スピンウェイト

LED を点滅させるには、状態が切り替わるたびに約 0.5 秒待つ必要があります。どうすればよいでしょうか？

では、まずは間抜けなやり方があります。良いやり方ではありませんが、出発点にはなります。examples/spin-wait.rs を見てみましょう。

#![no_main]
#![no_std]

use cortex_m::asm::nop;
use cortex_m_rt::entry;
use embedded_hal::digital::OutputPin;
use nrf52833_hal::{gpio, pac};
use panic_halt as _;

fn wait() {
    for _ in 0..4_000_000 {
        nop();
    }
}

#[entry]
fn main() -> ! {
    let peripherals = pac::Peripherals::take().unwrap();
    let p0 = gpio::p0::Parts::new(peripherals.P0);
    let mut row1 = p0.p0_21.into_push_pull_output(gpio::Level::High);
    let _col1 = p0.p0_28.into_push_pull_output(gpio::Level::Low);

    loop {
        wait();
        row1.set_high().unwrap();
        wait();
        row1.set_low().unwrap();
    }
}

cargo run --release --example spin-wait でこれを実行してください。ここでは --release が本当に重要です。すると、MB2 の LED が だいたい 1 秒に 1 回のペースで点いたり消えたりするはずです。

気になるかもしれないこと:

その数値中の _ 文字は何ですか？ Rust では数値の中にこれを入れることができ、無視されます。大きな数を読みやすくするのにとても便利です。ここでは、これをカンマ（あるいは、あなたの国で 3 桁ごとの区切りに使う任意の区切り記号）として使っています。
nRF52833 は 64MHz で動いているのに、なぜ待機ループは 4M 回しか反復しないのですか？ 32M になるべきでは？ 待機ループは、1 回まわるごとに複数の命令を実行します。nop（次の節を参照）、いくつかの管理処理、そしてループの先頭への分岐です。生成されるコードは、最初の wait() 呼び出しではおおよそ次のようになります
```
.LBB1_4:
    adds r3, #1
    nop
    cmp  r3, r2
    bne  .LBB1_4
```
そして 2 回目では次のようになります
```
.LBB1_6:
    subs	r3, #1
    nop
    bne	.LBB1_6
```
これは 3 命令か 4 命令しかありませんが、後方分岐には少し余計なコストがかかるかもしれません。これらが 同じではない ことに注意してください。コンパイラは、最初と 2 回目の待機ループで異なる命令を出力することを選んでいます。下の「状況によって変わる」を見てください。

それでも、ループ 1 回あたり約 4 命令を実行しています。つまり、64MHz の CPU では、0.5 秒のスピンは完了までに 64M/2/4 = 8M 回の反復が必要なはずです。ということは、何かが私たちを 2 倍遅くしています。何かって？さあ。これ全体がひどいのです。
なぜ --release がそんなに重要なのですか？ これなしで試してみてください。LED はまだ点いたり消えたりしていますが、その周期は 何秒も になります。待機ループが最適化されておらず、1 回まわるたびに多くの命令を実行しているためです。
その nop() 呼び出しとは何で、なぜそこにあるのですか？ これについては次の節で答えます。
なぜこれを「間抜けなやり方」と呼ぶのですか？
- 正確ではありません。 そのループを調整して毎回きっちり 0.5 秒に合わせるというのは……あまり現実的ではありません。
- 状況によって変わります。 CPU が違う？コンパイルフラグが違う？実際、何かが違う？それだけでタイミングが変わります。
- 電力を食います。 CPU は、その場にとどまるだけのために、できる限り高速に命令を実行し続けています。ほかにやることがないなら、再び必要になるまで静かにスリープすべきです。USB 給電なら、これはそれほど問題になりません。しかし、バッテリーパックで MB2 をつないでいると、これを本当に実感するでしょう。

次の節では、nop() について説明します。その後で、この blinky のほかに改善が必要な点についてさらに話します。

こんなに単純なプログラムにしては、これはかなり複雑なプログラムです。だからこそ、最初に blinky から始めるのです。

Keyboard shortcuts

Rust Embedded MB2 Discovery Book (日本語訳)

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