Arduino Uno зависает по неизвестной причине во время выполнения кода

arduino-uno i2c

Я борюсь с поведением своего Arduino, которое я не до конца понимаю.

Короче говоря, длинная история:

При запуске связи по I2C Arduino зависает. На мой взгляд, во время команды "Wire.write ()".

Длинная история и предыстория:

Я хочу подключить свой Arduino Uno к Wi-Fi 1010 Arduino MKR через I2C. Я реализовал код для связи шаг за шагом, поэтому начал с приведенного ниже кода.

Код для главного Arduino Uno:

#include <Wire.h>
#include <Arduino.h>

#define SLAVE_ADRESS                            2

void Send_Data(int receiver, int data)
{
    Wire.beginTransmission(receiver);
    Wire.write(data);          
    Wire.endTransmission();
    Serial.println(F("Data sent"));
}

void setup() {
  Serial.begin(38400);
  while (!Serial) {;} /*  Подождите, пока последовательный интерфейс будет подключен и готов к использованию. */
  Serial.setTimeout(2000);
  Serial.println(F("Готово к последовательному подключению"));
  Wire.begin(); // присоединиться к шине i2c (адрес необязательно для master)
}

void loop() {
  static int LedStatus = 0;
  if (LedStatus == 0)
  {
      LedStatus = 1;
  }
  else
  {
      LedStatus = 0;
  }
  Serial.print(F("Master LED status: "));
  Serial.println(LedStatus);         
  Send_Data(SLAVE_ADRESS,LedStatus);
  delay(500);
}n

Код для ведомого Arduino MKR Wifi 1010:

#include <Wire.h>
#include <Arduino.h>

#define NODE_ADDRESS 2

int led = 0;

void setup() 
{
  Serial.begin(38400);
  while (!Serial)
  {
        ; /* Дождитесь подключения последовательного интерфейса и его готовности к использованию. */
  }
  Serial.setTimeout(1000);
  
  Wire.begin(NODE_ADDRESS);
  Wire.onReceive(receiveEvent);
}

void receiveEvent(int bytes)
{
  led = Wire.read();              
  Serial.println("Data reveived!");
  Serial.print("Slave Value led: "); 
  Serial.println(led);

}

void loop() 
{

}

Этот фрагмент кода работает нормально, как и ожидалось. Поэтому я внедрил ту же функциональность для мастера в свой проект.

/****************************************************************************/
/*-------------------------------Description--------------------------------*/
/****************************************************************************/

/*
Used board: Arduino Uno

>>> Pin usage overview <<<
0:
1:
2: waterlevel tank sensor low (black sensor wires)
3: waterlevel tank sensor high (red sensor wires)
4: waterlevel reservoir sensor low (not used yet)
5: waterlevel reservoir sensor high (not used yet)
6: pump level tank
7: pump level reservoir
8: water temperature sensor
9: water temperature sensor
10: 
11:
12:
13:
A0: EC sensor
A1: pH sensor
A2:
A3:
A4:
A5:
/*

/****************************************************************************/
/*---------------------------------Includes---------------------------------*/
/****************************************************************************/

#include <Arduino.h>
#include <RTClib.h>
#include <TimerOne.h>
#include <Wire.h>
#include "WaterCondition.h"
#include "WaterFlow.h"
#include "Serial.h"

/****************************************************************************/
/*----------------------------------Macros----------------------------------*/
/****************************************************************************/

#define TIMER_INTERVAL                          2000000 // 5sec (timer in microsec)

#define RTC_INIT_TIME_SECOND                    0
#define RTC_INIT_TIME_MINUTE                    0
#define RTC_INIT_TIME_HOUR                      0
#define RTC_INIT_TIME_DAY                       0
#define RTC_INIT_TIME_MONTH                     0
#define RTC_INIT_TIME_YEAR                      0

#define OPERATING_MODE_AUTO                     0
#define OPERATING_MODE_TEST_TEMP_SENSOR         1
#define OPERATING_MODE_TEST_EC_SENSOR           2
#define OPERATING_MODE_TEST_PH_SENSOR           3
#define OPERATING_MODE_TEST_RTC                 4
#define OPERATING_MODE_TEST_WATERLEVEL          5
#define OPERATING_MODE_TEST_COMMUNICATION       6

#define SLAVE_ADRESS                            2 // adress of the slave for communication

/****************************************************************************/
/*-----------------------------Global Variables-----------------------------*/
/****************************************************************************/

/* 
OPERATING_MODE 0: Automatic
OPERATING_MODE 1: Testing / Calibration
*/
uint8_t OperatingMode = 0;

/* Used for Serial.h to read the input from serial connection */
extern char StringBuffer[STRING_BUFFER_SIZE];
extern float WaterConPhVolt, WaterConEcVolt, WaterConPhVal, WaterConEcVal, WaterConTempVal;

/****************************************************************************/
/*------------------------------Initialization------------------------------*/
/****************************************************************************/

RTC_DS3231 rtc;
DateTime now;


int freeRam() 
{
    extern int __heap_start, *__brkval; 
    int v; 
    return (int) &v - (__brkval == 0 ? (int) &__heap_start : (int) __brkval); 
}


/* standard operations */
void ISR_Task(void) 
{
    if (OperatingMode == OPERATING_MODE_AUTO) // Automatic
    {
        Serial.println(F("Running in automatic mode"));

        uint8_t min;
        min = now.second(),DEC;
        if ((min == PUMP_TANK_ON_INTERVALL_1) || (min == PUMP_TANK_ON_INTERVALL_2))
        {
            //Serial.println(F("Test: RTC min = 0 or 30");
            //Activate pump
            //Function tbd
        }
        else if ((min == PUMP_TANK_OFF_INTERVALL_1) || (min == PUMP_TANK_OFF_INTERVALL_2))
        {
            //Serial.println(F("Test: RTC min = 20 or 50");
            //Deactivate pump
            //Function tbd
        }
        WaterConTempVal = WaterCon_Sensor_TEMP(0);
        WaterConEcVal = WaterCon_Sensor_EC();
        WaterConPhVal = WaterCon_Sensor_PH();
        if (Waterflow_Tank() == 99)
        { 
            // tbd
        }
        
    }
    else // Testing
    {
        /* >>> Test the temperature sensor <<< */
        if (OperatingMode == OPERATING_MODE_TEST_TEMP_SENSOR)
        {
            Serial.print(F("Water temperature filtered: "));
            Serial.println(WaterCon_Sensor_TEMP(0));
        }

        /* >>> Test the PH sensor <<< */
        else if (OperatingMode == OPERATING_MODE_TEST_PH_SENSOR)
        {
            float test_ph = 0;
            test_ph = WaterCon_Analog_Read(PH_PIN, VOLTAGE_PIN, RESOLUTION_SENSOR_PH);
            Serial.print(F("PH-Sensor-Value raw from 0 - 5000mV: "));
            Serial.println(test_ph);
            Serial.print(F("PH-Value from 0 - 14: "));
            Serial.println(WaterCon_Sensor_PH());
        }

        /* >>> Test the PH sensor <<< */
        else if (OperatingMode == OPERATING_MODE_TEST_EC_SENSOR)
        {
            float test_ec = 0;
            test_ec = WaterCon_Analog_Read(EC_PIN, VOLTAGE_PIN, RESOLUTION_SENSOR_EC);
            Serial.print(F("EC-Sensor-Value raw from 0 - 5000mV: "));
            Serial.println(test_ec);
            Serial.print(F("EC-Value from 0 - 2000uS: "));
            Serial.println(WaterCon_Sensor_EC());
        }

        /* >>> Test the RTC clock <<< */
        else if (OperatingMode == OPERATING_MODE_TEST_RTC)
        {
            Serial.print(F("\nRTC-Time: "));
            Serial.println(now.second(),DEC);
        }

        /* >>> Test the waterlevel sensors <<< */
        else if (OperatingMode == OPERATING_MODE_TEST_WATERLEVEL)
        {
            int WaterLvlSensorLow = 0;
            int WaterLvlSensorHigh = 0;
            WaterLvlSensorLow = digitalRead(TANK_LVL_LOW_PIN);
            WaterLvlSensorHigh = digitalRead(TANK_LVL_HIGH_PIN);
            
            Serial.print(F("Waterlevel Sensor Low: "));
            Serial.println(WaterLvlSensorLow);
            Serial.print(F("Waterlevel Sensor High: "));
            Serial.println(WaterLvlSensorHigh);
        }

        /* >>> Test the communication over I2C <<< */
        else if (OperatingMode == OPERATING_MODE_TEST_COMMUNICATION)
        {
            static int LedStatus = 0;
            if (LedStatus == 0)
            {
                LedStatus = 1;
            }
            else
            {
                LedStatus = 0;
            }                        
            Serial.print(F("Master LED status: "));
            Serial.println(LedStatus);
            Send_Data(SLAVE_ADRESS,LedStatus);
        }
    }
}

void Send_Data(int receiver, int data)
{
    Wire.beginTransmission(receiver);
    Wire.write(data);        
    Wire.endTransmission();
    Serial.println(F("Data sent"));
}

/****************************************************************************/
/*-------------------------Function Implementations-------------------------*/
/****************************************************************************/

void setup() {
    Serial.begin(38400);
    while (!Serial) {;} /* Wait for serial interface to be connected and ready for use. */
    Serial.setTimeout(2000);
    Serial.println(F("Serial Connection ready"));
    

    /* Initialize sensors */
    Serial.println(F("Setup Sensors"));
    WaterCon_Sensor_Init();
    Waterflow_Sensor_Init();

    /* Initialize RTC */
    Serial.println(F("Setup RTC"));
    rtc.begin();
    Serial.println(F("Test"));

    /* Initialize timers */
    Serial.println(F("Setup Timers"));
    Timer1.initialize(TIMER_INTERVAL);
    Timer1.attachInterrupt(ISR_Task);
    Serial.println(F("Setting the time for the RTC..."));
    rtc.adjust(DateTime(F(__DATE__), F(__TIME__)));


    /* Initialize I2C Master-Slave */
    Wire.begin();
}

void loop()
{
    now = rtc.now();

    delay(200);
    Serial_Read(1);
    /* Change operating mode to automatic */
    if (strcmp("opauto",StringBuffer) == 0)
    {
        Serial.println(F("Operating Mode changed to automatic"));
        OperatingMode = 0;
    }
    /* Change operating mode to testing */
    else if (strcmp("optest1",StringBuffer) == 0)
    {
        Serial.println(F("Operating Mode changed to Testing: temperature sensor"));
        OperatingMode = 1;
    }
    else if (strcmp("optest2",StringBuffer) == 0)
    {
        Serial.println(F("Operating Mode changed to Testing: EC sensor"));
        OperatingMode = 2;
    }    
    else if (strcmp("optest3",StringBuffer) == 0)
    {
        Serial.println(F("Operating Mode changed to Testing: pH sensor"));
        OperatingMode = 3;
    }
    else if (strcmp("optest4",StringBuffer) == 0)
    {
        Serial.println(F("Operating Mode changed to Testing: RTC clock"));
        OperatingMode = 4;
    }
    else if (strcmp("optest5",StringBuffer) == 0)
    {
        Serial.println(F("Operating Mode changed to Testing: Waterlevel Sensors"));
        OperatingMode = 5;
    }
    else if (strcmp("optest6",StringBuffer) == 0)
    {
        Serial.println(F("Operating Mode changed to Testing: Communication via I2C Master-Slave"));
        OperatingMode = 6;
    }
}

Некоторое объяснение, чтобы вы поняли, что я пытаюсь сделать: Выше вы можете увидеть код из файла Main.ino для гидропонного проекта. Я хотел реализовать различные режимы работы для автоматического и тестирования. Поэтому, если я столкнусь с неисправностью, я хочу иметь возможность подключить ноутбук к USB-порту и начать считывать некоторую информацию через последовательный порт. Позже это должно быть сделано по воздуху, но для начала это должно быть нормально. Чтобы добиться этого, я ввел сравнение строк в цикл, чтобы заметить, сделал ли пользователь какой-то ввод и ответил на него. Я много тестировал эту функциональность, и она работала нормально. Я могу перейти из любого режима работы в другой.

Существуют внешние часы реального времени, работающие для использования прерываний и выполнения кода в определенное время. Во время этого прерывания я проверяю, какой режим работы активен, и запускаю соответствующий код. С помощью сравнения строк, о котором я упоминал выше, я могу перейти к соответствующему коду со следующим прерыванием.

ПРОБЛЕМА: Теперь я могу описать реальную проблему. Каждый раз, когда я вхожу в "рабочий режим 6", чтобы проверить соединение I2C, Arduino зависает. Как вы можете видеть, я использовал тот же самый код внутри "иначе, если", как проверялось ранее. Это соответствующая часть кодекса:

        /* >>> Test the communication over I2C <<< */
        else if (OperatingMode == OPERATING_MODE_TEST_COMMUNICATION)
        {
            static int LedStatus = 0;
            if (LedStatus == 0)
            {
                LedStatus = 1;
            }
            else
            {
                LedStatus = 0;
            }                        
            Serial.print(F("Master LED status: "));
            Serial.println(LedStatus);
            Send_Data(SLAVE_ADRESS,LedStatus);
        }
    }
}

void Send_Data(int receiver, int data)
{
    Wire.beginTransmission(receiver);
    Wire.write(data);        
    Wire.endTransmission();
    Serial.println(F("Data sent"));
}

На следующем рисунке похоже, что плата зависает во время последовательной связи, когда она выводит "Состояние основного светодиода: ". Я проверяю это, комментируя команды serial.print и вставляя команду печати между Wire.begin и Wire.write в коде.

Я думаю, что основная проблема вызвана функцией Wire.write, но я не могу ее отладить, кроме как с помощью команд serial.print. Но напечатанные команды не коррелируют со строкой кода, когда плата фактически зависает. Я думаю, что мне понадобится настоящий отладчик, который останавливает процессор и дает мне возможность пошагово просматривать код.
Сначала я подумал, что эта проблема была вызвана тем, что SRAM был заполнен. Поэтому я поместил команды Serial.print во флэш-память и вставил несколько строк кода для проверки использования SRAM и стека. Вы можете видеть функцию "FreeRAM()" в коде, но я удалил их для лучшей читаемости.

У кого-нибудь была подобная проблема или вы знаете, что может вызвать эту проблему?

Заранее большое спасибо!