ডিজিটাল ইনপুট ডিবাউন্সিং

১ · সুইচ বাউন্স সমস্যা

L14-এ দেখানো হয়েছে কীভাবে একটি বাটন GPIO পিনকে পুল-আপ ডিফল্ট থেকে বিপরীত অবস্থায় টেনে নেয়। কিন্তু বাস্তব জগতে একটি মেকানিক্যাল বাটনের ভেতরের দুটি ধাতব কন্টাক্ট একে অপরকে স্পর্শ করার সময় নিখুঁতভাবে, তাৎক্ষণিকভাবে "ছুঁয়ে" যায় না — সূক্ষ্ম যান্ত্রিক স্প্রিং-ব্যাক ও কম্পনের কারণে কন্টাক্টগুলো কয়েক মিলিসেকেন্ড ধরে বারবার সংযুক্ত-বিচ্ছিন্ন হতে থাকে, তারপর স্থির হয়। একটি মাইক্রোকন্ট্রোলার এত দ্রুত স্যাম্পল নিতে পারে (মাইক্রোসেকেন্ড রেজোলিউশনে) যে এই পুরো "কাঁপুনি" — যাকে বাউন্সContact bounceএকটি মেকানিক্যাল সুইচের ধাতব কন্টাক্ট বন্ধ/খোলার সময় কয়েক মিলিসেকেন্ড ধরে বারবার সংযুক্ত-বিচ্ছিন্ন হওয়ার যান্ত্রিক ঘটনা। বলা হয় — একাধিক পৃথক HIGH/LOW ট্রানজিশন হিসেবে দেখতে পায়, যদিও ব্যবহারকারী বাস্তবে মাত্র একবারই বাটন চেপেছেন।

কোনো ফিল্টার ছাড়া সরাসরি ইন্টারাপ্ট বা পোলিং-বেসড কোড লিখলে — "প্রতিটি ট্রানজিশনে একটি কাউন্টার বাড়াও" — একটি একক বাস্তব বাটন প্রেস ভুলবশত ৫-১৫টি (বা তারও বেশি) প্রেস হিসেবে গণনা হতে পারে। এটি একটি সুপরিচিত, বাস্তব এমবেডেড বাগ ক্লাস।

২ · কাউন্ট-বেসড ডিবাউন্স অ্যালগরিদম

সবচেয়ে সহজ ও সাধারণ সফটওয়্যার ডিবাউন্স কৌশল হলো — একটি নতুন রিডিং তখনই "স্থিতিশীল" (accepted) হিসেবে মেনে নেওয়া হবে যখন সেই একই রিডিং পরপর অন্তত N বার (উদাহরণ — ৪ বার) এসেছে। যদি মাঝপথে রিডিং আবার বদলে যায়, তাহলে গণনা নতুন করে শুরু হয়। এভাবে দ্রুত এলোমেলো বাউন্স (যা কখনোই পরপর N বার একই মান দেয় না) ফিল্টার হয়ে বাদ পড়ে যায়, কিন্তু বাস্তব স্থায়ী পরিবর্তন (যা বাউন্স স্থির হওয়ার পর দীর্ঘক্ষণ একই মান দিতে থাকে) ধরা পড়ে।

# একটি বাস্তব বাটন-প্রেস-তারপর-রিলিজের বাউন্সি raw স্যাম্পল সিকোয়েন্স -- হাতে তৈরি,
# যেন প্রতিটি এন্ট্রি একটি দ্রুত টাইম-স্যাম্পলে পিনের অবস্থা বোঝায়
raw_signal = [
    0, 0, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 1, 0, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1,   # প্রেস: বাউন্স করে শেষে HIGH-এ স্থির
    1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 0, 1, 0, 0, 0, 0, 0, 0,   # রিলিজ: বাউন্স করে শেষে LOW-এ স্থির
]

def count_raw_transitions(signal):
    return sum(1 for i in range(1, len(signal)) if signal[i] != signal[i - 1])

def debounce(signal, n_required=4):
    # পরপর n_required বার একই মান না আসা পর্যন্ত স্টেট বদলাবে না
    stable_state = signal[0]
    candidate = signal[0]
    run_length = 0
    output = []
    debounced_transitions = 0
    for sample in signal:
        if sample == candidate:
            run_length += 1
        else:
            candidate = sample
            run_length = 1
        if run_length >= n_required and candidate != stable_state:
            stable_state = candidate
            debounced_transitions += 1
        output.append(stable_state)
    return output, debounced_transitions


raw_transitions = count_raw_transitions(raw_signal)
debounced_output, debounced_transitions = debounce(raw_signal, n_required=4)

print(f"Raw সিগন্যাল ({len(raw_signal)} স্যাম্পল): {raw_signal}")
print(f"Raw ট্রানজিশন সংখ্যা: {raw_transitions}")
print()
print(f"ডিবাউন্স করা আউটপুট: {debounced_output}")
print(f"ডিবাউন্স করা ট্রানজিশন সংখ্যা: {debounced_transitions}")

সফটওয়্যার ডিবাউন্সিং (উপরের মতো, কোনো অতিরিক্ত হার্ডওয়্যার লাগে না, শুধু কোড) ছাড়াও একটি হার্ডওয়্যার RC ফিল্টার (একটি ছোট রেজিস্টর-ক্যাপাসিটর নেটওয়ার্ক বাটনের সাথে যুক্ত করে সিগন্যালটাকে বৈদ্যুতিকভাবেই "স্মুথ" করে দেওয়া) ব্যবহার করেও ডিবাউন্স করা যায় — এতে সফটওয়্যারে কিছু করতে হয় না, কিন্তু অতিরিক্ত ফিজিক্যাল কম্পোনেন্ট লাগে। বেশিরভাগ আধুনিক এমবেডেড ডিজাইনে খরচ বাঁচাতে সফটওয়্যার ডিবাউন্সিংই বেশি ব্যবহৃত হয়।