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2022年2月 2日 (水)

digitalWriteの秘密をもうちょっと

toneパルスの異常 もうちょっと掘り下げて
Arduino-UNOでtone()の挙動を調べる

もうちょっとお付き合いを・・・
digitalWrite」にはお節介な機能があるぞっと
記しましたが、そのお節介を外したらどれだけ
速くなるかをArduino UNOで試してみました。

 お節介その1:ポート番号のチェック
        ちゃんとした番号以外は除外
 お節介その2:PWMに割り当てられたポートは
        PWM出力を止めてからポートの操作

この順番でH/Lのパルスを2回づつ出力します。
 ch1 2:PD2 SBI、CBI命令を使って最高速で
 ch2 8:PB0 digitalWriteで非PWMポート
 ch3 3:PD3 digitalWriteでPWMポート
 ch4 9:PB1 お節介削除ルーチンで

Aa1_20220202092601

使ったスケッチ↓です。

/***** 簡易デジタル出力     *****/
// ポート番号のチェックなしに
// PWMの停止処理なしに
void digWr(uint8_t pin, uint8_t val) {
uint8_t bit = digitalPinToBitMask(pin); // ビット位置
uint8_t port = digitalPinToPort(pin); // ポート番号
volatile uint8_t *out;
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
}
/***** SETUP *****/
void setup() {
pinMode(8, OUTPUT); // 8:PB0
pinMode(9, OUTPUT); // 9:PB1 OC1A PWMポート
pinMode(3, OUTPUT); // 3:PD3 OC2B PWMポート
pinMode(2, OUTPUT); // 2:PD2
}
/***** LOOP *****/
void loop() {
while(1){
PORTD |= (1 << PD2); // PD2 H SBI
PORTD &= ~(1 << PD2); // L CBI
PORTD |= (1 << PD2);
PORTD &= ~(1 << PD2);
digitalWrite(8, HIGH); // PB0 非PWM
digitalWrite(8, LOW);
digitalWrite(8, HIGH);
digitalWrite(8, LOW);
digitalWrite(3, HIGH); // PD3 PWM OC2B
digitalWrite(3, LOW);
digitalWrite(3, HIGH);
digitalWrite(3, LOW);
digWr(9, HIGH); // PB1 簡易出力で
digWr(9, LOW);
digWr(9, HIGH);
digWr(9, LOW);
}
};

波形、2パルスのよりこっち↓のほうが見やすいかな。
Aa2_20220202094201
パルス幅はオシロのリードアウト機能を使っていますんで、
多少の誤差は生じます。

ch1に出ているパルスが、「SBI」「CBI」命令による
最高速のビット操作です。 2クロックで実行。
しかし、I/Oアドレス0x00~0x1Fの範囲にしか使えません。

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