Arduino巨型队列

Question

我编写了这个简单的代码，该代码从Sharp红外传感器读取一个长度，最后以串行形式显示以厘米（单位）为单位的平均米。

当为Arduino Mega开发板编写此代码时，Arduino启动一个闪烁的LED（引脚13），并且该程序不执行任何操作。 此代码中的错误在哪里？

#include <QueueList.h>

const int ANALOG_SHARP = 0; //Set pin data from sharp.
QueueList <float> queuea;
float cm;
float qu1;
float qu2;
float qu3;
float qu4;
float qu5;

void setup() {
    Serial.begin(9600);
}

void loop() {
    cm = read_gp2d12_range(ANALOG_SHARP); //Convert to cm (unit).
    queuea.push(cm); //Add item to queue, when I add only this line Arduino crash.
    if ( 5 <= queuea.peek()) {
        Serial.println(average());
    }
}

float read_gp2d12_range(byte pin) { //Function converting to cm (unit).
    int tmp;

    tmp = analogRead(pin);
    if (tmp < 3)
        return -1; // Invalid value.

    return (6787.0 /((float)tmp - 3.0)) - 4.0;
}

float average() { //Calculate average length
    qu1 += queuea.pop();
    qu2 += queuea.pop();
    qu3 += queuea.pop();
    qu4 += queuea.pop();
    qu5 += queuea.pop();

    float aver = ((qu1+qu2+qu3+qu4+qu5)/5);
    return aver;
}

Answer 1

我同意vhallac列出的peek() -> count()错误。 但我还要指出，除非有很强的理由，否则您应该考虑以2的幂进行平均。

原因是在微控制器上，除法很慢。 通过对2（2、4、8、16等）的幂进行平均，您可以简单地计算出总和，然后对其进行位移位。

计算2的平均值： (v1 + v2) >> 1

计算4的平均值： (v1 + v2 + v3 + v4) >> 2

要计算n个值的平均值（其中n是2的幂），只需将总和右移[log2（n）]。

只要您的sum变量的数据类型足够大且不会溢出，这将变得更加容易和快捷。

注意 ：一般而言，这不适用于浮点数。 实际上，微控制器并未针对浮点数进行优化。 您应该考虑从int（我假设您正在读取ADC的数据）转换为在平均值之后而不是之前的末尾浮动。

通过将int转换为float，然后对float进行平均，与将int转换为float相比，与平均int相比，您损失的精度更高。

其他：

您正在使用+=运算符而不初始化变量（ qu1 ， qu2等）-如果您要使用+= ，则将它们初始化是一个好习惯，但是看起来=可以正常工作。

对于浮点数，我将average函数编写为：

float average(QueueList<float> & q, int n)
{
    float sum = 0;
    for(int i=0; i<n; i++)
    {
        sum += q.pop();
    }

    return (sum / (float) n);
}

并称之为： average(queuea, 5);

您可以使用它来平均任意数量的传感器读数，然后使用相同的代码来以后平均一个完全不同的QueueList中的浮动。 在需要调整读数的情况下，将读数的数量作为平均值传递将非常有用。

TL; DR：

这是我应该做的：

#include <QueueList.h>

const int ANALOG_SHARP=0;   // set pin data from sharp
const int AvgPower = 2;     // 1 for 2 readings, 2 for 4 readings, 3 for 8, etc.
const int AvgCount = pow(2,AvgPow);

QueueList <int> SensorReadings;


void setup(){
    Serial.begin(9600);
}

void loop()
{
    int reading = analogRead(ANALOG_SHARP);
    SensorReadings.push(reading);

    if(SensorReadings.count() > AvgCount)
    {
        int avg = average2(SensorReadings, AvgPower);
        Serial.println(gpd12_to_cm(avg));
    }
}

float gp2d12_to_cm(int reading)
{
    if(reading <= 3){ return -1; }

    return((6787.0 /((float)reading - 3.0)) - 4.0);
}

int average2(QueueList<int> & q, int AvgPower)
{
    int AvgCount = pow(2, AvgPower);
    long sum = 0;
    for(int i=0; i<AvgCount; i++)
    {
        sum += q.pop();
    }

    return (sum >> AvgPower);
}

Answer 2

您正在使用queuea.peek()获取计数。 这只会返回队列中的最后一个元素。 您应该改为使用queuea.count() 。

您也可以考虑将条件tmp < 3更改为tmp <= 3 。 如果tmp为3，则除以零。

Answer 3

吉德沃兹（Jedwards）取得了很大的进步，但是，我的第一个问题是，为什么要使用队列列表而不是整数数组。

例如，我将执行以下操作：

int average(int analog_reading)
{
    #define NUM_OF_AVG 5
    static int readings[NUM_OF_AVG];
    static int next_position;
    static int sum;

    if (++next_position >= NUM_OF_AVG)
    {
        next_position=0;
    }
    reading[next_position]=analog_reading;

    for(int i=0; i<NUM_OF_AVG; i++)
    {
        sum += reading[i];
    }
    average = sum/NUM_OF_AVG
}

现在，我每次读取都会计算一个新的滚动平均值，它消除了与嵌入式设备中的动态内存分配（内存碎片，无可用内存，内存泄漏）有关的所有问题。

我欣赏并理解使用移位除以2,4或8的方法，但是出于两个原因，我会远离该技术。

我认为，源代码的可读性和可维护性更为重要，因此，除非您可以测试和验证划分是一个瓶颈，否则通过转移而不是使用划分来节省一点时间。

其次，我相信大多数当前的优化编译器都将尽可能改变，我知道GCC会这样做。

我将把重构留给下一个家伙。