کتابخانه Delay برای میکروکنترلر

کتابخانه Delay برای میکروکنترلر محصولی است که آن را در جهت رفع نیاز صنایع و فعالان حوزۀ میکروکنترلر ارائه کرده ایم. در پروژه های میکروکنترلری لازم است وقفه های زمانی به وجود آوریم. مثلاً یک قسمت از برنامه باید منتظر اتمام تبدیل ADC بماند یا یک قسمت از برنامه باید هر 1 ثانیه یک بار اجرا شود. پیاده سازی همین دو مثال ساده چند روش دارد که بسیاری از فعالان حوزۀ میکروکنترلر با برخی از آنها آشنا هستند. توابع تأخیر که توسط پلتفرم هایی مثل  HAL یا OSها مثل FreeRTOS ایجاد می شوند، تمامی نیازهای یک پروژه را مرتفع نمی کنند. ساخت یک کتابخانه برای تأخیر و پیاده سازی تأخیر در پروژه، نکات مهمی دارد که با تجربه در این زمینه حاصل می شود. برای ایجاد تأخیر در پروژه ها از چند روش استفاده می شود که هر کدام از روش ها دارای مزایا و معایبی هستند و می توانند در برخی پروژه ها به کار برده شوند و نیازهای توسعه دهندگان را تا حدودی برطرف کنند. اما استفاده از یک کتابخانه جامع Delay برای میکروکنترلرها، یعنی کتابخانه ای که دارای انواع تابع Delay برای انواع میکروکنترلرها باشد، می تواند علاوه بر این که خیال توسعه دهنده را از یافتن راه حل مناسب راحت کند، زمان توسعۀ پروژه ها را کاهش دهد، دقت کار را تضمین کند و در یک کلام، نیازهای صنایع مختلف و نیاز توسعه دهندۀ پروژه های میکروکنترلری را برطرف کند. کتابخانه دیلی میکروکنترلر یوبرد، دارای ویژگی ها و امکاناتی است که آن را برای انواع پروژه های میکروکنترلری، مناسب می کند. در ادامه به ویژگی ها و امکانات این کتابخانه Delay میکروکنترلر می پردازیم.

ساخت Delay با تایمر در میکروکنترلرها

ویدئوی 1 – معرفی کتابخانه Delay یوبرد

ویژگی ها و امکانات کتابخانه Delay برای میکروکنترلر

به طور کلی سه روش برای ساخت تأخیر وجود دارد:

• استفاده از حلقه ها؛
• استفاده از تایمرها؛
• استفاده از توابع تأخیر که توسط OSها ارائه شده.

در پروژه ها نیاز به کتابخانه Delay برای انواع میکروکنترلر هستیم. کتابخانه ای که دارای ویژگی های زیر باشد:

• تأخیر هایی که به وجود می آورد دقیق باشند؛
• تأخیرهای آن کل سیستم را متوقف نکنند؛
• دارای تأخیرهایی باشد که در صورت نیاز، سیستم را متوقف کنند؛
• با تغییر میکروکنترلر، نیاز به تغییر در زیرساختی که برای تأخیر به وجود آورده ایم، نباشد؛
• وابسته به پلتفرم خاصی نباشد و بتوانیم از آن در پلتفرم های مختلف استفاده کنیم.

به طور مثال بتوانیم از آن در پلتفرم HAL برای میکروکنترلرهای STM32 یا در آردوینو یا در هر پلتفرم دیگر و یا خارج از هر پلتفرمی استفاده کنیم. کتابخانه Delay برای میکروکنترلر که در اینجا ارائه کرده ایم، ویژگی های مذکور را دربرمی گیرد و در آن سعی کرده ایم نیاز به تأخیر را به طور کامل مرتفع کنیم و چالش ایجاد تأخیر در میکروکنترلرها را پاسخ دهیم. این کتابخانه Delay به زبان C است و در زبان C++ نیز می توان از آن استفاده کرد. توابع این کتابخانه به طور کلی تابع Delay میکروکنترلر به صورت میکروثانیه با دو روش مختلف (ساخت Delay با Systick در میکروکنترلر و یا تایمرهای میکروکنترلر) و تابع Delay برای میکروکنترلر به صورت میلی ثانیه به دو روش مختلف هستند. این کتابخانه، کتابخانه Delay برای ARM (میکروکنترلرهایی با پردازنده های ARM)، میکروکنترلرهای AVR، میکروکنترلرهای STM8، میکروکنترلرهای PIC و انواع و اقسام میکروکنترلرهای دیگر است. همراه با این کتابخانه یک مثال و یک ویدئوی آموزش Delay در میکروکنترلر ارائه کرده ایم. این ویدئوی آموزشی که حدود 80 دقیقه است، شامل مباحثی مثل راهنمای استفاده از کتابخانه تأخیر برای میکروکنترلر یوبرد و پاسخ به تمام سؤالات و چالش ها در زمینۀ تأخیر است.

راه اندازی آردوینو، شروع کار با Arduino

تایمرهای میکروکنترلرهای STM32

تایمرهای میکروکنترلرهای AVR

آموزش ARM STM32

آموزش AVR

آموزش آردوینو

مخاطبان کتابخانه Delay میکروکنترلر

هر شخصی که با میکروکنترلرها کار می کند، می تواند از کتابخانۀ Delay یوبرد استفاده کند، به شرطی که حداقل با راه اندازی تایمر میکروکنترلر مورد استفادۀ خود آشنا باشد. در این کتابخانه امکان ایجاد تأخیر با روش های مختلف وجود دارد و همۀ افرادی که در حوزۀ میکروکنترلر فعالیت می کنند، چه آنهایی که با OS آشنا هستند و چه آنهایی که با آن آشنایی ندارند، می توانند از این کتابخانۀ Delay استفاده کنند. همچنین در صورتی که شخصی با تایمر Systick و نحوۀ پیکربندی آن آشنایی نداشته باشد، می تواند تأخیر را با راه اندازی تایمرهای دیگر میکروکنترلر به وجود بیاورد. بنابراین چنین افرادی تنها نیاز به نحوۀ راه اندازی تایمر در میکروکنترلر مورد استفادۀ خود دارند. افرادی هم که با تایمرهای میکروکنترلر آشنایی ندارند، باید نحوۀ راه اندازی تایمرها را فراگیرند و در کتابخانه Delay برای میکروکنترلر، مانند نمونه ای که وجود دارد، تایمر را پیکربندی و راه اندازی کنند. بنابراین

• حداقل پیش نیاز برای استفاده از این کتابخانه، آشنایی با راه اندازی تایمرهای میکروکنترلر است؛
• در صورت استفاده از Delay با تایمر Systick، نیاز به آشنایی با این تایمرهاست؛
• در صورت استفاده از Delayهای ایجاد شده توسط OSها، نیاز به آشنایی با OSمورد استفاده است.

در ویدئوی آموزش Delay در میکروکنترلر که پیوست این پروژه است، جزئیات کتابخانه و نحوۀ به کارگیری توابع Delay تشریح شده است. بنابراین استفاده از این کتابخانه برای همۀ مخاطبان، روشن و بدون ابهام است.

فیلم آموزش تایمر در میکروکنترلرهای AVR

فیلم آموزش تایمر پیشرفته در AVR

فیلم آموزش تایمر در STM32، مقدماتی

فیلم آموزش تایمر پیشرفته در STM32

چرا کتابخانه Delay یوبرد؟

مهمترین هدفی که با ارائۀ کتابخانه Delay برای میکروکنترلر به دنبال آن هستیم، رفع نیاز به ایجاد تأخیرهای زمانی دقیق در پلتفرم ها و محیط های برنامه نویسی مختلف است. از نکات مهمی که در کتابخانه Delay برای میکروکنترلر رعایت شده، اصول طراحی نرم افزار است. به طوری که می توان آن را در انواع پروژه های مختلف، با میکروکنترلرهای مختلف به کار برد. همچنین در ویدئوی پیوست، نکات بسیار مهمی دربارۀ روش اصولی استفاده از Delay در پروژه ها و در صنعت بیان می شوند و می بینیم که Delay در صنعت، توسط شرکت های پیشرو چگونه ساخته می شود. در این ویدئو به سؤالاتی نیز پاسخ می دهیم و به این ترتیب ابهاماتی را که دربارۀ Delay و استفاده از آن وجود دارد، برطرف می کنیم. به طوری که هیچ سوالی باقی نماند. سوالات و ابهاماتی مانند:

• برای ساخت Delay از حلقه ها استفاده کنیم یا از تایمرها یا توابع Delayکه OSها (مثل FreeRTOS)در اختیار ما قرار می دهند؟
• از تایمر Systick استفاده شود یا از تایمرهای میکروکنترلر؟
• چه مواقعی از تایمر Systick و چه مواقعی از تایمرهای میکروکنترلر استفاده شود؟
• مزایا و معایب Delayهای ایجاد شده توسط OS چیست؟
• چطور Delayی را ایجاد کنیم که تنها برای یک قسمت خاص از برنامه، تأخیر ایجاد شود؟
• آیا لازم است در مواقعی برای تأخیر، سیستم را متوقف کنیم و کل سیستم را منتظر بگذاریم؟
• روش صحیح ایجاد تأخیر در حد میکروثانیه چیست؟

همچنین می بینیم که در بسیاری از موارد استفاده از تأخیر (از هر نوعی) اشتباه است و با سبک صحیح برنامه نویسی و استفاده صحیح از استیت ماشین ها و ارور کدها می توانیم تأخیر را به طور کلی حذف کنیم.