Arduino digitalWrite() 반응속도

01. Basics_Blink 예제

 

Blink | Arduino

Blink

Blink 예제 프로젝트는 아두이노 보드 외부에 LED 를 연결하여 깜빡이는 것을 보기 위한 예제이다.

// the setup function runs once when you press reset or power the board
void setup() {
  // initialize digital pin LED_BUILTIN as an output.
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

// the loop function runs over and over again forever
void loop() {
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
  delay(1000);                       // wait for a second
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);    // turn the LED off by making the voltage LOW
  delay(1000);                       // wait for a second
}

pinMode() 를 사용하여 어떤 핀을 LED 에 연결할 것인지 결정한다.

여기서는 LED_BUILTIN 을 OUTPUT 으로 사용하겠다고 정의하였다.

 

LED_BUILTIN 은 어디에 정의 되어있느냐??

C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\arduino\avr\variants\mega\pins_arduino.h 에 정의되어 있다. 

LED_BUILTIN 은 핀번호 13번으로 정의되어 있는데 읽기전용이라 수정이 불가능하다.

만약 핀번호를 바꾸고 싶다면 핀번호를 다시 정의해서 사용하는게 좋겠다.

#define LED_BUILTIN 12

// the setup function runs once when you press reset or power the board
void setup() {
  // initialize digital pin LED_BUILTIN as an output.
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

12번 핀에 LED 를 연결하면 깜빡이는 것을 볼 수 있다.

 

 

 

digitalWrite() 의 반응속도는 어느정도일까?

 

delay() 가 없이 digitalWrite() 만 사용할 경우 얼마나 빨리 값을 변화시킬 수 있을까??

그래서 한번 실험을 해보았다.

 

// the setup function runs once when you press reset or power the board
void setup() {
  // initialize digital pin LED_BUILTIN as an output.
  pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}

// the loop function runs over and over again forever
void loop() {
  digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);   // turn the LED on (HIGH is the voltage level)
  //delay(1000);                       // wait for a second
  digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);    // turn the LED off by making the voltage LOW
  //delay(1000);                       // wait for a second
}

Oscilloscope 로 확인해보자.

 

digitalWrite() 실행시간 = 5.5 us 

 

clock frequency = 16 Mhz ( 62.5 ns )

5.5 us / 62.5 ns = 88 개

 

digitalWrite() 를 처리하기 위해 88 개의 명령을 처리하는 시간이 필요하다.

digitalWrite() 를 사용하여 delay() 없이 사용했을때 최대 180Khz pulse 를 생성 가능하다. 

또한 중간중간 interrupt 처리등으로 5.5 us 보다 길어질 때도 있다.

 

Microchip Studio - digitalWrite() 정의 

 

궁금해서 digitalWrite() 정의를 찾아보았다.

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 the pin that support PWM output, we need to turn it off
// before doing a digital write.
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;
}

이런저런 일들을 처리한다고 88 cycle 이 필요한가보다.......