MicroPython内核开发笔记书内软件用例 ：utime 的实验用例
简 介： 本文给出了 MicroPython内核开发笔记：书内嵌入实验任务 中的utime软件用例部分内容。
关键词： 软件，MicroPython，MM32F3277，utime，time
Contents
- 本书稿内容隶属于 MicroPython内核开发笔记：书内嵌入实验任务 中的内容。
软件用例：
这部分书稿内容包括有：
- 基础实验：交互查看 time 模块的基本功能；驱动LED 闪烁；
- 利用 time 测量软件执行时间，从而测量 端口信号的时间间隔。
- 书稿内位置：
§01 书稿内容
MicroPython 中的 time 模块提供了一般的实验延迟功能，配合循环语句可以形成以固定频率完成周期任务，比如周期输出结果，周期检查外部管脚，完成周期控制等。如果希望实现更加精确的实验延迟和周期任务，可以使用第十五章的 定时器（Timer）的相关功能。
一、基础实验
1、查看time功能
通过以下命令，可以查看 time 的基本功能。
import timedir(time)
time.ticks_cpu()
time.ticks_ms()
time.ticks_us()
命令输出结果为：
['__name__', 'sleep', 'sleep_ms', 'sleep_us', 'ticks_add', 'ticks_cpu', 'ticks_diff', 'ticks_ms', 'ticks_us']
158519
158520
158521000
>>>
从上面可以看到 time 中的主要功能包括有：
- 延迟命令： sleep, sleep_ms, sleep_us
- 时钟命令：ticks_cpu, ticks_ms, ticks_us, tikcs_diff
ticks_cpu 与 ticks_ms 实际上输出数值是一样的， ticks_us 是在 ticks_ms 的基础上仅仅乘以 1000，也就是这实际上是一个假的 us 时间延迟，对于一些需要高精度时间延时测量会产生不利影响。
2、闪烁LED
利用 time 的延迟功能，可以对主程序的循环做更加精确的控制。这在一些定时精度需要高的场合非常重要，比如使用主程序进行 PID 控制，要求控制循环周期严格保持设定的时长。所以精确延迟对于嵌入式软件开发非常中号。
下面程序利用 time 的延迟实现外部 LED 闪烁。
from machine import Pin
import timeled = Pin("PC0", mode=Pin.OUT_PUSHPULL)while True:led(1)time.sleep_ms(250)led(0)time.sleep_ms(250)
下图显示了 LED 闪烁的情况。
▲ 图1.1.1 time延时产生LED闪烁
二、延时的精度
对上面 LED 闪烁实验中，通过测量设置不同的 time.sleep_ms 数值对应 LED 闪烁频率，分析 time 延时时间精度。
下面是对 time 延时 n 分别取值从 1 到 25变化，输出 LED 方波频率数值。
▲ 对应不同time延时测量LED闪烁频率
| n取值 | 输出频率值(Hz) |
|---|---|
| 1 | 200.009995 |
| 2 | 133.339996 |
| 3 | 100.0 |
| 4 | 80.0 |
| 5 | 66.669998 |
| 6 | 57.150002 |
| 7 | 50.0 |
| 8 | 44.450001 |
| 9 | 40.0 |
| 10 | 36.369999 |
| 11 | 33.330002 |
| 12 | 30.77 |
| 13 | 28.57 |
| 14 | 26.67 |
| 15 | 25.0 |
| 16 | 23.530001 |
| 17 | 22.219999 |
| 18 | 21.049999 |
| 19 | 20.0 |
| 20 | 19.049999 |
| 21 | 18.18 |
| 22 | 17.389999 |
| 23 | 16.67 |
| 24 | 16.0 |
| 25 | 15.39 |
通过对上述数值区间利用函数 1/f=2a⋅(n+b)1/f = 2a \cdot \left( {n + b} \right)1/f=2a⋅(n+b) 进行拟合，可以求得 a,b 大约为 1.25 和 1。因此，通过这个时间可以证明，在这个版本所实现的 time 延时中，存在着系统误差。 对于 time.sleep_ms(n) 语句，实际上延时时间为 1.25(n+1) ms。
三、测量实验
应用 time 中的 ticks_cpu 可以获得程序两段代码之间的时间延时，这个特性可以 应用在超声测量、电容充放电时间等，也可以用于测量 MicroPython 程序执行所消耗的时间，这在进行程序优化方面具有重要的意义。
很可惜，现在的这个版本只能够提供 ms 级别的时间分辨率。因此如果提高测量精度，还需要改进内部实现机制。
下面这个应用了单片机管脚可以配置成输入输出的模式，并对外部输入电压具有比较特性。应用 RC 充放电特性可以测量未知电容容量。测量电路如下所示，其中 R1 是已知电阻，实验中采用 10kΩ。 C1是待测电容。
▲ 图1.3.1 测量电容实验电路
测量前，将 PC1 配置成输出模式，将 C1 上的电压释放到 0V 左右。 然后将 PC1 设置成高阻输入状态， 3.3V 电源将通过 R1 对 C1 进行充电，当输入电压超过端口阈值电压 U1U_1U1 之后， PC1 输入逻辑从 0 变成 1，利用 time 的 ticks_cpu 函数获得这个充电时间 t1t_1t1 。 根据 RC 充放电规律可知 t1=R1C1⋅ln(3.33.3−U1)t_1 = R_1 C_1 \cdot \ln \left( {{{3.3} \over {3.3 - U_1 }}} \right)t1=R1C1⋅ln(3.3−U13.3)
再根据已知 R1 的数值，便可以计算出待测 C1 的容值了。
下面是测试程序。
from machine import Pin
import timepinc = Pin("PC1", Pin.OUT_OPENDRAIN)
pinc(0)def measureC():startc = time.ticks_cpu()pinc = Pin("PC1", Pin.IN_FLOATING)time.sleep_ms(1)while True:if pinc.value() != 0:endc = time.ticks_cpu()breakpinc = Pin("PC1", Pin.OUT_OPENDRAIN)pinc(0)return endc - startcwhile True:ret = measureC()print(ret)time.sleep_ms(1000)
如下是待测电容上的电压波形。 可以查看到，电压充到 1.84V，对应阈值电压 U1=1.84VU_1 = 1.84VU1=1.84V 。
▲ 待测C1上的电压波形
程序运行返回的数值为 65。 根据前面延时精度测量可知，实际充电时间 t1=65×1.25=81.25mst_1 = 65 \times 1.25 = 81.25\,mst1=65×1.25=81.25ms 。根据已知 R1=10kΩR_1 = 10k\OmegaR1=10kΩ ，可以得到待测电容
C1=81.25R1ln3.33.3−U1=9.97μFC_1 = {{81.25} \over {R_1 \ln {{3.3} \over {3.3 - U_1 }}}} = 9.97\mu FC1=R1ln3.3−U13.381.25=9.97μF
这个数值与电容的标称值 10微法 很接近。
※ 总 结 ※
本文给出了 MicroPython内核开发笔记：书内嵌入实验任务 中的utime软件用例部分内容。
一、修改建议
1、延时系统误差
通过实验可以看到，在移植软件版本中，time 延时时间存在着系统误差，也就是移植软件存在着BUG，这是编程人员通常会犯的错误。按照现在的版本， time.sleep_ms(n) 实际延时为 1.25(n+1) ms。 建议将这部分 BUG 修改掉。
2、实现真正 us 延时
在 time.ticks_us(), ticks_cpu() 最好能够实现内部高精度定时器。
■ 相关文献链接:
- MicroPython内核开发笔记：书内嵌入实验任务
● 相关图表链接:
- 图1.1.1 time延时产生LED闪烁
- 对应不同time延时测量LED闪烁频率
- 图1.3.1 测量电容实验电路
- 待测C1上的电压波形
MicroPython内核开发笔记书内软件用例 ：utime 的实验用例相关推荐
- windows内核开发笔记七：内核开发OVERLAPPED结构体详解
windows内核开发笔记七:内核开发OVERLAPPED结构体详解 typedef struct _OVERLAPPED { DWORD Internal; DWORD InternalHi ...
- LabWindows CVI 2017开发笔记--串口调试软件实例
一.新建工程 打开LabWindows CVI软件,在桌面新建SerialDebug文件夹用来保存工程文件,在欢迎页点击New–>Project 或者在软件首页点击File–>New–&g ...
- android开发笔记之有用软件列表
eclipse(eclipse-java-indigo-SR1-win32)------------开放源代码的.基于Java的可扩展开发平台,用于通过插件组件构建开发环境 Eclipse插件开发之E ...
- LabWindows CVI 2017开发笔记--串口调试软件实例源码
基于Labwindows CVI 2017编写的一个简单的串口调试助手,附带接收一个00–99的两位数并进行波形绘制的功能,编写过程可见:https://blog.csdn.net/Stark_/ar ...
- 《ZigBee开发笔记》第五部分 外设篇 - 基础实验 第1章CC2530温度传感器DS18B20
1 理论分析 1.1概述 DS18B20 是 DALLAS 最新单线数字温度传感器,新的"一线器件"体积更小.适用电压更宽.更经济.Dallas 半导体公司的数字化温度传感器 DS ...
- 《ZigBee开发笔记》第五部分 外设篇 - 协议栈实验 第4章 CC2530热释电红外传感器
1实验目的 通过实验掌握 CC2530 芯片 GPIO 的配置方法: 学会在协议栈中使用红外热释电传感器: 通过串口和 LCD 输出显示相关信息. 2实验设备 硬件:PC 机一台 :ZB2530(底板 ...
- 《ZigBee开发笔记》第五部分 外设篇 - 基础实验 第4章 CC2530热释电红外传感器
1理论分析 HC-SR501人体红外感应模块 是基于红外线技术的自动控制产品.灵敏度高.可靠性强.超低功耗,超低电压工作模式.广泛应用于各类自动感应电器设备,尤其是干电池供电的自动控制产品. 2实验详 ...
- 《ZigBee开发笔记》第五部分 外设篇 - 基础实验 第3章 B- CC2530 MQ2 ADC读取烟雾浓度数值
1理论分析 MQ- 2 气体传感器所使用的气敏材料是在清洁空气中电导率较低的二氧化锡(SnO2).当传感器所处环境中存在可燃气体时,传感器的电导率随空气中可燃气体浓度的增加而增大.使用简单的电路即可将 ...
- 《ZigBee开发笔记》第五部分 外设篇 - 协议栈实验 第6章 CC2530光敏和热敏传感器
1实验目的 1)通过实验掌握 CC2530 芯片 GPIO 的配置方法: 2)掌握光敏和热敏传感器在协议栈的用法. 2实验设备 硬件:PC 机一台:ZB2530(底板.核心板.仿真器.USB 线)两套 ...
最新文章
- ORACLE中的imp和exp
- python用于什么-Python用于哪些领域
- maven打包到本地库
- Visual Studio 2008 快捷键大全
- pythonfor循环100次_在for循环中只打印一次
- 操作篇 HYbrid的应用和学习
- express接受get数据
- width:100vh与min-height:calc(100vh + 51px)
- Altium Designer敷铜的规则设定
- Docker实践（六）部署redis
- 面向对象的超级面试题，涉及封装多态继承等多方面考核，异常烧脑，90%的面试官必问题目，不会这个的，只是会搬砖的码农
- 追忆我的2008-养成做笔记的习惯
- Excel - 数组类型及数组公式
- 关于单链表结构体定义结点时 LNode *LinkList的理解
- css 改变图片的背景色,css3实现背景图片颜色修改的多种方式
- 阿里P7、P8、P9级别需要多少年的工作经验，还是因能力而定？
- 微信公众号 配网 airkiss配网 wifi配网
- Ubuntu18.04 安装运行windows程序（qq 微信 caj阅读器等）+解决wine中文乱码
- 龙宫旅游策划方案：5A景区的突破性发展！
- js实现bilibili弹幕列表随视频播放滚动