pulsein函數詳解

在Arduino的編程中，pulsein函數是非常重要的函數之一，它主要用於讀取外部數字信號的脈衝寬度，並返回脈衝的時間。

一、pulsein函數介紹

pulsein函數是Arduino語言中非常重要的函數之一，它的基本作用是讀取外部數字信號的脈衝寬度，並返回脈衝的時間。pulsein函數的函數原型如下：

unsigned long pulseIn(uint8_t pin, uint8_t state, unsigned long timeout = 1000000L);

其中參數pin表示需要讀取脈衝信號的引腳，state表示讀取的脈衝信號的狀態（HIGH或LOW），timeout為可選參數，表示讀取脈衝信號的超時時間，單位為微秒，默認為1000000微秒（即1秒）。

二、pulsein函數使用

使用pulsein函數時需要注意以下幾點：

1.脈衝信號的格式

pulsein函數只能讀取脈衝信號，所以要使用pulsein函數，必須保證輸入的信號是脈衝信號，否則函數將會返回錯誤的結果。脈衝信號的格式通常是：一個HIGH狀態的信號脈衝，一個LOW狀態的信號脈衝。如下圖所示：

________        ________        ________        ________        _____
       |______|               |______|               |______|
      HIGH脈衝            LOW脈衝            HIGH脈衝            LOW脈衝

如果輸入的信號不是脈衝信號，則可能會導致pulsein函數讀取脈衝的時間不準確。

2.超時時間的設置

pulsein函數的timeout參數表示讀取脈衝信號的超時時間，單位為微秒，默認為1000000微秒（即1秒）。如果在超時時間內沒有讀取到脈衝信號，則pulsein函數將返回0。

如果超時時間設置得太短，則可能會導致pulsein函數沒有讀取到完整的脈衝信號，從而返回錯誤的結果。因此，在使用pulsein函數時需要根據實際情況合理設置超時時間。

3.脈衝狀態的確定

pulsein函數的第二個參數state表示讀取的脈衝信號的狀態。HIGH表示讀取高電平脈衝的時間，LOW表示讀取低電平脈衝的時間。

在設置pulsein函數時，需要確保state參數設置正確。如果設置不正確，將會導致返回的脈衝時間不正確。

三、pulsein函數的示例代碼

下面是一個使用pulsein函數的示例代碼：

const int buttonPin = 2;    
unsigned int pulseWidth;   

void setup() {
  Serial.begin(9600);       
  pinMode(buttonPin, INPUT);
}

void loop() {
  pulseWidth = pulseIn(buttonPin, HIGH); 
  Serial.println(pulseWidth);
  delay(100);                     
}

以上代碼將讀取引腳2上的高電平脈衝寬度，並將讀取的脈衝寬度打印到串口中，每次輸出後延時100毫秒。

四、pulsein函數的應用場景

pulsein函數可以應用於很多場景，例如測量超聲波傳感器的返回脈衝信號寬度，讀取紅外傳感器的接收脈衝寬度等。

下面是一個使用pulsein函數讀取超聲波傳感器返回的脈衝信號寬度的示例代碼：

const int trigPin = 9;    
const int echoPin = 10;   
unsigned long duration;   
float distance_cm;        
void setup() {
  Serial.begin (9600); 
  pinMode(trigPin, OUTPUT);
  pinMode(echoPin, INPUT);
}
void loop() {
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  delayMicroseconds(2);
  digitalWrite(trigPin, HIGH);
  delayMicroseconds(10);
  digitalWrite(trigPin, LOW);
  duration = pulseIn(echoPin, HIGH);
  distance_cm = duration * 0.034 / 2;
  Serial.print("Distance: ");
  Serial.print(distance_cm);
  Serial.println(" cm");
  delay(500);
}

以上代碼可以實現超聲波測距功能，實現讀取超聲波傳感器返回的脈衝信號寬度，並通過計算得到距離值，並將距離值打印到串口。

五、pulsein函數的局限性

雖然pulsein函數非常實用，可以應用於很多場景，但它也存在一些局限性。

1.阻塞程序

pulsein函數是個阻塞程序，當它在等待脈衝信號時，整個程序會被阻塞，直到讀取到脈衝信號或超時。因此，在使用pulsein函數時需要注意程序是否會因為等待脈衝信號而停滯不前。

2.不適用於高速脈衝信號

由於pulsein函數的實現方式，它無法在高速脈衝信號的情況下工作。當脈衝信號的頻率接近函數能夠處理的時間上限時，pulsein函數將無法正確處理脈衝信號。

3.不適用於需要高精度的定時

pulsein函數的讀取精度取決於系統的時鐘精度和時間分辨率。在某些應用場景下，需要更高精度的定時功能，此時pulsein函數可能無法滿足需求。

六、總結

pulsein函數是Arduino語言中非常實用的函數，它可以用於讀取外部數字信號的脈衝寬度，並返回脈衝的時間。在使用pulsein函數時，需要注意一些細節，例如脈衝信號的格式、超時時間的設置、脈衝狀態的確定等，並且需要注意pulsein函數的局限性。