Моя программа использует слишком много памяти

Вы пробовали использовать макрос (PROGMEM) F? Это описано в официальной документации Arduino в конце https://www.arduino.cc/reference/en/language/variables/utilities/progmem/

Это заставляет все строки храниться во флэш - памяти вместо дефицитной памяти SRAM.

Вы можете попробовать с помощью нескольких строк, чтобы увидеть, уменьшается ли объем памяти, и рассчитать, будет ли этого достаточно (чтобы поместиться во флэш-память). Если даже флэш недостаточно, то альтернативой будет SD - карта.

Также некоторые рефакторинги, которые могут очистить код (не обязательно уменьшить объем используемой памяти):

• вместо множества конструкций if (integerValue == xxx) используйте операторы switch/case.
• Возможной ошибкой являются одинаковые значения внутри (например, 245 и 766, используемые много раз, но для разных продуктов).
• Переместите функцию lcd.print("...") внутрь функции ComScrn и передайте строку (используя F(..))
• Аналогично приведенному выше, но для IDScrn, используйте две строки и также установите курсор внутри IDScrn.
• (ключ != NO_KEY && ключ == 'X') ... если ключ "X", он никогда не может быть NO_KEY, поэтому первая проверка может быть удалена.
• if (результат == true) можно записать как if (результат).

В вашем коде много повторений. Этого , как правило, следует избегать не только из-за использования памяти, но и, что наиболее важно, из-за ремонтопригодности.

Наиболее распространенный способ избавиться от повторений-написать цикл , который проходит через массив. Для первой части вашей программы (схема стойки/зазора) этот массив может выглядеть следующим образом:

// Структура данных, описывающая записанное местоположение.
struct Location {
    uint16_t id;
    uint8_t rack;
    uint8_t gap;
};

// Список зарегистрированных местоположений продуктов.
const Location locations[] = {
    {  9, 109, 63 },
    { 15, 109, 63 },
    { 20, 109, 63 },
    { 22, 110, 68 },
    { 23, 109, 63 },
    // etc...
};

// Количество пунктов в приведенном выше списке.
const size_t nb_locations = sizeof locations / sizeof locations[0];

Обратите внимание, что структура использует наименьшие возможные целые числа для каждого поля, чтобы сэкономить память. Однако главное преимущество заключается в том, что данные теперь представлены в формате, который легче обновлять: простой список номеров.

Затем весь код, обрабатывающий эти данные, становится циклом, а не повторением. Например, следующая функция может печатать местоположение любого элемента на ЖК-дисплее. Он возвращает значение true или false, чтобы сообщить вам , нашел ли он запрошенный элемент:

// Если элемент найден, выведите его местоположение и верните значение true.
// В противном случае верните значение false.
bool print_location(uint16_t id) {
    for (size_t i = 0; i < nb_locations; i++) {
        if (locations[i].id == id) {
            IDScrn();
            lcd.print(locations[i].rack);
            lcd.setCursor(12,1);
            lcd.print(locations[i].gap);
            delayfunc();
            return true;  // найдено
        }
    }
    return false;  // не найдено
}

В этой схеме по-прежнему существует проблема, связанная с тем, что все данные копируются в оперативную память при инициализации. Если у вас есть 4000 предметов, для этого потребуется 16 000 байт оперативной памяти, или примерно в два раза больше оперативной памяти вашего Мега. Вы можете сэкономить оперативную память, сохранив все постоянные данные во флэш-памяти, используя программу квалификатор. У вас в 32 раза больше флэш-памяти, чем оперативной памяти. Однако затем вам потребуется вернуть каждый элемент в оперативную память, чтобы использовать его, что можно сделать с помощью функции memcpy_P(). Вот версия предыдущего кода, который хранит массив во флэш-памяти:

// Список зарегистрированных местоположений продуктов.
PROGMEM const Location locations[] = {
    {  9, 109, 63 },
    { 15, 109, 63 },
    { 20, 109, 63 },
    { 22, 110, 68 },
    { 23, 109, 63 },
    // etc...
};

// Количество пунктов в приведенном выше списке.
const size_t nb_locations = sizeof locations / sizeof locations[0];

// Если элемент найден, выведите его местоположение и верните значение true.
// В противном случае верните значение false.
bool print_location(uint16_t id) {
    for (size_t i = 0; i < nb_locations; i++) {
        Location location;  // Копия местоположения в оперативной locations[i]
        memcpy_P(&location, &locations[i], sizeof location);
        if (location.id == id) {
            IDScrn();
            lcd.print(location.rack);
            lcd.setCursor(12,1);
            lcd.print(location.gap);
            delayfunc();
            return true;  // найдено
        }
    }
    return false;  // не найдено
}

Такой подход должен позволить вам хранить всю базу данных во флэш -памяти вашего Mega и, возможно, даже в Uno. Тем не менее, я поддерживаю комментаторов, которые говорят, что использование SD-карты должно сделать обновление базы данных намного более удобным.

Я хочу знать, можно ли добавить модуль SD-карты Arduino и сохранить там часть моей строковой памяти

Ну, учитывая, что два участника уже дали несколько советов как по улучшению вашего кода, так и по преимуществам использования SD-карты. Мне больше нечего сказать, кроме как ответить на ваш очень конкретный вопрос.

Ответ прост, и это "да". Нет никаких проблем в разделении ваших данных на две части, одну часть на вашем микроконтроллере/Arduino, а другую часть на вашей SD-карте, вам нужно будет знать, какая часть находится там, чтобы вы могли получить к ней доступ без каких-либо проблем и почти мгновенно.

Я надеюсь, что это полностью ответит на ваш вопрос.

Arduino Uno использует довольно старый, слабый процессор. Это по - прежнему совершенно новый микроконтроллер - он работает просто отлично, - но существуют гораздо более новые.

Вы упомянули ESP8266. Знаете ли вы, что у него 40 КБ оперативной памяти по сравнению с 2 КБ Uno? А преемник, ESP32, имеет 320 Кб оперативной памяти.

Поскольку ваше приложение в основном представляет собой миниатюрный компьютер с клавиатурой и экраном, рассматривали ли вы возможность использования чего-то, разработанного как миниатюрный компьютер? У Raspberry Pi (любой модели) больше гигабайт оперативной памяти, чем вы знаете, что с ней делать. Но он использует гораздо больше энергии. Но вы также можете написать программное обеспечение обычным способом Linux (если вам нравится программирование на Linux). Или вы могли бы подумать о написании приложения для вашего мобильного телефона Android.

Если вы настаиваете на использовании Uno, другой вариант-добавить чип расширения оперативной памяти SPI, например, этот чип за 1 евро с 32 Кб (они становятся больше). Теперь Uno не имеет встроенной возможности расширения оперативной памяти, поэтому вы не можете просто получить к ней доступ с помощью указателей или чего-то в этом роде, но вы все равно можете использовать шину SPI, чтобы указать чипу считывать или записывать определенные байты, как это можно сделать с помощью SD-карты.

После написания этого я понял, что оперативная память SPI не так полезна для вашего приложения, потому что вы не хотите хранить данные только при включенном устройстве. Вместо этого вы можете использовать микросхему SPI FRAM или SPI EEPROM, которая может хранить данные при выключенном питании. В среде IDE Arduino нет способа автоматического ввода данных ни в один из этих чипов... поэтому, чтобы ввести данные, вам, вероятно, придется отправить их через последовательный порт в отдельную программу, которую вы написали, которая записывает их на чип. Или вы можете создать пользовательский интерфейс, позволяющий пользователю редактировать данные непосредственно на устройстве.

Или вы можете использовать SD-карту, да. Честно говоря, это, наверное, самый простой способ.