很久以前，我碰到了一篇很棒的文章（ tyk ）-作者非常清楚地表明了使用Arduino函数和使用寄存器之间的区别。 已经写了很多文章，称赞arduino并认为这都是轻浮的，并且通常是针对儿童的，因此我们不再赘述，而是尝试找出导致该文章作者获得结果的原因。 而且，同样重要的是，我们将考虑可以做什么。 任何有兴趣的人，我都会在猫下问。
第1部分“问题”
引用本文的作者：
在这种情况下，结果是性能下降-28次。 当然，这并不意味着arduino的工作速度要慢28倍，但是我认为为清楚起见，这是Arduino不喜欢的最好的例子。
由于本文刚刚开始，因此我们尚不了解，但将忽略第二句话，并假设控制器速度大约等于引脚开关频率。 即 我们面临着使发电机具有最高频率的任务。 首先，让我们看看一切有多糟。
我们将为arduino写一个简单的程序（实际上，只是复制眨眼）。
void setup() { pinMode(13, OUTPUT); } void loop() { digitalWrite(13, 1);
缝入控制器。 由于我没有示波器，而只有中文逻辑分析仪，因此需要正确配置。 分析仪的最大频率为24 MHz；因此，必须与控制器频率保持平衡-设置为16 MHz。 我们看...
...很长一段时间。 我们试图记住控制器的速度取决于什么-确切地说是频率。 我们在arduino.cc中查看 。 时钟速度为16 MHz，此处为145.5 kHz。 怎么办 让我们尝试在额头上解决它。 在同一个arduino.cc上，我们查看董事会的其余部分：
可以假设，如果将控制器的频率增加2倍，则LED的闪烁频率也将增加2倍，如果增加5，则增加5倍。
我们没有得到理想的结果。 发电机越来越不像弯路了。 我们再想一想-现在，语言可能很糟糕。 看来c，c ++确实如此，但这很困难（根据Dunning-Krueger效应，我们无法意识到我们已经在用c ++编写），因此我们正在寻找替代方案。 简短的搜索将我们带到BASCOM-AVR（ 在这里它的描述还不错），把它写成下面的代码：
$Regfile="m328pdef.dat" $Crystal=16000000 Config Portb.5 = Output Do Toggle Portb.5 Loop
我们得到：
结果好得多，此外，我们得到了完美的曲折，但是... BASIC在2018年，认真吗？ 也许我们会过去。
第2部分“答案”
看来是时候停止傻瓜了，开始理解（并且还记住si和汇编程序）。 只需复制循环（）开头提到的文章中的“有用”代码即可。
我相信这里需要一个解释：所有代码都将在arduino项目中编写，但是在Atmel Studio 7.0环境（那里有一个方便的反汇编程序）中，屏幕快照将来自于此。
void setup() { DDRB |= (1 << 5); // PB5 } void loop() { PORTB &= ~(1 << 5); //OFF PORTB |= (1 << 5); //ON }
结果：
在这里！ 几乎您所需要的。 只是形式与曲折和频率并不特别相似，尽管它已经比较接近，但仍然不相同。 我们还尝试放大并每毫秒找到信号中的间隙。
这是由于负责Millis（）的计时器触发了中断。 因此，我们要做的就是断开连接。 我们正在寻找ISR（中断处理函数）。 我们发现：
ISR(TIMER0_OVF_vect) { // copy these to local variables so they can be stored in registers // (volatile variables must be read from memory on every access) unsigned long m = timer0_millis; nsigned char f = timer0_fract; m += MILLIS_INC; f += FRACT_INC; if (f >= FRACT_MAX) { f -= FRACT_MAX; m += 1; } timer0_fract = f; timer0_millis = m; timer0_overflow_count++; }
对我们来说，很多无用的代码。 您可以更改计时器操作模式或禁用中断，但这对于我们而言是不必要的，因此只需使用cli（）命令禁用所有中断即可。 看看我们的代码：
PORTB &= ~(1 << 5); //OFF PORTB |= (1 << 5); //ON
过多的操作员，减少为一项任务。
PORTB = 0b00000000; //OFF PORTB = 0b11111111; //ON
是的，切换到loop（）需要很多命令，因为这是主循环中的一个附加功能。
int main(void) { init();
因此，只需在setup（）中进行一个无限循环。 我们得到以下内容：
void setup() { cli(); DDRB |= (1 << 5); // PB5 while (1) { PORTB = 0b00000000; //OFF PORTB = 0b11111111; //ON } }
61 ns是与控制器频率相对应的最大值。 有可能更快吗？ 剧透-不 让我们尝试了解原因-为此，我们反汇编代码：
从屏幕上可以看出，为了写入端口1或0，正好花费了1个时钟周期，但是有一个过渡无法在不到一个时钟周期内完成（RJMP在两个时钟周期内执行，例如，JMP在三个时钟周期内执行） ） 而且我们几乎到了-要蜿蜒而行，您需要增加两次测度给出0的时间。 为此两个汇编器nop命令添加命令，它们只需要1个时钟周期就什么都不做：
void setup() { cli(); DDRB |= (1 << 5); // PB5 while (1) { PORTB = 0b00000000; //OFF asm("nop"); asm("nop"); PORTB = 0b11111111; //ON } }
第3部分“结论”
不幸的是，从实际的角度来看，我们所做的一切绝对是无用的，因为我们无法再执行任何代码。 同样，在99.9％的情况下，端口切换频率足以满足任何目的。 是的，如果我们确实需要产生平滑的曲折，则可以将stm32与dma或NE555等外部定时器芯片配合使用。 本文对于总体了解mega328p和arduino设备很有用。
但是，写入8位值的寄存器PORTB = 0b11111111; 比digitalWrite(13, 1);快得多digitalWrite(13, 1); 但是您将不得不为无法将代码转移到其他电路板而为此付出代价，因为寄存器的名称可能不同。
只剩下一个问题：为什么使用更快的宝石没有效果？ 答案很简单-在复杂的系统中，gpio频率低于核心频率。 但是，可以在特定控制器的数据表中始终看到更低的值以及如何设置它。
该出版物引用了以下文章：