Как сделать какую-нибудь многозадачность на ардуино?

Question

[Lexluter20]

Здравствуйте, есть шаговый двигатель, который крутится, пока ультразвуковой датчик расстояния не определит что объект ближе чем на 35 см.

int wait_kolesa = 1;
    digitalWrite(direction, HIGH);
    digitalWrite(direction2, LOW);
    for(int i=0; i<8000; i++){
      digitalWrite(trigPin1, LOW); 
      delayMicroseconds(2); 
      digitalWrite(trigPin1, HIGH); 
      delayMicroseconds(10); 
      digitalWrite(trigPin1, LOW); 
      duration1 = pulseIn(echoPin1, HIGH); 
      cm1 = duration1 / 58;
      if(cm1 <= 35){
        delay(2000);                                                   
      }
      digitalWrite(step, LOW);
      digitalWrite(step2, LOW); // Подаем логическую 1 на вывод STEP драйвера, чтобы двигатель сделал шаг.
      delay(wait_kolesa);                 // Задержка времени
      digitalWrite(step, HIGH);
      digitalWrite(step2, HIGH);// Подаем логический 0 на вывод STEP драйвера, после этого драйвер будет ожидать новую 1, чтобы сделать еще 1 шаг.
      delay(wait_kolesa);
    }

(код вырван из контекста)

Из-за того, что в цикле, где шагает двигатель, происходит каждые 2 миллисекунды расчёт расстояния ультразвукового датчика это очень тормозит вращение.
Что можете подсказать?

Answer 1

[Николай Китаев]

В своем устройстве я просто понаставил много Ардуинок Про Микро (3 шт). Они маленькие и дешевые (как Нано, только лучше), и по сути получился многоядерный процессор. Информация ходит только в одну сторону, от вспомогательных к основной (Арду Мега 2560), но можно и в обе стороны и между собой, так как все присоединены к IIC основного контроллера.

Answer 2

[Dmitrii]

В Ардуино всего одно физическое ядро, поэтому вычислять в параллель у вас не выйдет. Единственное решение - переложить часть задач на переферию. Например, если значения из датчика отправляются на АЦП, то можно настроить прерывания и забирать данные когда удобно. Классический delay тоже лучше реализовать через таймер, ибо стандартный delay просто заставляет процессор ждать, вместо вычислений/других полезных действий

Comments

[Lexluter20]

Спасибо, про delay yeild и тд прочитал, то есть аналоги псевдо-многозадачности, но как в моем случае лучше поступить?
По идеи мне не обязательно нужен ультразвуковой датчик, мне нужен датчик который поймёт что впереди объект на расстоянии 45 см, допустим, и шаговый остановился, как концевик.

[Dmitrii]

Lexluter20, тут вопрос как вы опрашивает датчик и как общаетесь с мотором. Многозадачность будет, можно взять, например, FreeRTOS, а вот многопоточности взяться неоткуда. Я видел как люди даже STLные корутины зачем-то запихивали в микроконтроллер.

В вашем случае самая большая беда - delay. Поищите delay на millis или на таймерах и найдете

[Dmitrii]

Lexluter20, Кстати, если это шаговый мотор, то вы очень точно можете задавать его перемещение (сделать 20-30 шагов), соответственно, очень точно можно определить расстояние. Двигайтесь по какому-нибудь хитрому (или не очень закону): осталось 30 см до цели? сделаем половину - 15 см, затем измерим, чтобы перепроверить свои расчеты и фактичекое расстояние и т.д.

[Николай Китаев]

Оказалось, что Ардуино сильно тормозит на некоторых командах. Ну например, на обработке данных по UART порту. А команда измерения интервала времени между импульсами pulseIn() вообще может остановить работу контроллера. Вот на этом мы и споткнулись.

Потому решение поставить Арду на работу с GPS (UART) и общаться только по I2C несколько спасают ситуацию.

Аналогично с АЦП. Аналогично с замером ширины импульсов ШИМ - два раза не прислал данных, ушел в задумчивость, получит сигнал от какого нибудь контроллера на перезагрузку. Чем не многоядерность и распараллеливание задач?

Основному контроллеру оставили только общение по I2C с периферией и запись на SD. Полученная скорость записи данных нас устроила, возможные пропуски данных - обычное дело, сбойные участки обрабатываются математикой потом, на постобработке.

Answer 3

[Wataru]

Можно поменять логику. Включили мотор и постоянно меряете расстояние. Как домеряли до 35см - остановились.

Можно перед циклом один раз померять - решить, а надо ли вообще мотор включать. Внутри, чтоб электричество зря не жечь, можно даже между вычислениями расстояния сколько-то спать. Смотрите там из расстояния - если оно сильно больше 35 - спите подольше.

Comments

[Lexluter20]

Спасибо. А как запустить их параллельно? Логика вращения двигателей в коде, в выполнении шаг за шагом в цикле

digitalWrite(step, LOW);
      digitalWrite(step2, LOW); // Подаем логическую 1 на вывод STEP драйвера, чтобы двигатель сделал шаг.
      delay(wait_kolesa);                 // Задержка времени
      digitalWrite(step, HIGH);
      digitalWrite(step2, HIGH);// Подаем логический 0 на вывод STEP драйвера, после этого драйвер будет ожидать новую 1, чтобы сделать еще 1 шаг.
      delay(wait_kolesa);

что-то не совсем понимаю как одновременно измерять и вращать.

[Wataru]

Lexluter20, Т.е. надо каждую мс что-то писать, чтобы двигатель сработал?

Ну тогда чуть по-другому делайте. Вы вот в этот последний delay(wait_kolesa) и засуньте всю логику измерения. Она сколько занимает? 12 мкс? Ну вот после нее делайте delay на оставшиеся 988мкс. С точки зрения регистров для двигателя это все тот же delay(wait_kolesa). Но измерения происходят на каждом шаге.

Answer 4

[Borys Latysh]

Хорошо себя показал запуск нескольких потоков.
Но я это на Arduino Zero (SAMD21) применил. На Arduino UNO (Atmel 328) с потоками и многозадачностью сильно не разгонишься.
Есть и другие несколько подходов, но они (в моем случае) оказались не удобны.

Answer 5

[Lexluter20]

В итоге решения не нашёл, задержка в работе у ультразвукового датчика слишком большая...