Arduino 記憶體不足不用怕，一個函數打天下

| 21 10 月, 2016 at 22:33

寫 Arduino 程式（其實所有程式都會啦）難免會遇到臭蟲。一般而言，臭蟲多和程式語言的的語法（ Syntax，例如有左掛號但少了右括弧）或程式邏輯（ Logic，例如在宣告變數前就先引用）有關。

左圖：語法錯誤，漏掉了右括弧而編譯失敗的程式碼
右圖：邏輯錯誤，在宣告變數 led 前就引用而編譯失敗的程式碼

以上兩者的的處理方式一般初學課程都已經教過，不外乎就是仔細檢查程式碼，找出臭蟲所在的那位置並修正它，但有一種臭蟲，就算你程式碼看得再仔細，也還是找不到的。

病歷第 xxxxx 號

病人： Arduino 程式
主訴：無法正常運作
背景：原本程式運行良好，毫無問題，但自從_______（請從下面的選項自行帶入）後，便無法正常運作，從程式碼也看不出任何問題。

A. 加入一個函數庫
B. 加入更多 LED
C. 從 SD 卡讀如一個檔案
D. 跟另外一個 Arduino 程式合併
E. 加入一個新功能
F. 用 println 函數顯示一些文字

臆斷：可能是記憶體不足，需安排進一步的檢查

看標題你大概也已經猜到這邊講的就是「記憶體不足^註1」這個臭蟲。當程式碼你已經已經檢查再檢查，卻還是找不出問題所在，通常就要開始懷疑是記憶體不足的問題了^註2。看完這篇你就可以習得： 1. 如何診斷是記憶體不足所引起的問題； 2. 如何處理這種問題。

首先來一點背景知識。對於剛寫程式不久的人來說，並不會想到記憶體是一種有限的資源。然而，記憶體一旦用盡， Arduino 就會開始不正常地運作，並且做出一些無法預測的行為。不意外的，上面所提出的六種狀況的共同點就是會讓記憶體的用量大量上升^註3。

以 Arduino UNO 來說，它有 2048 位元組（byte）的記憶體空間，這大約只有現在一般電腦的 1/2000000。若以一個實際一點的例子來說，它連這篇文章都無法塞入記憶體內。所以不意外地，只要一不小心，你就可能把記憶體用完。而診斷記憶體是否不足，沒有別的方法，就是時時詢問 Arduino 還剩多少可用的記憶體。這邊我們用 Adafruit 提供的程式碼，將 Arduino 還剩餘多少可用的記憶體空間顯示出來。

首先把一下這段程式碼加入你的程式裡面

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

並在你的程式各處，想檢查剩餘的可用記憶體的地方加入這行

Serial.println(freeRam());

如果顯示出來的數字接近 0 ，那就代表程式可能有記憶體不足的問題，但發現記憶體不足也不必驚慌，一下我們提供兩種方法，讓你的 Arduino 程式再度活過來。

用F()
原本如果要序列傳輸 “This string will be stored in flash memory” 這段文字的話，一般來說都會這樣寫。
```
Serial.println("This string will be stored in flash memory");
```
這將佔用 42 位元組的記憶體空間，所以如果有 50 個這種長度的文字同時在記憶體中，Arduino 就沒有記憶體可以做其他事情了。但其實只要在文字外加上一個神奇的 F 函數呼叫，像下面這樣，
```
Serial.println(F("This string will be stored in flash memory"));
```
那文字就不再佔用 Arduino 的記憶體，瞬間省了你 42 位元組的空間。可別小看這一點點小節省，累積下來他們也可能非常驚人。
移除不用的函數庫
如果在程式碼中看到 #include 的話，代表程式碼有引用額外的函數庫，但是有時候這些額外的函數庫並沒有實際被使用（例如你下載別人寫好的程式碼再修改過），像是明明沒有用伺服馬達，卻在程式碼內看到：
```
#include <Servo.h>
```
這時伺服馬達的函數庫，就只是白白在佔用你的記憶體，透過刪掉那行引用宣告，就可以把被吃掉的記憶體要回來。如果不確定函數庫有沒有被使用也沒關係，可以試試把引用宣告刪掉，再編譯程式碼。如果編譯成功，代表有很高的機率，那個函數庫並沒有被使用；反之，如果刪掉引用宣告後程式無法成功編譯，那就代表那個函數庫有被使用，這時只要把剛剛被刪掉的那行引用宣告，補回來就行了。