Золотовский Д.В. Учебный курс для новичков по микроконтроллерам AVR. Часть 1

Подождите немного. Документ загружается.

об этом сигнализирует флаг переполнения. Поэтому надо вначале проверять

его, чтобы при не обходимости игнорировать признак равенства указателей.

На выходе функции Buff_Pop у нас в регистрах идут данные (R17) и код

ошибки (R19). Если функция вернула 1, значит буфер пуст и регистр с

данными можно игнорировать.

Запись в буфер задача более востребованная и чаще встречающаяся. И

делается по аналогии с прерыванием RX

; Load Loop Buffer

; IN R19 - DATA

; OUT R19 - ERROR CODE

Buff_Push: CLI ; Запрет прерываний.

LDI XL,low(OUT_buff) ; Берем адрес начала буффера

LDI XH,high(OUT_buff)

LDS R16,OUT_PTR_E ; Берем смещение точки записи

LDS R18,OUT_PTR_S ; Берем смещение точки чтения

ADD XL,R16 ; Сложением адреса со

смещением

CLR R17 ; получаем адрес точки записи

ADC XH,R17

ST X,R19 ; сохраняем их в кольцо

CLR R19 ; Очищаем R19, теперь там код

ошибки

; Который вернет подпрограмма

INC R16 ; Увеличиваем смещение

CPI R16,MAXBUFF_OUT ; Если достигли конца

BRNE _NoEnd

CLR R16 ; переставляем на начало

_NoEnd: CP R16,R18 ; Дошли до непрочитанных

данных?

BRNE _RX_OUT ; Если нет, то просто

выходим

_RX_FULL: LDI R19,1 ; Если да, то буффер переполнен.

STS OUT_FULL,R19 ; Записываем флаг наполненности

; В R19 остается 1 - код ошибки

переполнения

_RX_OUT:

STS

OUT_PTR_E,R16 ; Сохраняем смещение. Выходим

SEI ; Разрешение прерываний

RET

Пользоваться просто:

в R19 пихаем данные, вызваем функцию. НА выходе, в регистре R19 у нас

код ошибки. Если там 1, то следующий байт писать нельзя — будет

переполнение и перехлест указателей.

После загона данных в буфер надо запустить передачу. Я под это дело

написал макрос

MACRO

TX_RUN

LDI R16,

(1<<RXEN)|(1<<TXEN)|(1<<RXCIE)|(1<<TXCIE)|(1<<UDRIE)

OUT UCSRB, R16

.ENDM

Мы просто разрешаем прерывание UDRIE, а так как буфер пуст, то оно

выполнится немедленно.

Из буфера данные забирает прерывание по опустошению UDR

UD_OK: PUSHF

PUSH R17

PUSH R18

PUSH R19

PUSH XL

PUSH XH

LDI XL,low(OUT_buff) ; Берем адрес начала буффера

LDI XH,high(OUT_buff)

LDS R16,OUT_PTR_E ; Берем смещение точки записи

LDS R18,OUT_PTR_S ; Берем смещение точки чтения

LDS R19,OUT_FULL ; Берм флаг переполнения

CPI R19,1 ; Если буффер переполнен, то

указатель начала

BREQ NeedSend ; Равер указателю конца. Это

надо учесть.

CP R18,R16 ; Указатель чтения достиг

указателя записи?

BRNE NeedSend ; Нет! Буффер не пуст. Надо

слать дальше

LDI R16,1<<RXEN|1<<TXEN|1<<RXCIE|1<<TXCIE|0<<UDRIE

OUT

UCSRB, R16 ; По

пустому UDR

RJMP TX_OUT ; Выходим

NeedSend: CLR R17 ; Получаем ноль

STS OUT_FULL,R17 ; Сбрасываем флаг переполнения

ADD XL,R18 ; Сложением адреса со

смещением

ADC XH,R17 ; получаем адрес точки чтения

LD R17,X ; Берем байт из буффера

OUT UDR,R17 ; Отправляем его в

USART

INC R18 ; Увеличиваем смещение

указателя чтения

CPI R18,MAXBUFF_OUT ; Достигли конца

кольца?

BRNE TX_OUT ; Нет?

CLR R18 ; Да? Сбрасываем, переставляя

на 0

TX_OUT: STS OUT_PTR_S,R18 ; Сохраняем указатель

POP XH

POP XL

POP R19

POP R18

POP R17

POPF ; Выходим, достав все из стека

RETI

В Случае переполненного буфера мы сбрасываем флаг переполнения, а когда

данные все выгребем и указатели вновь сравняются, то мы запрещаем

прерывание по UDRE. Тем самым, остановив передачу.

И кратенький пример на работу с буфером. Ничего не показывает и не

доказывает. Просто гоняет данные не напрямую, а через буфера:

...

RCALL Buff_Pop ; Берем данные из буфера

CPI R19,1 ; Они там есть?

BREQ LOOPS ; Нет? Ну еще раз

INC R17 ; Данные увеличили на 1, просто так.

MOV R19,R17 ; Переложили в R19

NewTry: RCALL Buff_Push ; Пихнули в буфер

CPI R19,1 ; Буфер не переполнился?

BRNE RUN

TX_RUN ; Ecли да, то запускаем передачу

RCALL Delay ; Ждем или передаем управление другой

задаче

RJMP NewTry ; А потом снова пробуем положить в

буфер.

RUN: TX_RUN ; Если все ок, запускаем передачу

...

Примерно так.

Исходник с примером на буфере

Бег по граблям

А теперь разберем ряд основных проблем с которыми можно столкнуться

при освоении USART, а также с методами их решения.

Пожалуй самый распространенный баг это циклическая инициализация. Т.е.

когда инициализация USART засунута в главный цикл и каждую итерацию

происходит его переинициализация. Разумеется, он от такого затраха

офигевает и отказывается работать. Поэтому сразу запомните раз и навсегда

— все инициализации делаются только один раз.

Нет, разумеется можно потом что-нибудь подправить и заново

переиницализировать, но не тогда когда идет передача. Сначала пусть

устройство завершит свои дела, а потом уж его можно трогать за регистры.

Второй популярный косяк — аппаратные проблемы. Т.е. пыжишься ты с

кодом, перебираешь биты настроек, а он не работает. И код уже проверен на

десяток раз, а все никак. А проблема вполне может быть и с зависшим COM

портом или FTDI. Либо подключил что-то неправильно. Самый простой

способ проверить интерфейс это отключить от контроллера передающую

линию (на Pinboard надо первести переключатель USART в положение OFF)

Замкнуть RX на TX на выходе FTDI (или MAX232). Подключиться

терминальной программой, например Terminal v1.9b. И отправить в порт

байт. Он должен вернуться обратно. Если возвращается что-то не то, значит

проблема в интерфейсе.

Третьими граблями (а может даже и первыми) являются проблемы со

скростями и тактовыми частотами. Ведь передача то асинхронная, а значит,

если скорость не та, на которую мы запрограммированы, то коннекта у нас не

выйдет. Самая засада в том, что скорость контроллера так сразу и не

определишь. Чуть ошибся в фуз битах и запустил, например, контроллер не

на 8мгц, а на 1мгц. Либо выставил тактовый генератор, да завелся он не на

частоте кварца, а на какой нибудь из гармоник (редко, но бывает). А еще в

некоторых контроллерах есть фуз бит CKDIV8, который делит тактовую

частоту на 8. В общем, если UART не работает или работает с ошибками, то

узнайте точно − на какой реальной скорости у вас работает контроллер.

Сделать это можно, например, с помощью таймера. Настроив его так, чтобы

он мигал раз в секунду. Если мигает так, как положено – значит, частота

верная. А если нет, то искать почему — фузы, биты делителя, кварцы и тды.

По этой же причине, кстати, если в готовом устройстве написано, что надо

кварц на 12мгц, то ставить надо на 12мгц! Не на 10, не на 16 или 7.32, а

именно на 12. Т.к. скорей всего от этого кварца зависят тайминги

протоколов.

Четвертые грабли — бездумное копирование инициализации из всяких

обучалок. Внимательно смотрите, что у вас включено и на что настроено!

Какие прерывания включены/выключены. Если прерывание есть, а

обработчика нет, то вы получите неслабый глюк! Особенно это касается

прерывания по RXC, которой пока из UDR не считаешь, не успокоится.

Ну, и в-пятых — следите за совпадением скорости передатчика и приемника.

Т.е. если передача идет на 9600, 1старт, один стоп, без четности. То и

принимать надо ее на тех же параметрах. И никак иначе.

Извращенский ШИМ из UART

Пока писал статью про UART пришла в голову одна извращенная идея - на

базе UART же можно организовать самый натуральный низкодискретный

ШИМ!

Достаточно только сделать где-нибудь в памяти переменную, куда мы будем

совать число с заданной скважностью нулей и единиц, а по прерыванию

опустошения буфера это число снова пихать в регистр UDRE. Таким

образом, генерация ШИМ будет самопроизвольной, без лишних

телодвижений. Правда можно получить всего 10 разных значений ШИМ, но

зато нахаляву!!!

Для тех, кто не понял как, приведу числа которые надо будет непрерывно

слать через UART:

два дополнительных значения мы получим за счет старт и стоп битов.

00000000 - 1/10

00000001 - 2/10

00000011 - 3/10

00000111 - 4/10

00001111 - 5/10

00011111 - 6/10

00111111 - 7/10

01111111 - 8/10

11111111 - 9/10

Да и частоты там можно получить нефиговые!

AVR. Учебный Курс. Использование EEPROM

Иногда нужно сохранить данные так, чтобы они восстановились после

перезагрузки контроллера. В этом тебе поможет EEPROM, почти все

контроллеры серии AVR имеют на борту некоторое количество этой памяти.

Физически и логически эта память находится в отдельном адресном

пространстве, а чтение из EEPROM и запись туда осуществляется через

специальные порты.

Чтобы что-то записать в EEPROM нужно в регистры адреса EEARH и

EEARL (EEPROM Address Register) положить адрес ячейки в которую мы

хотим записать байт. После чего нужно дождаться готовности памяти к

записи – EEPROM довольно медленная штука. О готовности к записи нам

доложит флаг EEWE (EEPROM Write Enable) регистра управления

состоянием EECR, когда он будет равен 0, то память готова к следующей

записи. Сам байт, который нужно записать, помещается в регистр EEDR

(EEPROM Data Register). После чего взводится предохранительный бит

EEMWE (EEPROM Master Write Enable), а затем, в течении четырех тактов,

нужно установить бит EEWE и байт будет записан. Если в течении четырех

тактов не успеешь выставить бит EEWE то предохранительный бит EEMWE

сбросится и его придется выставлять снова. Это сделано для защиты от

случайной записи в EEPROM память.

Чтение происходит примерно аналогичным образом, вначале ждем

готовности памяти, потом заносим в регистры нужный адрес, а затем

выставляем бит чтения EERE (EEPROM Read Enable) и следующей

командой забираем из регистра данных EEDR наше число, сохраняя его в

любом регистре общего назначения. Чтобы было понятно, я тебе набросал

две процедурки – на чтение и на запись. Чтобы записать байт, нужно в

регистры R16 и R17 занести младший и старший байт адреса нужной

ячейки, а в регистр R21 байт который мы хотим записать. После чего вызвать

процедуру записи. Аналогично и с чтением – в регистра R16 и R17 адрес, а в

регистре R21 будет считанное значение.

Вот так выглядит запись в память:

…

LDI R16,0 ; Загружаем адрес нулевой ячейки

LDI R17,0 ; EEPROM

LDI R21,45 ; и хотим записать в нее число 45

RCALL EEWrite ; вызываем процедуру записи.

А так чтение:

LDI

R16,0 ; Загружаем адрес нулевой ячейки

LDI R17,0 ; EEPROM из которой хотим прочитать байт

RCALL EERead ; вызываем процедуру чтения. После которой

; в R21 будет считанный байт.

Ну и, разумеется, сами процедуры чтения и записи

1 EEWrite:

SBIC

EECR,EEWE ; Ждем готовности памяти к записи.

Крутимся в цикле

RJMP EEWrite ; до тех пор пока не очистится флаг EEWE

CLI ; Затем запрещаем прерывания.

OUT EEARL,R16 ; Загружаем адрес нужной ячейки

OUT EEARH,R17 ; старший и младший байт адреса

OUT EEDR,R21 ; и сами данные, которые нам нужно

загрузить

SBI EECR,EEMWE ; взводим предохранитель

SBI EECR,EEWE ; записываем байт

SEI ; разрешаем прерывания

RET ; возврат из процедуры

EERead:

SBIC EECR,EEWE ; Ждем пока будет завершена прошлая

запись.

RJMP EERead ; также крутимся в цикле.

OUT EEARL, R16 ; загружаем адрес нужной ячейки

OUT EEARH, R17 ; его старшие и младшие байты

SBI EECR,EERE ; Выставляем бит чтения

IN R21, EEDR ; Забираем из регистра данных результат

RET

Да, при работе с EEPROM нужно в цикле ожидания готовности не забывать

командой WDR сбрасывать Watch Dog Timer - специальный сторожевой

таймер, отслеживающий зависание процессора. Если его не сбрасывать с

нужной периодичностью, то он сбрасывает контроллер. Это, конечно, если

Watch Dog используется. По дефолту он вырублен. Но помнить надо, иначе

огребете трудно отслеживаемый глюк.

Впрочем, у EEPROM тоже есть свои прерывания. Это:

ORG

$01E

RETI ; (EE_RDY) EEPROM Ready

И никто не помешает выбросить цикл ожидания и сделать массовую запись в

ЕЕПРОМ на прерываниях! Аналогично как это сделано для USART. А если

надо что-то сохранить очень быстро, то можно и буферизированную с

пробросом через RAM таким же образом запись заюзать. Т.е. сначала быстро

сожрали в оперативку, а потом, неспеша, по прерываниям, загнать в

EEPROM.

AVR. Учебный курс. Использование аналогового компаратора

Есть почти в каждой AVR-ке, такая полезная приблуда как аналоговый

компаратор. Это уже почти стандартное устройство и встречается очень

часто во множестве разных контроллеров. Даже в древнем, как кости

мамонта, АТ89С2051 он уже есть. Штучка прикольная, позволяет сравнивать

два аналоговых сигнала и выносить свой вердикт 0 первый больше второго, 1

второй больше первого.

Применить его можно, например, чтобы отслеживать уровень заряда

аккумулятора по просадке напряжения. Схема простейшая - стабилитрон

создает опорное напряжение, которое всегда одиннаково, а напряжение с

резистивного делителя зависит от входного напряжения.

Например, на входе у нас 8 вольт. Со стабилитрона, рассчитанного на 3.3

вольта, выходит всегда одно и то же напряжение — 3.3 вольта. А с

симметричного резистивного делителя выходит половина напряжения, то

есть 4 вольта. 4 это больше чем 3.3, (3.3 - 4 = -0.7 результат меньше нуля) с

компаратора выходит 0