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

Подождите немного. Документ загружается.

Вариант два, с уходом в спячку. В принципе, все то же самое, только нужно

выключить автоматический перезапуск конвертирования. Далее в регистре

MCUCR в битах SM2..0 выбрать режим ADC Noise Reduction SM2..0 = 001,

а после, сразу же после запуска послать процессор в спячку командой

SLEEP. Как только он уснет заработает АЦП, сделает преобразование и

проснется на прерывании.

Выглядит это так:

; ADC Init - Инициализурем АЦП. Это можно сунуть куда - нибудь в начало кода

OUTI ADMUX,0b01000101

;А тут выбираем откуда брать будем сигнал

;REFS -- 0b[01]000101 первые два бита - напряжение с входа AVCC

;ADLAR --0b01[0]00101следующий бит выравнивание по правому краю

;MUX -- 0b010[00101]</B>Сигнал на вход идет с 5й ноги.

OUTI MCUCR,0b10010000

; Выставил биты спящего режима в Noise Reduction

; А это уже тело главной программы

Main Prog:

OUTI

ADCSRA,(1<<ADEN)|(1<<ADIE)|(1<<ADSC)|(0<<ADATE)|(3<<ADPS0)

; Подготовили АЦП

SLEEP ; Свалились в спячку, как только Хрюша со Степашей

скажут нам

; Баю-бай так врубится молотилка АЦП, затем придет

Фреди Крюг...

; в смысле запрос на прерывание и проц резко проснется

Ну и, для повышения точности, следует соблюдать ряд правил по

подключению питания к АЦП модулю, например, подавать напряжение на

вход AVCC через дроссель, ставить конденсаторы и земли побольше вокруг.

Об этом все есть в даташите. Я же скоро выложу пример рабочей программы

- примера для АЦП и UART.

AVR. Учебный Курс. Выдача данных с АЦП на UART.

Мультиплексирование каналов АЦП

Несколько постов назад я заикнулся о том, что выдам на гора программу-

пример для работы с АЦП. Пора за слова отвечать. Делать мы будем

простенький цифровой вольтметр с замашками осциллографа. Точнее

осциллографом это можно назвать с большой натяжкой, скорей самописец.

Так, побаловаться.

Задача:

Получить по очереди напряжение с трех каналов АЦП и отправить его по

последовательному порту в комп. По запросу с компа показвыать

напряжение на каждом из измеряемых каналов. В компе полученный поток

байт представить в виде графика.

Теоретическую часть я уже разобрал, осталось поставить эксперимент в

реальном железе.

Собираем схему на демоплате Pinboard.

Нам нужны три разных напряжения. Их проще всего получить с переменных

резисторов, включенных потенциометрами. При этом средняя точка

переменного резистора подключается к каналу АЦП, а крайние точки к +5 и

GND питания. При этом при вращении рукоятки резистора напряжение на

его средней точке будет меняться от нуля до +5 вольт. Резистор,

подключенный к каналу ADC0, уже так включен и никаких лишних

движений не требует. А вот два других надо будет подключить. На видео и

на фотках хорошо видно, что и куда идёт.

Поглядеть крупнее

Теперь осталось написать код. Код я сделаю на прерываниях и конечных

автоматах.

Вначале переменные:

; RAM

========================================================

.DSEG

RX_sel: .byte 1 ; Переменная состояния отправки данных

ADCH_sel: .byte 1 ; Переменная текущего канала АЦП

ADCCH: .byte 8 ; Восемь байт под хранение результатов АЦП. По

байту на канал.

Таблица прерываний стандартная, ее я приводить не буду. Сами увидите в

проекте, что можно будет скачать в конце статьи

Прерывание по приему байта. Работает просто. Принятый байт проверяет на

код цифры 0, 1 или 2. Если совпадает — то выставляет соответствующую

переменную и в терминал начинают валиться данные с этого канала АЦП.

Если не совпадает — выставляет значение которое блокирует отправку

любых данных.

; Interrupts ==============================================

RX_OK: PUSHF ; Сохраняем SREG и R16 в стеке

IN R16,UDR ; Берем принятый байт

CPI R16,'0' ; Case 0

BREQ Ch_0

CPI R16,'1' ; Case 1

BREQ Ch_1

CPI R16,'2' ; Case 2

BREQ Ch_2

LDI R16,3 ; Defaul

RJMP EXIT_RX

Ch_0: LDI R16,0 ; Если выбран 0 канал

RJMP EXIT_RX

Ch_1: LDI R16,1 ; Если выбран 1 канал

RJMP EXIT_RX

Ch_2: LDI R16,2

RJMP EXIT_RX ; Если выбран 2 канал

EXIT_RX: OUT UDR,R16

; Даем эхо и инициируем передачу.

STS RX_sel,R16 ; Сохраняем выбраное значение канала

POPF ; Достаем регистры из стека

RETI

Прерывание по окончании отправки одного байта берет следующее значение

и шлет его снова. Тем самым инициализируюя непрерывную передачу

данных по прерываниям.

;--------------------------------------------------------------------

TX_OK: PUSHF ; Сохраняем флаги и R16

LDS R16,RX_sel ; Смотрим какой канал надо слать

CPI R16,0 ; Case 0

BREQ

Send0

CPI R16,1 ; Case 1

BREQ Send1

CPI R16,2 ; Case 2

BREQ Send2

; Default

RJMP EXIT_TX

Send0: LDS R16,ADCCH ; Шлем выбраный канал в UART

OUT UDR,R16 ; Смещение адреса канала

задается относительно базы ADCCH

RJMP EXIT_TX

Send1: LDS R16,ADCCH+1 ; Тут лежат данные первого канала

OUT UDR,R16

RJMP EXIT_TX

Send2: LDS R16,ADCCH+2 ; А тут второго. Адреса все

фиксированные.

OUT UDR,R16

RJMP EXIT_TX

EXIT_TX: POPF ; Достаем все из стека, выходим.

RETI

Прерывание готовности АЦП работает несколько сложней. Суть в том, что

работа АЦП у нас идет по такому алгоритму:

Запускаем одиночное АЦП преобразование и ждем прерывания готовности

АЦП.

В прерывании забираем данные.

Сохраняем данные.

Переключаем канал, с которого мы снимали показания.

Запускаем следующее преобразование (уже для другого канала)

Выходим из прерывания и ждем следюущего прерывания.

Данный алгоритм хорош тем, что все делается автоматически, в режиме

конечного автомата. В результате у нас в памяти, в массиве ADCCH, всегда

лежат 8 свежих значений, снятых с 8ми каналов АЦП. Остается их только

считать и использовать. При этом главный цикл крутится по своим делам и

не парится, зная, что свежие значение всегда его ждут.

В самом прерывании активно используется работа с масками. Для того,

чтобы сменить номер канала. Номер канала лежит в последних трех битах

регистра ADMUX и может иметь значение от 0 до 7 (000 и 111

соотвествтенно). И нам надо в каждом вызове увеличивать значение канала,

перебирая их по очереди. Просто так икрементировать ADMUX нельзя, т.к.

кроме номера канала там лежат еще и быти управления АЦП, выравнивания

и опорного напряжения — они могут сбиться. Приходится изощряться с

масками, чтобы их не задеть.

ADC_OK: PUSHF

PUSH ZL

PUSH ZH

PUSH R17

IN R16,ADMUX ; Берем ADMUX

ANDI R16,0x07 ; Маской отрезаем лишние биты.

Получаем номер канала

; С которого было снято измерение.

MOV R17,R16 ; Cохранили копию номера канала

LDI ZL,low(ADCCH) ; Берем адрес начала массива с будущими

данными.

LDI ZH,High(ADCCH)

ADD ZL,R16 ; Прибавляем к адресу наш номер канала.

; Если было переполнение, то будет флаг

CLR R16 ; Флаг важен, а значение в R16 уже нет.

Но нам нужен ноль

; Возьмем и сделаем его из R16.

ADC ZH,R16 ; Сложим флаг возможного переполнения

с ZH

; Т.о. у нас получается в Z = адрес

(ADCCH+номер канала)

; И значения из разных каналов ложатся в

разные переменные массива

; с адресом базы ADCCH

IN R16,ADCL ; Младшее значение нам не надо. Но

считать его нужно.

R16,ADCH ; Берем в R16 значение из АЦП

ST Z,R16 ; Сохраняем его в массив по нужному

адресу

IN R16,ADMUX ; Опять взяли ADMUX

ANDI R16,0xF8 ; На этот раз обнулили номер канала.

Оставив остальные биты нетронутыми

INC R17 ; Увеличили на 1 заныченный ранее номер

канала

ANDI R17,0x07 ; Обрезали лишние биты, чтобы не было

переполнения.

; Число по маске 0х07 в принципе не

может быть больше 7.

; А каналов у нас от 0 до 7. То что надо.

OR R16,R17 ; Слепили старое значение из ADMUX c

новым значением номера

OUT ADMUX,R16 ; Канала. Т.е. по факту сделали MUX =

MUX+1 выбрав следующий канал

; Спихнули его в регистр ADMUX. Все,

следующий канал выбран. Можно запускать

; Следующее преобразование.

OUTI

ADCSRA,(1<<ADEN)|(1<<ADIE)|(1<<ADSC)|(0<<ADATE)|(3<<ADPS0) ;

Запустили

POP R17 ; Корректный выход из прерывания.

POP ZH

POP ZL

POPF

RETI

Также в программе есть инициализация UART (я запустил его на скорости

1200) и инициализация и первичный запуск АЦП.

Стоит обратить внимание на инициализацию UART — там мы разрешаем

прерывания по приему и передаче.

;Internal Hardware Init

===========================================

Reset: STACKINIT ; Инициализация стека

RAMFLUSH ; Очистка

памяти

; Usart INIT

.equ XTAL = 8000000

.equ baudrate = 1200

.equ bauddivider = XTAL/(16*baudrate)-1

uart_init: LDI R16, low(bauddivider)

OUT UBRRL,R16

LDI R16, high(bauddivider)

OUT UBRRH,R16

LDI R16,0

OUT UCSRA, R16

; Прерывания разерешены, прием-передача разрешен.

LDI R16,

(1<<RXEN)|(1<<TXEN)|(1<<RXCIE)|(1<<TXCIE)|(0<<UDRIE)

OUT UCSRB, R16

; Формат кадра - 8 бит, пишем в регистр UCSRC, за это отвечает бит селектор

LDI R16, (1<<URSEL)|(1<<UCSZ0)|(1<<UCSZ1)

OUT UCSRC, R16

; ADC Init

; Опорное напряжение с AVCC, выравнивание влево, канал 0.

OUTI ADMUX,1<<REFS0|1<<ADLAR|0<<MUX0

; End Internal Hardware Init ===================================

; Run

=======================================================

===

; Запуск однократного преобразования. Все остальное сделаем в прерываниях.

SEI

OUTI

ADCSRA,(1<<ADEN)|(1<<ADIE)|(1<<ADSC)|(0<<ADATE)|(3<<ADPS0)

; End Run

======================================================

Первый раз АЦП запускается вручную. А потом начинает молотить по

прерываниям самостоятельно.

Главный же цикл вообще пустой. Он тут и не нужен. Там можно смело

писать любой код, а данные АЦП загребая из памяти. Главное помнить где

они лежат ;)

; Main

================================================

=========

Main: NOP ; Весь цимес в прерываниях. Нам тут делать нефиг.

RJMP Main

Прошиваем программу в контроллер, жмем RESET

Запускаем теперь крутую программку Terminal и подсоединяемся на

скорости 1200бод. Ничего не происходит, но не беда. Надо сказать

контроллеру какой вывод АЦП мы хотим поглядеть. Отправляем 0 - в ответ

нам полетят данные с нулевого канала. Если отправить 1, то с первого, а если

2, то со второго.

Включив режим показа графика, начинаем яростно крутить резисторы из

стороны в стороны, наблюдая, как наша кривая описывает зигзаги.

Сложно? Нет! Буквально пара команд, а сколько удовольствия!

Скачать проект для AVR Studio

В АЦП заложено столько возможностей, поэтому этой статьей рассказ об

АЦП не оканчивается. В следующий раз я расскажу о простейших

алгоритмах фильтрации данных, а также о том, как сделать АЦП из

аналогового компаратора в тех МК, где АЦП не было и в помине.

Данная статья была полностью переписана с учетом заточки курса на

демоплату Pinboard. Но предыдущий вариант остался в виде архива.