延时和计时

1. 本节介绍

📝本节您将学习如何利用RP2350的延时和计时功能，实现精确的延时控制以及计时应用。

🏆学习目标

1️⃣利用延时功能，设计一个LED灯闪烁的程序，使其按照500ms的间隔闪烁。

2️⃣利用计时功能，实现定时处理指定任务。

2. 为什么要单独写延时？

在嵌入式开发中，延时和计时是常见的功能需求。

在RP2350或其他微控制器的编程中，延时被广泛使用，主要有以下一些原因：

处理硬件： 许多硬件都需要一些时间来响应某个命令。例如，如果在一个程序中你启动一个电动机然后立即检查其状态，你可能会得到一个错误的读数，因为电动机可能还没有足够的时间开始旋转。此时你需要使用延时功能让系统等待一段时间，使得电动机有足够的时间响应。
用户交互： 我们常常需要在用户交互中实现延迟效果。例如，在蜂鸣器播放音乐时，音符之间需要一段沉默的时间。或者，在闪烁LED灯的情况下，"开"和"关"状态之间需要延时以控制闪烁的速度。
节省能源： 在一些应用中，比如电池供电的系统，如果不在需要的时候长期保持系统的高速运转，那么电池的寿命会大大缩短。在此情况下，我们可以让系统在一段时间后进入待机或低功耗模式，直到下一个处理周期到来。
定时操作： 在许多项目中，我们常常需要实现一些特定时间点的操作。例如，在自动灌溉系统中，我们可能需要在每天的特定时间点进行灌溉。在间隔测量中，我们可能每隔一段时间采集一次数据。

尽管延时函数在很多情况下非常有用，但也需要注意其阻塞性质。过度依赖阻塞延时可能会导致程序对其他事件的响应不及时。为了更好的在RP2350上进行多任务编程，我们还可以学习一些非阻塞延时的编程技术。

❓什么是阻塞延时？

阻塞延时是在程序执行过程中，当某个操作或函数需要一定时间才能完成时，程序会暂停执行直至该操作完成，这段时间程序被阻塞了。阻塞延时可能会导致程序运行速度变慢或出现假死现象。举个例子，假设你想要煮开水来泡茶。通常情况下，你会将水壶放在炉灶上加热，等待水烧开后才能使用。在这个过程中，存在阻塞延时。当你将水壶放在火上时，程序可以看作是“等待”水烧开的操作。在这个等待过程中，你不能立即得到热水来泡茶，需要耐心等待水煮沸。期间，你可能无法做其他与烧水无关的事情，因为你需要留意水壶，并等待时机。即便家里着火了，你也还是在等待烧水。

3. 实现延时和计时的方式

使用 `time`

该 time 类提供获取当前时间和日期、测量时间间隔和延迟的函数。

要使用 time，首先需要导入该模块：

import time

常用方法总结

秒单位的延时

time.sleep(seconds)

seconds 为睡眠给定的秒数。

毫秒单位的延时

time.sleep_ms(ms)

ms 为睡眠给定的毫秒数。

微秒单位的延时

time.sleep_us(us)

us 为睡眠给定的微秒数。

递增毫秒计数器

time.ticks_ms()

返回带有任意参考点的递增毫秒计数器，该计数器在某个值之后环绕。

环绕值未明确公开，但我们将其称为TICKS_MAX以简化讨论。值的周期为 TICKS_PERIOD = TICKS_MAX + 1。TICKS_PERIOD保证是 2 的幂，但其他方面可能因端口而异。所有ticks_ms(), ticks_us(), ticks_cpu()函数都使用相同的周期值（为简单起见）。因此，这些函数将返回 [ 0 .. TICKS_MAX ]范围内的值，包括总TICKS_PERIOD值。请注意，仅使用非负值。在大多数情况下，您应该将这些函数返回的值视为不透明的。他们唯一可用的操作是 ticks_diff() 和 ticks_add() 功能描述如下。

注意：直接对这些值执行标准数学运算（+、-）或关系运算符（<、<=、>、>=）将导致无效结果。执行数学运算然后将它们的结果作为参数传递给ticks_diff() 或 ticks_add() 也会导致后面的函数产生无效的结果。

递增微秒计数器

time.ticks_us()

就像 ticks_ms() 上面一样，但以微秒为单位。

滴答数偏移

time.ticks_add(ticks, delta)

用于计算时间ticks（滴答数）的相对偏移值。主要用于处理时间相关的计算，特别是在需要计算未来某个时间点或时间间隔时。

参数说明

参数	说明	可选值
ticks	原始的ticks值，通常是通过 time.ticks_ms()、time.ticks_us() 等函数获取的。	整型数据
delta	要增加的ticks数，表示时间间隔。	整型数据

示例:

import time
# 找出该开发板使用的最大滴答值
print(ticks_add(0, -1))

计算两个时间的差值

time.ticks_diff(ticks1, ticks2)

这个函数返回从ticks2到ticks1的时间差，即ticks1 - ticks2。这个差值通常用于测量时间间隔，比如计算某个操作的执行时间。

参数说明

参数	说明	可选值
ticks1	第一个时间戳	整型数据
ticks2	第二个时间戳	整型数据

注意事项：

时间戳通常是由time.ticks_ms()、time.ticks_us()等函数获取的，这些函数返回自系统启动以来的毫秒数或微秒数。
由于这些时间戳可能会溢出（例如，毫秒计数器可能会从最大值溢回到0），time.ticks_diff()函数内部会处理这种溢出情况，确保返回正确的差值。
返回的差值始终为非负数，因为它是两个时间点的间隔。

4. 延时/计时实验

🏆学习目标

1️⃣利用延时功能，设计一个LED灯闪烁的程序，使其按照500ms的间隔闪烁。

2️⃣利用计时功能，实现定时处理指定任务。

代码验证

代码目标

利用延时功能，设计一个LED灯闪烁的程序，使其按照500ms的间隔闪烁。

from machine import Pin
import time


# 设置GPIO 25为输出模式
led = Pin(25, Pin.OUT)


# 主循环，程序将在这里无限循环
while True:
    led.value(1)
    time.sleep_ms(500)
    led.value(0)
    time.sleep_ms(500)

代码目标

利用计时功能，实现定时处理指定任务。指定任务自定义，这里用的任务为定时1S让LED闪烁任务

from machine import Pin
import time

# 初始化LED引脚，假设LED连接到GPIO 25
led = Pin(25, Pin.OUT)

# 设置翻转LED的时间间隔，例如每秒翻转一次
interval = 1000  # 时间间隔，单位为毫秒

# 记录上一次翻转LED的时间
last_time = time.ticks_ms()

while True:
    # 获取当前时间
    current_time = time.ticks_ms()

    # 检查是否达到了翻转LED的时间间隔
    if time.ticks_diff(current_time, last_time) >= interval:
        # 指定任务：翻转LED的状态
        led.value(not led.value())

        # 更新上一次翻转LED的时间
        last_time = current_time

这段代码会每隔一秒钟翻转一次LED的状态。time.ticks_ms() 函数返回当前的运行代码以来的毫秒计时器值，time.ticks_diff() 函数用于计算两个时间之间的差值。

延时和计时 ​

1. 本节介绍 ​

2. 为什么要单独写延时？ ​

3. 实现延时和计时的方式 ​

使用 time ​

常用方法总结 ​

4. 延时/计时实验 ​

代码验证 ​