == NOT_A_PIN) return;                // ポート間違っている
    if (timer != NOT_ON_TIMER) turnOffPWM(timer); // PWM出力オフ
    out = portOutputRegister(port);     // 出力レジスタアドレス
    uint8_t oldSREG = SREG;        // SREG(割り込みの状態)をセーブ 
    cli();                         // いったん割り込み禁止に
    if (val == LOW)  *out &= ~bit; // 出力ピンをLに
    else             *out |=  bit; // Hに
    SREG = oldSREG;                // SREG復帰
}

出力ポートを操作する「*out &= ~bit」「*out |= bit」の
直前、「cli()」で割り込み禁止状態にしています。
この手順があるから、割り込みで操作されるtone()のポートと
重なっても、異常パルスが出てこないわけです。

digitalWriteを使うと「時間がかかる」「遅くなる」のは、
その中でこんな処理がされているからです。
ポートへのH/L出力だけでもこんな「ポカよけ」機能が入っ
てるわけです。

また。PWM出力と重なっているポートは、ポート出力の前に
PWMをオフにしてからという処理が入っています。
ということは、PWMに使われるポートとPWMとは無関係な
ポートでは出力時間に差が出てきそうです。

ポート D8とポート D9(PWMで使われる)を確かめてみました。

// digitalWriteはPWMポートだと遅くなるのか？
/*****  SETUP   *****/
void setup() {
    pinMode(8, OUTPUT);    // 8:PB0
    pinMode(9, OUTPUT);    // 9:PB1 OC1A PWMポート
}
/*****  LOOP   *****/
void loop() {
bool x = LOW;
    while(1){
      digitalWrite(8,  x);
      digitalWrite(8, !x);
      digitalWrite(8,  x);
      digitalWrite(9,  x);  // PWMポート
      digitalWrite(9, !x);
      digitalWrite(9,  x);
      x = !x;
    }
};

ch1がD8で非PWMポート。 ch2がD9でPWMポートです。

PWMポートであるD9のほうが0.5usほど遅く処理されている
のが見えています。

ポートをH/Lしたいだけなのにこんなお節介。
ほんとに必要でしょうか？
こんなのに慣れてしまうと「裸のマイコン」が使えなく
なってしまいますぜ。

※参
・Arduinoのタイマー処理

※追記
PWM出力をオフする『turnOffPWM(timer)』を調べてみたら、
switch文でタイマー番号を区分して、それぞれの出力をオフする
処理を切り替えています。
ということは、ポート番号で微妙に処理時間が変わるかもしれない
ということで、「ポートD3」も入れてみました。
こんな結果です。
 

D8が非PWMポート、D9とD3がPWMポートで、
D3のほうがswitch文の後に位置しています。

digitalWrite にこんな秘密があったとは・・・