ソフトウェア処理の改善

前回（MicroPythonを使ってみる（その４）＆エレキ素人が何か考える（その７）：DAコンバーター）にて、ソフトウェア処理の限界をほのめかたしたところ、有識者からアドバイスされたコードがあり、その結果をここに記す。なお、ハードウェアとしては、継続してWio Terminalを用いている。

ソースコード

オリジナル（コードＡ）

import time
import math
from machine import DAC, Pin

freq = 100
num = 100
ary = list(range(num))
for i in range(num):
  ary[i]=int(4095*(math.sin(2*math.pi*i/num)+1)/2)
dac = DAC(Pin(11))
while 1:
  for i in range(num):
    dac.write(ary[i])
    time.sleep_us(int(1000000/(num*freq)))

アドバイスされたコード（コードＢ）

上記オリジナルコードの「while 1:」以下を下記コードで置き換える。

currentTicks = time.ticks_us()
while 1:
  for i in range(num):
    dac.write(ary[i])
    lastTicks = currentTicks
    currentTicks = time.ticks_us()
    us = 1000000//(num*freq) - time.ticks_diff(currentTicks, lastTicks)
    if us > 0:
      time.sleep_us(us)

システム稼働時間（マイクロ秒）による調整である。

アドバイスされたコードの変形（コードＣ）

後述するが、切り捨て処理に差があったので、こちらも記載。

    us = int(1000000/(num*freq)) - time.ticks_diff(currentTicks, lastTicks)

結果

設定値：freq=100Hz,num=100(分割数)

改善の効果が見られたと思う（簡易オシロスコープによる波形および典型的な周波数）。

コードＢ

コードＣ

ここでのまとめ＋α

コード	Ａ	Ｂ	Ｃ
計測値(Hz)	62.9	113.4	108.9

コードＢとコードＣとで違いがあり（切り捨て処理）、下記コードで調査。

import time
freq = 100
num = 100

start = time.ticks_us()
us = int(1000000/(num*freq))
end = time.ticks_us()
print("int " + str(end-start) + " ticks")

start = time.ticks_us()
us = 1000000//(num*freq)
end = time.ticks_us()
print("//  " + str(end-start) + " ticks")

>>> %Run -c $EDITOR_CONTENT
int 46 ticks
//  20 ticks
>>> %Run -c $EDITOR_CONTENT
int 46 ticks
//  21 ticks
>>> %Run -c $EDITOR_CONTENT
int 45 ticks
//  20 ticks

「int()」と「//」との切り捨て処理の処理時間に差があるようだ。

各種ケース

コードＡとコードＣ（アドバイス改良版）の比較（num=100(分割数)）

freq(設定値(Hz))	100	50	25	10	5
コードＡ実測値(Hz)	62.9	31.9	22.5	9.5	4.9
コードＣ計測値(Hz)	108.9	68.2	38.9	18.1	9.0

コードＡとコードＣ（アドバイス改良版）の比較（freq=100Hz）

num(分割数)	100	50	25
コードＡ実測値(Hz)	62.9	77.7	87.8
コードＣ計測値(Hz)	108.9	141.6	166.3

コードＣ：num=100(分割数)

freq(設定値(Hz))	25	50	75	100	150	200
計測値(Hz)	38.9	68.2	97.4	107.2	146.1	136.4

設定値200Hzの実測値不明（何度やってもこの周辺の値だった）。

コードＣ：num=200(分割数)

freq(設定値(Hz))	25	50	100
計測値(Hz)	36.2	52.3	68.4

コードＣ：num=400(分割数)

freq(設定値(Hz))	25	50
計測値(Hz)	28.2	33.78

コメント

素人＋αには、よくわからないのが本音。ゴメンナサイ。なぜか、100us程度のSleepがあるケースでは改善があるように見える。

おまけ

ついでにDA処理の時間も計測。

import time
from machine import DAC, Pin

dac = DAC(Pin(11))
start = time.ticks_us()
dac.write(2048)
end = time.ticks_us()
print(str(end-start) + " ticks")

>>> %Run -c $EDITOR_CONTENT
10062 ticks
>>> %Run -c $EDITOR_CONTENT
21 ticks
>>> %Run -c $EDITOR_CONTENT
21 ticks
>>> %Run -c $EDITOR_CONTENT
21 ticks
>>>

1回目だけはものすごくかかる。その後は一定。

とりあえず、今回はEOF。