Gibt es in einer Bibliothek mit gemeinsamen Funktionen (Instruction Set ----> High Level Program) Informationen darüber, wie viele Taktzyklen sie verwenden?

Im Allgemeinen wird jede in C geschriebene Bibliothek wahrscheinlich keine Informationen darüber haben, wie viele Taktzyklen benötigt werden, um eine Funktion auszuführen. Der Grund dafür ist, dass es von Ihren Compiler-Optimierungseinstellungen abhängt und welchen Compiler Sie verwenden.

Normalerweise können Sie nur anhand des Quellcodes erkennen, wie lange etwas dauern wird, wenn Sie sich die Assemblersprache ansehen. Und nur dann, indem Sie das Timing für jede Anweisung im Datenblatt nachschlagen.

Ich glaube, dass die Arduino-Boards die Atmel AVR-Prozessoren verwenden. In diesem Fall können Sie Atmel Studio verwenden, um den Code für jede Bibliotheksfunktion zu simulieren. Der Simulator zählt die verstrichene Zeit der Simulation.

Setzen Sie einfach einen Haltepunkt vor und nach dem Code, den Sie timen möchten. Führen Sie den Code bis zum ersten Haltepunkt aus und notieren Sie die Zeit. Laufen Sie dann zum zweiten Haltepunkt und überprüfen Sie die Zeit. Der Unterschied zwischen diesen beiden Zeiten ist das, was Sie messen möchten.

Der serielle Empfang und die PWM-Erzeugung laufen tatsächlich ohne CPU-Beteiligung parallel, da Ihr Chip wahrscheinlich über dedizierte Hardware für diese beiden Funktionen verfügt. Die CPU muss nur das PWM-Tastverhältnis anpassen, wenn es sich ändern muss, und ein Zeichen nehmen, sobald der Empfangspuffer voll ist.

Auch in Bezug auf die 9 Bits: Wenn Ihr UART ein 9-Bit-Wort unterstützt, beträgt Ihre Gesamtzahl von Bits 9 Datenbits plus ein Start- und Stoppbit, also 11 Bits pro Wert. Wenn Ihr UART nur 8 Bit unterstützt, müssen Sie zwei Bytes senden, für insgesamt 20 Bitzeiten, wenn Sie die Start- und Stoppbits einbeziehen.

Beachten Sie, dass die Zeit, die zum Senden eines Bytes benötigt wird, ohne Simulation nur anhand der Baudrate grob bestimmt werden kann. Beispielsweise dauert eine Rate von 9600 bps (10 Bits)/(9600 Bits pro Sekunde) = 1,04 ms pro Byte (beim Senden mit 8 Datenbits, 1 Startbit, 1 Stoppbit). Da Sie nur einmal alle 10 ms aktualisieren müssen, wären sogar 9600 bps (was ziemlich langsam ist) mehr als ausreichend.

Selbst bei einem RISC-Prozessor wie diesem, bei dem alle Befehle die gleiche Anzahl von Zyklen benötigen, wird es schwierig, wenn nicht unmöglich sein, die genaue Anzahl von Zyklen (und somit Zeit) einer gegebenen Bibliotheksroutine zu bestimmen. Insbesondere wenn man bedenkt, dass jede bedingte Entscheidung innerhalb jedes Bibliotheksaufrufs mehr oder weniger Anweisungen (und Zeit) in den Ausführungspfad einbringen kann. Wenn Sie mit einem vollständigen Debugger- und Simulationssystem arbeiten würden (das Atmel möglicherweise zu einem Preis anbietet), wäre es dann möglich, Haltepunkte zu setzen und das genaue Timing für jeden möglichen Fall jeder Routine zu messen. Aber ich vermute, es wäre frustrierend, es sei denn, die Bibliotheksfunktionen wären so konzipiert, dass alle Fälle zum gleichen Timing führten.

Wenn ich Sie wäre und diese Bedenken hätte, würde ich daher ein Oszilloskop mit mindestens doppelter Trace- und Trigger-Fähigkeit verwenden, um Timing und Synchronisation auf deterministischere Weise zu testen. Das heißt, ich kann eine beliebige Anzahl von Testsequenzen starten und verschiedene digitale Pins umschalten, um den Ausgangszustand zu ändern, wenn eine bestimmte Aufgabe abgeschlossen ist. Dies würde es mir ermöglichen, sowohl die Gesamtzeit zum Erledigen verschiedener Aufgaben als auch Unterschiede zwischen verschiedenen Fällen klar zu sehen. Das Ergebnis, auf das Sie hoffen und das Sie meiner Meinung nach angesichts der Geschwindigkeit der CPUs erhalten werden, ist, dass Sie mehr als ausreichend zusätzliche Zeit haben und alle Ihre Aufgaben in einer Zeit erledigt werden, die im Vergleich zu der viel langsameren Geschwindigkeit unbedeutend ist der tatsächlichen seriellen 9-Bit-Wörter.

Wenn sich herausstellt, dass Sie selbst bei vernachlässigbarer Verarbeitungszeit immer noch nicht damit zufrieden sind, durch die Geschwindigkeit der seriellen Übertragung begrenzt zu werden, müssen Sie entweder eine viel schnellere Bit- / Baudrate verwenden oder müssen Verwenden Sie mehrere Prozessoren (jeder mit seiner eigenen seriellen E/A). dann können sie alle ihre Daten vorbereiten und von einem einzigen Befehl zum gleichzeitigen Senden ausgelöst werden (z. B. ein einzelner digitaler E/A-Punkt, der allen CPUs signalisiert, dass sie senden sollen).

Viel Glück! Hoffentlich ist die Arduino-Geschwindigkeit kein Problem, und das Senden von Daten an alle Ihre Servos einzeln ist immer noch ausreichend.

Und ich weiß nicht, ob es wichtig ist, aber alle Arduino-Prozessoren, die ich kenne, haben mehrere direkte PWM-Ausgänge.

Aber seien Sie sich auch bewusst, dass es wahrscheinlich bessere Foren als das Elektrotechnik-Forum für spezifische Fragen zur Codierung oder Prozessorfähigkeit gibt.