GyverCore for ATmega328/168

Быстрое и лёгкое ядро для Arduino IDE. Основано на оригинальном ядре Arduino версии 1.8.9, большинство функций заменены на более быстрые и лёгкие аналоги, убрано всё лишнее и не относящееся к микроконтроллеру ATmega328p, убран почти весь Wiring-мусор, код упрощён и причёсан. Разработано by Александр AlexGyver и Egor 'Nich1con' Zaharov

Установка

• Открой the Arduino IDE
• Зайди в Файл > Настройки
• Вставь этот адрес в Дополнительные ссылки для менеджера плат:

  https://alexgyver.github.io/package_GyverCore_index.json
  

• Открой Инструменты > Плата > Менеджер плат...
• Подожди загрузку списка
• Листай в самый низ, пока не увидишь GyverCore
• Жми Установка
• Закрой окно
• Выбери плату в Инструменты > Плата > GyverCore > ATmega328/168 based
• Выбери в CPU & BOOT нужный вариант платы (168/328) и загрузчика (optiBoot, old bootloader, without bootloader)
• Выбери частоту (8 MHz / 16 MHz)
• Готово!
• Примечание: файлы ядра находятся по пути *C:\Users\Username\AppData\Local\Arduino15\packages\GyverCore\hardware\avr\1.0.0*

Изменения

Облегчено и ускорено

Время выполнения функций, мкс

Функция	Arduino	GyverCore	Быстрее в
millis	1.06 us	1.00 us	-
micros	1.19 us	1.13 us	-
pinMode	2.90 us	0.57 us	5.09
digitalWrite	2.90 us	0.57 us	5.09
digitalRead	2.45 us	0.50 us	4.90
analogWrite	4.15 us	1.13 us	3.67
analogRead	112.01 us	5.41 us	20.70
analogReference	0.00 us	0.00 us	-
attachInterrupt	1.20 us	1.18 us	1.02
detachInterrupt	0.82 us	0.57 us	1.44
tone	5.63 us	2.40 us	2.3

Занимаемое место, Flash, байт

Функция	Arduino	GyverCore	Разница, Flash
millis	26	24	2
micros	24	20	4
pinMode	114	24	90
digitalWrite	200	24	176
digitalRead	190	24	166
analogWrite	406	48	358
analogRead	32	72	-40
analogReference	0	22	-22
attachInterrupt	212	180	32
detachInterrupt	198	150	48
tone	1410	740	670
Serial.begin	1028	166	862
print long	1094	326	768
print string	2100	1484	616
print float	2021	446	1575
parseInt	1030	214	816
readString	2334	1594	740
parseFloat	1070	246	824

Примечание: analogRead и analogReference имеют расширенную функциональность и весят чуть больше
Скетч, состоящий из однократного вызова перечисленных выше функций, занимает

• Ядро Arduino: 3446 байт (11%) Flash / 217 байт (10%) SRAM
• Ядро GyverCore: 1436 байт (4%) Flash / 94 байт (4%) SRAM

Все библиотеки, работа которых зависит от стандартных функций (время, I/O), работают быстрее:

• SPI: отправка байта данных по адресу (опустить latch, отправить адрес, отправить байт, поднять latch) занимает:
  • Стандартное ядро: 14 мкс (71 кГц)
  • GyverCore: 6 мкс (164 кГц)

Изменено

• В самом начале работы вызывается сброс watchdog, что спасёт от bootloop

Добавлено

• Подсветка в коде A0, A1.. A7
• Макрос bitToggle(value, bit), инвертирует состояние бита bit в байте value
• Функция digitalToggle(pin), инвертирует состояние пина
• Расширенная генерация ШИМ:
  • setPWM_20kHz(byte pin) - установить частоту ШИМ 20 кГц (8 бит) на пинах 3, 5, 9, 10
  • setPWM_9_10_resolution(boolean resolution) - разрешение ШИМ на пинах 9 и 10 (для режима 20 кГц): PWM_8BIT / PWM_10BIT
  • setPwmFreqnuency(pin, freq) - установить частоту ШИМ (8 бит) на пинах 3, 5, 6, 9, 10, 11: PWM_DEFAULT / PWM_8KHZ / PWM_31KHZ
  • setPWM_default(byte pin) - настроить ШИМ по умолчанию
• Расширенная работа с АЦП
  • analogStartConvert(byte pin) - начать преобразование с выбранного пина
  • analogGet() - получить преобразованное значение (между analogStartConvert и analogGet можно выполнять действия, в отличие от ожидания в analogRead())
  • analogPrescaler(uint8_t prescl) - установить предделитель для АЦП (2, 4, 8, 16, 32, 64, 128)
  • В функции analogRead(pin) вместо пина можно указать INTERNAL (получить значение внутреннего опорного напряжения) или THERMOMETR (получить приблизительную температуру МК). Примечание: нужно установить предделитель 128
• Добавлен быстрый и лёгкий UART (аналог классу Serial)
  • uartBegin() - запустить соединение по последовательному порту со скоростью 9600
  • uartBegin(baudrate) - запустить соединение по последовательному порту со скоростью baudrate
  • uartEnd() - выключить сериал
  • uartPeek() - вернуть крайний байт из буфера, не убирая его оттуда
  • uartClear() - очистить буфер
  • uartRead() - вернуть крайний байт из буфера, убрав его оттуда
  • uartWrite(val) - запись в порт
  • uartPrint(val) - печать в порт (числа, строки, char array)
  • uartPrintln(val) - печать в порт с переводом строки
  • uartAvailable() - возвразает true, если в буфере что-то есть
  • uartSetTimeout(val) - установить таймаут для функций парсинга (по умолчанию 100 мс)
  • uartParseInt() - принять целочисленное число
  • uartReadString() - принять строку
  • uartParseFloat() - принять число float
  • uartParsePacket(dataArray) - принять пакет вида $50 60 70; в массив dataArray (смотри пример)

Убарно

Убраны всякие сервисные файлы и прочий хлам, не относящийся к ATmega328 (wifi, USB). Ядро полностью совместимо с остальными библиотеками, ничего из стандартных функций не вырезано.

Загрузчики

В ядре оставлены стандартные загрузчики для ATmega328 и добавлен вариант прошивки без загрузчика

• Новый с optiBoot, киатйцы тоже потихоньку начинают продавать платы с ним
• Старый old bootloader
• Вариант without bootloader для прошивки скетча во всю доступную (32 кБ) память МК

Дополнительно

• Смотри примеры в папке examples (в корне этого репозитория!)
• Добавлен вариант прошивки без загрузчика without bootloader (во всю доступную Flash память) для прошивки через ISP
• Добавлен вариант прошивки с отключенными функциями времени with/without millis (освобождает вектор TIMER0_OVF_vect для личного пользования)
• Добавлена поддержка 8 и 16 МГц частоты, функции времени и UART автоматически корректируются под выбранную частоту
• Добавлена возможность тактироваться от внутреннего тактового генератора (128 кГц, 1 МГц, 8 МГц). Нужно выбрать частоту и "записать загрузчик"
  • ВНИМАНИЕ! После прошивки на частоту 128 кГц дальнейшая загрузка по ISP возможно только с понижением частоты ISP на стороне программатора!

Больше контроля!

Для большего контроля за периферией микроконтроллера рекомендую попробовать следующие наши библиотеки:

• directTimers - полный контроль над таймерами/счётчиками ATmega328
• directADC - полный контроль над АЦП и компаратором ATmega328
• GyverPWM - расширенная генерация ШИМ сигнала со всеми настройками и режимами
• GyverTimer012 - очень простая и лёгкая библиотека для контроля прерываний по таймерам 0/1/2
• GyverWDT - полный контроль за WDT (прерывания, перезагрузка)

Скачать все библиотеки можно из репозитория

Версии

• 1.0.0 - начальная
• 1.1.0
  • Восстановлена совместимость с некоторыми библиотеками (макросы pinToMask)
  • Добавлен выбор частоты в меню (поддержка 16/8 МГц плат с корректнным временем и портом)
• 1.2.0
  • Возвращён pins_arduino.h, который требуют библиотеки
• 1.3.0
  • Вовзращены ещё некоторые стандартные костыли, но на вес и эффективность ядра они не влияют
• 1.4.0
  • Восстановлена совместимость между номерами пинов для analogRead (A-пины и цифры)
• 1.5.0
  • Облегчён analogRead
  • Чуть исправлена инициализация watchdog
• 1.6.0
  • Пофикшен INPUT_PULLUP
  • Добавлена расширенная подсветка синтаксиса (регистры и байты)
  • Убрана поддержка ATmega168
  • Изменена логика выбора платы
  • Добавлена поддержка тактирования от внутреннего генератора:
    • 8 МГц
    • 1 МГц (только для without bootloader)
    • 128 кГц (только для without bootloader)