служба времени Arduino

Olej · 2018-03-21 21:25:55

Вот любопытные вещи относительно хронометража в Arduino:

При использовании millis() нужно помнить об одной особенности - millis() "тикает" не равномерно.
Возвращаемое значение увеличивается на единицу каждые 1024 мсек. Затем, когда миллис отстанет на 1 мсек, она "подводится" на единицу, т.е. возвращаемое значение перескакивает через один.
При измерении длительных интервалов это не страшно, но при интервалах в несколько мсек это заметно.

Так же (время системного тика чуть меньше 1mc) имеет место во всех процессорных семействах и всех операционных системах (или средах выполнения). Но это в точности соответствует представлениям реального времени и требованиям стандарта POSIX 1003b для реального времени: "фактические значения временных интервалов может быть сколь угодно больше заказанных, но никогда не может оказаться меньше". Или то же самое: единица шкалы измерения времени (1мс.) может быть меньше, но не смеет быть больше.
В вашем изложении период 1mc фактически соответствует 0,9765625mks. Тогда процесс коррекции millis() строго детерминированный, и можно точно вычислить период, с которым ошибка millis() будет накапливать 1ms и будет подлежать коррекции.

Olej · 2018-03-21 21:27:21

В связи с чем сделал такое тестовое приложение:

#include <stdio.h>
int serial_fputchar( const char ch, FILE *stream ) { Serial.write( ch ); return ch; }
static FILE *serial_stream = fdevopen( serial_fputchar, NULL );

void setup() {
  stdout = serial_stream;
  Serial.begin( 115200 ); 
}

void loop() {
  while( !Serial.available() );
  unsigned len = 0;
  while( Serial.available() ) {
    int r = Serial.read();
    if( r >= '0' && r <='9' ) 
      len = len * 10 + ( r - '0' );
    delay( 1 );
  }
  Serial.println( len, DEC );
  printf( "вычисление... ожидайте...\n" );
  unsigned long *prev = new unsigned long [ len ],
                *next = new unsigned long [ len ];
  int i = 0;
  do {
    prev[ i ] = millis();
    while( prev[ i ] == ( next[ i ] = millis() ) );
    if( next[ i ] - prev[ i ] > 1 ) i++;
  } while( i < len );
  for( i = 0; i < len; i++ ) {
    printf( "%lu:%lu:%2u", prev[ i ], next[ i ], i ? prev[ i ] - prev[ i - 1 ] : 0 );    
    printf( "%s", ( 9 == ( i % 10 ) ) ? "\n" : " | " );
  }
  printf( "\n" );
  delete [] prev;
  delete [] next;  
}

Olej · 2018-03-21 21:28:21

Olej пише:

В связи с чем сделал такое тестовое приложение:

А вот как оно выполняется:
file.php?id=2900

Остання редакція Olej (2018-03-22 00:15:03)

Olej · 2018-03-22 00:23:56

Интересный вопрос: продолжительность пустого цикла опроса loop()?
Часто пишут: что мы, мол, точно не знаем задержек повторения loop() ... поэтому сложно судить ... о скважности, например delay() ...

Проверяем!

void setup() {
  Serial.begin( 115200 ); 
}

unsigned long rep, i, s1, s2, prev, next;
bool cont = true; 

void loop() {
  if( cont ) {                       // ввод числа повторений
    while( !Serial.available() );
    rep = 0;
    while( Serial.available() ) {
      int r = Serial.read();
      if( r >= '0' && r <='9' ) 
        rep = rep * 10 + ( r - '0' );
      delay( 3 );
    }
    cont = false;
    s1 = s2 = prev = next = i = 0;
  }    
  next = micros();
  if( i <= rep ) {                     // посчёт задержек
    if( i > 0 ) {
      uint32_t inter = next - prev;
      s1 += inter;
      s2 += inter * inter; 
    }
    i++;
  }
  prev = next;
  if( i == rep + 1 ) {                 // вычисление результатов
    Serial.print( i - 1, DEC );
    Serial.print( " : " );  
    double m = (double)s1 / rep,
           d = (double)s2 / rep - m * m;
    Serial.print( m, 2 );
    Serial.print( " +/-" );
    Serial.println( sqrt( d ) ); 
    cont = true;
  }
}

В итоге имеем:
file.php?id=2901
Итог:
- период повторения "пустых" loop() в среднем 17.61 мкс.
- со среднеквадратичным разбросом (СКО) 2.09 мкс. (11.87% от среднего)

Остання редакція Olej (2018-03-22 00:27:33)

Kaka · 2018-03-22 11:36:54

Olej пише:

время системного тика чуть меньше 1mc

Поделись телефоном дилера. Тоже хочу эту траву попробовать.

Kaka · 2018-03-22 11:42:57

Olej пише:

- период повторения "пустых" loop() в среднем 17.61 мкс.

А если бы ты туда ко всему ещё и delay впихнул, то время было бы ещё больше.

Частота вызова пустого loop - 1.136МГц, стало быть период - 880 наносекунд.

Источник - http://arduino.ru/forum/programmirovanie/chastota-vyzovov-loop

Остання редакція Kaka (2018-03-22 11:55:31)

Olej · 2018-03-22 12:09:13

Kaka пише:

Olej пише:
время системного тика чуть меньше 1mc
Поделись телефоном дилера. Тоже хочу эту траву попробовать.

Попробуй ... если годишься хоть что-то в этом понимать

Посмотрим что ты за Сухов...

Вот тебе телефон дилера - http://arduino.ru/forum/programmirovani … ent-354224:

Возвращаемое значение увеличивается на единицу каждые 1024 мсек. Затем, когда миллис отстанет на 1 мсек, она "подводится" на единицу, т.е. возвращаемое значение перескакивает через один.

Разницу между 1024 и 1000 уловишь?
+ фактический результат теста выше - где хорошо видно неравномерный инкремент последовательных millis(): на 1, но иногда, каждый 42-43-й раз, на 2.

Остання редакція Olej (2018-03-22 12:11:16)

Olej · 2018-03-22 12:25:09

Kaka пише:

Olej пише:
- период повторения "пустых" loop() в среднем 17.61 мкс.
А если бы ты туда ко всему ещё и delay впихнул, то время было бы ещё больше.

При чём здесь delay(), если интерес состоял именно в максимальной частоте loop(), которая в слабеньком Arduino совсем не так высока, и часто недостаточная в реальной обработке уже в звуковом диапазоне. Т.е. частота "быстрого" цикла без пассивных ожиданий и активно нагружающих операций в цикле.

Kaka пише:

Частота вызова пустого loop - 1.136МГц, стало быть период - 880 наносекунд.
Источник - http://arduino.ru/forum/programmirovanie/chastota-vyzovov-loop

Если бы ты читал до конца то, на что ссылаешься ... да ещё давал себе труд понимать то, что читаешь - то заметил бы такую простую вещь, что "стало быть" - это при запрещённых прерываниях процессора, когда служба времени не работает и недоступна для использования - это граничный режим, который на практике никому и никогда не понадобится.
P.S. Хотя ссылка сама по себе интересная ... дальше там, а не с начала - я её как-то пропустил.

Остання редакція Olej (2018-03-22 12:26:43)

Olej · 2018-03-22 13:17:09

Olej пише:

P.S. Хотя ссылка сама по себе интересная ... дальше там, а не с начала - я её как-то пропустил.

Там же показывают как loop() встраивает в функцию main() Arduino IDE:

for (;;) {
	loop();
	if (serialEventRun) serialEventRun();
}

Вот то обслуживание ("системное"), которое за: if (serialEventRun) serialEventRun(); и тем, что может оттуда вызываться по цепочке, и добавляет к периоду тупого вызова loop() в цикле.
Там же, кстати, утверждается:

Предлагаю автору провести эксперимент с таким циклом:
while (1) {
	loop();
	if (serialEventRun) serialEventRun();
}
и убедиться, что цикл выполняется в 4 раза быстрее.

Если это действительно так (мне в облом это проверять), то это полный идиотизм ... кого? компилятора AVR? разработчиков IDE? и т.д.

Kaka · 2018-03-22 15:09:16

Olej пише:

это при запрещённых прерываниях процессора,

А теперь возьми примпер оттуда, убери запрет прерываний и получи свои 17,6 мкс, бла-блабол.

Kaka · 2018-03-22 15:10:49

Olej пише:

Разницу между 1024 и 1000 уловишь?

А ты разницу между системным тиком и тиком миллис уловишь? Или тебе это всё едино?

Olej · 2018-03-22 15:18:37

Kaka пише:

Olej пише:
это при запрещённых прерываниях процессора,
А теперь возьми примпер оттуда, убери запрет прерываний и получи свои 17,6 мкс, бла-блабол.

А вот это значение, в реальной работе, с разрешёнными прерываниями и хотелось получить.
Только это ещё вопрос: получится или нет "свои 17,6 мкс" или нет? Потому как в их примере это можно только осциллографом видеть ... а мне такие эксперименты проделывать в облом. А я себе определял выше "свои 17,6 мкс" чисто программным путём, без шнурков и обвязки.

Так что про "возьми примпер оттуда" - это как-раз и есть бла-бла-бла: языком оно совсем просто ворочать, не камни, чай
Так-то вот как-то ... , примпер.

Остання редакція Olej (2018-03-22 15:19:08)

Olej · 2018-03-22 15:40:56

Kaka пише:

Olej пише:
Разницу между 1024 и 1000 уловишь?
А ты разницу между системным тиком и тиком миллис уловишь? Или тебе это всё едино?

В AVR обычно и в Arduino в частности таймер настроен на системный тик как-раз по 1024-й микросекунде (если не лазить к таймеру руками).
Что такое за термин "тик миллис" - это только ты один такие страшные слова знаешь. Но millis() как-раз и считает 1.024мс интервалы, и именно из-за этого отстаёт от течения физического времени, и его приходится корректировать, каждые 42/43 отсчёта millis() инкрементируется не на 1, а на 2. Это по дефаулту, хотя детальные параметры коррекции можно перенастроить (но вряд ли стоит это делать). А соотношение вот тех 42 и 43 в последовательности корректировок они выбрали, чтобы моделировать некоторое дробное приближение 42.xxx.

А если тебе как-то по-другому это известно, так изложи ... с ссылками на источники и аргументами, а не бла-бла-бла:

Дабы глупость каждого была видна.

Остання редакція Olej (2018-03-24 11:08:59)

Kaka · 2018-03-22 16:52:30

Olej пише:

а мне такие эксперименты проделывать в облом

Так ты определись - или делай, или не болтай. Не пахнет там никакими 17,6 мкс и близко. Это твои тормоза. Так что измерял ты не скорость вызовов loop, а скорость твоих тормозов.

Kaka · 2018-03-22 16:54:17

Olej пише:

В AVR обычно и в Arduino в частности таймер настроен на системный тик как-раз по 1024-й микросекунде (если не лазить к таймеру руками).

Ты идиот? Частота в ардуино 16МГц, значит системный тик - 1/16 микросекунды. Не знаю, какие тебе нужны источники и пруфы, чтобы из частоты период получить, ну почитай учебник для 6-го класса.

Остання редакція Kaka (2018-03-22 16:55:49)

Olej · 2018-03-22 16:58:19

Kaka пише:

Olej пише:
В AVR обычно и в Arduino в частности таймер настроен на системный тик как-раз по 1024-й микросекунде (если не лазить к таймеру руками).
Ты идиот? Частота в ардуино 16МГц, значит системный тик - 1/16 микросекунды.

Идиот - это ты, дружище.
А 1/16 микросекунды - это период частоты процессора, к системному тику никакого прямого отношения не имеет ... хотя системный тик и формируется из этой частоты.
Это только у недоумков-самоделкиных, безграмотных радиолюбителей - что частота процессора, что системный тик ... и всё по хер.

Kaka · 2018-03-22 17:00:07

Понятно. Диагноз ясен. Вопрос закрыт.

Olej · 2018-03-22 17:02:44

Kaka пише:

Понятно. Диагноз ясен. Вопрос закрыт.

Вот и я подумал, что с самонадеянным ... радиомонтажником обсуждать дальше не стану.

Olej · 2018-03-24 11:36:42

Kaka пише:

Так что измерял ты не скорость вызовов loop, а скорость твоих тормозов.

В принципе, да.
За счёт очень длинных (в сравнении с тактовой частотой) операций процессора +=, * + очень короткой задержки сверх цикла loop(), даже влияние 2-3 операций уже длиннее 1-го цикла loop(). Но это можно компенсировать, сделав калибровку на выполнение точно тех же операций (не заисанных в коде по-другому), но во внутреннем пустом цикле не выходя за пределы 1-го прохода цикла loop().
Как-то вот так, например:

void setup() {
  Serial.begin( 115200 ); 
}

unsigned long rep, i, s1, prev, next;
bool cont = true; 

#define step()                    \
  next = micros();                \
  if( i++ > 0 )                   \
    s1 += (next - prev);          \
  prev = next;

void loop() {
  if( cont ) {                      // ввод числа повторений
    while( !Serial.available() );
    rep = 0;
    while( Serial.available() ) {
      int r = Serial.read();
      if( r >= '0' && r <='9' ) 
        rep = rep * 10 + ( r - '0' );
      delay( 3 );
    }
    cont = false;
    s1 = i = 0;
  }  
  step();                           // интервал в loop 
  if( i > rep ) {                   // вычисление результатов
    double m = (double)s1 / rep;
    s1 = i = 0;
  loop: step();                     // интервал во внутреннем цикле
    if( i <= rep ) goto loop;    
    double c = (double)s1 / rep;
    Serial.print( rep, DEC );
    Serial.print( " : " ); 
    Serial.print( m, 3 ); 
    Serial.print( " - " ); 
    Serial.print( c, 3 ); 
    Serial.print( " = " ); 
    Serial.println( m - c, 3 );     
    cont = true;
  }
}

В результате будет как-то так:

100 : 9.960 - 9.640 = 0.320
1000 : 9.992 - 9.684 = 0.308
10000 : 9.998 - 9.684 = 0.314
100000 : 9.998 - 9.684 = 0.314
1000000 : 9.998 - 9.684 = 0.315

1. видно хорошую сходимость в зависимости от числа усреднения
2. может, чуть заниженный итог из-за одной "лишней" операции goto (для цикла использовать for() и while() не хотелось, там зависимоть от того как компилятор распорядится, и вносимые искажения там ещё больше ... проверено)
3. дополнительная задержка, вносимая в цикл loop() исполняющей системой Arduino исчезающе мала, меньше 1мкс ... неважно сколько там точно.

P.S. (Это что не лазить и не смотреть период осциллографом... Хотя с осциллографом тоже есть вопрос: в цикле loop() должна быть хотя бы одна операция вывода ... даже если её записать операцией AVR как PIND |= (1 << 3); - без промежуточного вызова функций Arduino)

Olej · 2018-03-24 11:49:57

Olej пише:

3. дополнительная задержка, вносимая в цикл loop() исполняющей системой Arduino исчезающе мала, меньше 1мкс ... неважно сколько там точно.

Это хорошая новость (для меня ). Потому что она опровергает описываемые на разных форумах Arduino утверждения о том, что простейший пример генерации меандра не будет иметь скважности 2:

void loop()
{
  digitalWrite( ledPin, HIGH );  
  delay( 1 );   
  digitalWrite( ledPin, LOW );
  delay( 1 );
}

Так что стоило повозиться с тестированием, чтобы лишний раз самому убедиться, что разговоры по дополнительные задержки, вносимые к циклу loop() - это пустое: цикл - он и в Африке цикл.

Kaka · 2018-03-26 20:32:09

Olej пише:

Так что стоило повозиться с тестированием,

Достаточно было почитать тему по той ссылке, что я давал. Там есть этот пример с осциллограммой.

Olej · 2018-03-26 21:09:29

Kaka пише:

Olej пише:
Так что стоило повозиться с тестированием,
Достаточно было почитать тему по той ссылке, что я давал. Там есть этот пример с осциллограммой.

Во-первых, я всё сразу читал. Во-вторых, там пример с осциллографом - тоже с логическим дефектом. В-третьих, мне не хочется возиться с осциллографом.

Kaka · 2018-03-27 08:41:04

Olej пише:

В-третьих, мне не хочется возиться с осциллографом.

Ну, как писал Высоцкий: "Стукнул раз - специалист - видно по нему!

Olej · 2018-03-27 09:50:44

Kaka пише:

Olej пише:
В-третьих, мне не хочется возиться с осциллографом.
Ну, как писал Высоцкий: "Стукнул раз - специалист - видно по нему!

Я не понимаю что вас так развеселило? Я написал же как и почему способ аппаратного определения, с помощью осциллографа, тоже порочный логически: он будет давать заниженные значения частоты, или затянутый период одного цикла loop().
Хотя сама цифра длины периода и не так важна (разве любопытства ради). Если она мала (800нс или 300нс - не важно) то:
- рассыпается миф, пересказываемый во многих обсуждениях об Arduino, что цикли с 2-мя delay( 1 ) (и любыми другими delay()) будет иметь скважность не 2 ... т.е. что loop() ещё что-то куда-то добавляет;
- можно спокойно не учитывать какие бы ни было задержки, вносимые частями исполняющей системой, прикомпилируемой IDE;
- хотя можно, понятности и точности ради, вообще исключить из исполнимого скетча функции setup() и loop(), прописав туда собственную функцию main():

int main() {
    Serial.begin( 9600 ); 
    Serial.println( "++" ); 
}

- IDE замечательно, без ругани компилирует такой код (загружает и выполняет) ... хотя какие-то операции инициализации в библиотеках при этом выпадают из выполнения, есть некоторые отличия в поведении.

Остання редакція Olej (2018-03-27 09:51:22)

Kaka · 2018-03-27 20:38:03

Olej пише:

рассыпается миф

Так там в теме именно так вопрос и ставился - проверить это. Проверили. Скважность, конечно не ровно 2, но близко к тому. Читать надо.

Форум arduino.ua

#1 2018-03-21 21:25:55

служба времени Arduino

#2 2018-03-21 21:27:21

Re: служба времени Arduino

#3 2018-03-21 21:28:21

Re: служба времени Arduino

#4 2018-03-22 00:23:56

Re: служба времени Arduino

#5 2018-03-22 11:36:54

Re: служба времени Arduino

#6 2018-03-22 11:42:57

Re: служба времени Arduino

#7 2018-03-22 12:09:13

Re: служба времени Arduino

#8 2018-03-22 12:25:09

Re: служба времени Arduino

#9 2018-03-22 13:17:09

Re: служба времени Arduino

#10 2018-03-22 15:09:16

Re: служба времени Arduino

#11 2018-03-22 15:10:49

Re: служба времени Arduino

#12 2018-03-22 15:18:37

Re: служба времени Arduino

#13 2018-03-22 15:40:56

Re: служба времени Arduino

#14 2018-03-22 16:52:30

Re: служба времени Arduino

#15 2018-03-22 16:54:17

Re: служба времени Arduino

#16 2018-03-22 16:58:19

Re: служба времени Arduino

#17 2018-03-22 17:00:07

Re: служба времени Arduino

#18 2018-03-22 17:02:44

Re: служба времени Arduino

#19 2018-03-24 11:36:42

Re: служба времени Arduino

#20 2018-03-24 11:49:57

Re: служба времени Arduino

#21 2018-03-26 20:32:09

Re: служба времени Arduino

#22 2018-03-26 21:09:29

Re: служба времени Arduino

#23 2018-03-27 08:41:04

Re: служба времени Arduino

#24 2018-03-27 09:50:44

Re: служба времени Arduino

#25 2018-03-27 20:38:03

Re: служба времени Arduino

Швидке повідомлення

Підвал форуму