Arduino: Ein Sketch ohne delay(ms) schreiben

Möchte man mehr als eine bestimmte Operation im Sketch alle x Millisekunden wiederholen, so kann man nicht mehr mit delay arbeiten. Hier gibt es eine relativ einfache Art dieses Problem zu lösen.

Der übliche Weg über delay()

Gegeben sei folgender Sketch:

void setup() {
  //Beginn der seriellen Kommunikation mit
  //9600 baud.
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  //Ausgabe einer Zeichenkette auf dem seriellen Ausgang.
  Serial.print("[");
  //Zeit in Millisekunden seit dem start / reset
  //des Arduinos.
  Serial.print(millis());
  Serial.print("] ");
  Serial.println("Hallo Welt!"); 
  delay(5000); // 5 sek. warten  
}

Lösung ohne delay() dafür mit millis()

Wir möchten also nun diesen Sketch so umschreiben dass, es ohne delay läuft.

//Konstante für die Pause, hier 5 sek.
const int PAUSE = 5000; 

//Variable zum speichern des Zeitstempels der letzten Ausführung.
long lastActionTime = -1; 

void setup() {
  //Beginn der seriellen Kommunikation mit 9600 baud.
  Serial.begin(9600);
}

void loop() {
  //Speichern der Zeit in Millisekunden seit
  //dem Start / Reset des Arduinos.
  long currentMillis = millis();
  //Wenn der Zeitstempel der letzten Ausführung kleiner als der aktuelle
  //Zeitstempel minus der Pause ist dann soll der Code ausgeführt werden.
  if(lastActionTime<(currentMillis-PAUSE)){
    //Überschreiben des alten Zeitstempels mit dem neuen Wert.
    lastActionTime = currentMillis;
    //Ausgabe einer Zeichenkette auf dem seriellen Ausgang.
    Serial.print("[");
    Serial.print(currentMillis);
    Serial.print("] ");
    Serial.println("Hallo Welt!");
  }
}

Wozu nun das ganze?

Zuerst zum Problem des Arduinos:

Der Arduino kann keine Nebenläufigkeiten (Threads) verarbeiten. D.h. zwei parallele Aufgaben können nicht abgearbeitet werden und so gibt es immer eine Funktion welche läuft (nämlich die loop). Wenn man also nun die loop Funktion an einer stelle für x Millisekunden anhält dann pausiert der gesamte Arduino und somit können keine weiteren Aufgaben ausgeführt werden.

Dieses möchte ich nun in einem etwas komplexeren Beispiel erläutern.

Ziel

Das Ziel dieses komplexeren Beispiels soll es sein, die Ausgabe auf dem seriellen Ausgang weiterhin auszuführen, jedoch soll noch auf Eingaben reagiert werden können.

Video – Sketch mit “delay”

In dem folgenden Video zeige ich die Ausgabe / Eingabe auf dem seriellen Monitor der Arduino IDE.

Es ist gut zu erkennen das die Ausgabe der Zeichenkette erst erscheint wenn das Programm weiter läuft. Quasi nach den 5 Sekunden pause.

Video – Sketch ohne “delay”

Nun noch die Ausgabe / Eingabe ohne “delay”, auch hier wieder auf dem seriellen Monitor der Arduino IDE.

Nun ist der Unterschied deutlich erkennbar, denn die Zeichen welche gesendet werden, werden “sofort” verarbeitet und ausgegeben. Das Programm also läuft trotzdem weiter.

Fazit

Möchte man also zwei Aufgaben parallel abarbeiten lassen oder, eine automatische Aufgabe und eine Benutzeraktion zu verarbeiten, so bietet sich die Lösung ohne delay an.