Tag Archives: Assembler

Дэвид М. Харрис Сара Л. Харрис Цифровая схемотехника и архитектура компьютера. Второе издание

Книги 23 комментария

Недавно Юрий Панчул, один из сотрудников MIPS, решил с толкача организовать большое дело — перевести на русский язык один из толковых современных американских учебников по цифровой электронике. Благодаря его организации и активным действиям собралась внушительная команда русскоязычных профессионалов, которые за какие то 4 месяца осилили эту задачу, родив 1600 страничный учебник (на самом деле в исходной книжке страниц раза так в два поменьше будет, тут просто верстка оптимизирована под чтение с планшета). Подробней об этом можно прочитать на Хабре

Я же просто обращаю ваше внимание на сей замечательный труд. Книга реально толковая, начинает с нуля, с того что такое нолик и единичка, а заканчивает конвейерными процессорами. Причем все разобрано на HDL, начиная с простейших блоков. Есть задачи и вопросы для самопроверки. В общем, если ее вдумчиво прочитать и выполнить все задания, то потом родить какой-нибудь свой собственный микроконтроллер в недрах ПЛИС будет вполне посильной задачей.

Хорошо разобрана дискретная логика и ее синтез. Основные математические операции с целыми, а также числами с плавающей точкой. Дано беглое введение в VDHL и Verilog, а дальше идет сборка на HDL разных сумматоров, счетчиков, АЛУ и прочих потрохов процессора.

Содержание:
(далее…)

Read More »

Работа с резистивным сенсорным экраном

AVR. Учебный курс 44 комментария

Хоть резистивный touchscreen и является устаревшим и активно вытесняется емкостными сенсорами, но тем не менее он еще не скоро канет в Лету. Во первых из-за простоты и дешевизны, а во вторых из-за элементарной работы с ним.

Конструктив
Итак, как он устроен. Там все очень и очень просто. Есть две пленки, сделанные из проводящего материала, а между ними гранулы диэлектрика. Когда касаемся пальцем, то продавливаем зазор между пленками и контачим верхнюю на нижнюю. Ну, а определить координаты касания уже дело несложное.

Для этого на каждую пленку нанесено по два электрода. Слева-справа на одной и сверху-снизу на другой. Крест на крест, в общем. Поскольку сопротивление пленки довольно большое, под сотни ом, то образуются как бы два перпендикулярных резистора, висящие друг над другом.
(далее…)

Read More »

Создание Bootloader’a

AVR. Учебный курс 38 комментариев

Введение
На написание данной статьи меня сподвигло практически полное отсутствие какой либо вменяемой информации по теме бутлоадеров на русском языке, и конкретно для чипов основанных на архитектуре AVR.

В общем то DI как то писал о вкусностях этих тулз для пользователей будь то мобила, либо девайс в труднодоступном месте, но процесс работы самого кода подробно не был рассмотрен.

И в один прекрасный день мне на работе дали партийное задание — разработать систему позволяющую дистанционно обновлять прошивку кое-каких устройств, сами железки стоят под взрывозащитными кожухами в шахтах на значительной глубине. Лазить туда и разбирать каждый девайс чтобы воткнуть шлейф ISP понятное дело не самая лучшая идея, однако устройства соединены интерфейсом RS485 это позволяет использовать бутлоадер в проекте.

Конечно можно взять один из OVER чем 9000 готовых бутлоадеров на Сях и доработать напильником, переделать под задачу, но мне давно было интересно разобраться в теме самопрошивки МК. И, думаю, не только мне, поэтому вооружившись даташитом и найдя скудную документацию на утилиту AVRprog я сел за AVR Studio изобетать велосипед — писать свой загрузчик. Естественно на асме (под 8ми битки только на асме пишу).

Так, для разгрева, разработаем проект бутлоадера с прошивкой по RS232 и поддержкой протокола AVRprog v1.4, а дальше можно его заточить хоть под I2C или SPI, RS485 и т. д.
(далее…)

Read More »

AVR. Учебный Курс. Кусочно-линейная аппроксимация

AVR. Учебный курс 48 комментариев

Часто бывает так, что приходится обрабатывать жутко нелинейные величины, задаваемые каким-нибудь извращенным законом. Простейший пример — датчики расстояния SHARP GP2D12. Только поглядите на его характеристику:

Сам черт ногу сломит, а ведь нам бы неплохо иметь выход в человеческих величинах, ну или, хотя бы, линейно зависящие от расстояния. Что делать?

Вариантов тут, на самом деле, всего два. Первый очень быстрый, но жадный до памяти ПЗУ — табличный.
То есть мы просто берем и эту кривулину расписываем в памяти. Например, у нас с 8ми разрядного АЦП идет значение напряжения от 0 до 256, а мы на каждое значение создаем в памяти значение расстояния. Тогда с АЦП сразу гоним в индекс массива, где эти значения хранятся и получаем расстояние:

L=Curve[ADCH];

Недостаток один — прожорливость до памяти, растущая в геометрической прогрессии с ростом разрядности АЦП.

Вариант второй — написать функцию, переводящую одну величину в другую. (далее…)

Read More »

AVR. Учебный Курс. Архитектура Программ. Часть 4

AVR. Учебный курс 47 комментариев

Вытесняющий диспетчер
Давным-давно, когда я учился в школе, мне не давал покоя вопрос. Как работают параллельные операционки? Как тот же самый Windows умудряется переключать процессы, не терять регистры (да, я тогда уже начинал учить асму), как он определяет момент переключения, почему все это работает? Виртуальная память, проверка на ошибочный код — никто ничего этого не объяснял. Все твердили про какие-то там объекты, классы, и говорили очень виртуально. А мне мясо, мясо давай!

Но вот прошло время, и я начал писать программы под МК. Тут я получил полную свободу действий и абсолютную прозрачность кода. И почти сразу я стал писать свою операционку. Не для того, чтобы что-то запускать на ней, а лишь для того, чтобы по ходу понять и сообразить, как же все это устроено. И эта статья как раз о том, что я узнал.

Отмазки
Сея программа не более чем учебный пример. Т.к. не тестировалась в серьезных условиях. Не использовалась в каких либо проектах, а гонялась только на эмуляторе. Смысл ее не дать готовое решение, а показать принцип и механизм работы диспетчера операционной системы с принудительным переключением задач. Да и AVR это не та платформа на которой имеет смысл городить вытесняющие диспетчеры.

Немного теории
Думаю не секрет, что любая многозадачная операционка работает на прерываниях таймера. Даже на x86 архитектуре без него никуда.

При срабатывании прерывания процессор идет на обработчик, а там прописано примерно так:

  • 1) Сохранение регистров.
    • 1.1) Сохранение виртуальной памяти — в файл подкачки или еще куда-нибудь.
  • 2) Сохранение текущего адреса.
  • 3) Загрузка регистров след. процесса.
    • 3.1) Загрузка виртуальной памяти.
  • 4) Загрузка адреса возврата.
  • 5) Переход по этому адресу.

По сути — не так уж и много работы, если исключить пункты X.Y. Всего и делов — сохранить, загрузить и вернуться. Вот именно это я и реализовал — простейшее ядро операционки, БЕЗ проверок и т.д.
(далее…)

Read More »

AVR. Учебный Курс. Программирование на Си. Часть 4

AVR. Учебный курс 91 комментарий

Теперь глянем на нашу программу, скомпилим, прошьем, поглядим как выполняется.

Зашиваю все через AVR Prog в Pinboard и смотрю на поведение LED1 и LED2.

LED1 мигает как и задумано, но стоит мне попытаться зажечь LED2 отправкой с терминала «1», как первый диод гаснет. И наоборот — зажженый диод LED2 гаснет вместе с первым. Бага! Причем жирная такая. Рассмотрим откуда она взялась.

Вот код мигания первым диодом:

1
2
3
4

LED_PORT=1< <LED1;
_delay_ms(1000);
LED_PORT=0<<LED1; 
_delay_ms(1000);

А вот код работы с вторым диодом: 

1
2
3
4
5
6

switch(UDR)
	{
	case '1': LED_PORT = 1< <LED2; break;
	case '0': LED_PORT = 0<<LED2; break;
	default: break;
	}

Как видишь, тут мы пишем в один и тот же порт, но вот только биты разные. Но нельзя вот так просто через операцию «=» изменить один бит! (только если мы используем битовые поля, о них я расскажу позже). Так что операция идет с целым байтом, и в LED_PORT поочередно записывается число 00100000 (1<<LED2) и 00010000 (1<<LED1), перезаписывая друг друга. Поэтому когда происходит запись одного значения мы теряем прердыдущее. А 0<<LED2 это по факту просто 0, потому что как ноль по байту не двигай нулем он и останется .

Особенно часто эта ошибка всплывает у начинающих когда они пытаются инициализировать периферию не всю сразу, а по мере надобности. Включил, например, прерывания от таймера 1, а когда активизировал таймер 2, то затер биты таймера1. Как итог — результат не соответствует ожиданиям.

Как быть? Тут нам помогут битовые маски. Помнишь логические операции AND/OR/NOT/XOR?
(далее…)

Read More »

AVR. Учебный Курс. Программирование на Си. Часть 2.

AVR. Учебный курс 175 комментариев

Вторая часть марлезонского балета, точнее введения в программирование на Си под микроконтроллеры.

Структура программы
Ну вот, МК у тебя уже кое что сделал. И хоть внешне ничего не видно, но внутри у него произошли изменения — передатчик стал готов к работе! Пора выдавать очередную порцию информации. Касательно того как вообще пишется программа для МК, не обязательно на Си. На чем угодно.

Компоновка любой программы такая:

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17

Фунцкции 
 {
 }
 
Прерывания
 {
 }
 
main()
{
инициализация;
 
 Главный БЕСКОНЕЧНЫЙ цикл.
   {
    собственно программа 
   }
}

(далее…)

Read More »

Часы реального времени PCF8583

Начинающим 97 комментариев

Делал я тут один коммерческий девайсик и требовалось там вести лог событий. А конкретно фиксировать управляющие команды пользователя, а также время и дату, чтобы если оператор где накосячит его можно было взять за задницу. Вот такой вот электронный цербер.
Задача несложная, но для ее реализации нужен был способ замерять время, причем делать это независимо, с сохранением результатов даже если питалово вырубили. Данные можно хранить во флеше, а что делать с временем?

Я решил поставить микросхему часов реального времени PCF8583 от NXP. Стоит она рублей 80, дороговато, конечно. Можно было дешевле выкрутиться, на одном лишь асинхронном таймере AVR, но при цене девайса в жутки тыщи на таких спичках не экономят, а тут готовое промышленное решение :) Сам таймер PCF8583 представляет собой восьминогую тараканину, которой из обвяза нужен только кварц на 32768Гц, батарейка резервного питания на 3.3 вольта и собственно все.
Общается она с микроконтроллером по протоколу I2C который я недавно разобрал. (далее…)

Read More »

AVR. Учебный Курс. Виртуальные порты

AVR. Учебный курс 43 комментария

Глядя на то, как раскиданы порой ножки портов по корпусу контроллеров, у меня возникают большое подозрение, что разводчик кристалла дунул что то сильно забористое. Когда вперемешку идут выводы разных портов, да еще почти в рандомном порядке… Когда к этим портам вешаем что-либо разнобойное, то пофигу. А если надо подцепиться на прямую линейку шины данных, вроде того же LCD дисплея? Вот тут и начинается круголяние дорожек по плате. А если плата фаршированная донельзя? Тут приходится вводить перемычки, дополнительные слои и извращаться как только можно. Короче, та еще проблема.

Я решаю ее виртуальными портами. То есть завожу в системе переменную каждому биту которой привязываю какую-либо ножку. Поскольку все выводы независимы я могу компоновать виртуальный порт в любом порядке и из любых линий. Чертовски удобно. Впрочем, за удобство приходится платить — обработка такого порта требует несколько десятков команд. Но когда кристалл не забит под завязку, то можно позволить себе немного пошиковать во имя удобства.

Итак. Подключаем куда-нибудь в область процедур блок кода виртуального порта. (далее…)

Read More »

AVR. Учебный Курс. Библиотека для LCD на базе HD44780

AVR. Учебный курс 360 комментариев

Сел я и дописал свою библиотеку для LCD на базе HD44780.

Как она работает я тут расписывать не буду — код весьма плотно фарширован комментариями. Тем более я уже рассказывал как работать с этим дисплеем Поэтому, думаю, разберетесь. Если будут вопросы, то обращайтесь. Тут же я расскажу как ей пользоваться.

Состав
Библиотека состоит из двух файлов LCD.asm и LCD_macro.inc для подключения по 8ми битной шине и LCD4.asm и LCD4_macro.inc для подключения по четырех битной шине данных. Используете тот вариант, по которому у вас подключен дисплей.

  • Файл LCD.asm содержит все основные настройки портов и, собственно, код.
  • LCD_macro.inc содержит макросы для работы с дисплеем. И используется для работы с библиотекой.

Подключение LCD к микроконтроллеру.
Порт данных использует биты 7…4 любого порта на 4 битном подключении, или весь порт целиком на 8ми разрядном
Порт управления использует 3 любых бита любого порта. Главное, чтобы они были на одном порту. Впрочем код можно и чуток подправить :)

(далее…)

Read More »

AVR. Учебный курс. Процедура сканирования клавиатуры

AVR. Учебный курс 53 комментария
Итак, клавиатуру я сделал и написал процедуру сканирующую клавиатурную матрицу 4х4 кнопки. Пора бы рассказать как организовать опрос такой клавы. Напомню, что клава представляет из себя строки, висящие на портах и столбцы, которые сканируются другим портом. Код написан для контроллера ATMega8535, но благодаря тому, что все там указано в виде макросов его можно быстро портировать под любой другой контроллер класса Mega, а также под большую часть современных Tiny. Хотя в случае с Tiny может быть некоторый затык ввиду неполного набора команд у них. Придется чуток дорабатывать напильником.

(далее…)

Read More »

AVR. Учебный Курс. Отладка программ. Часть 3

AVR. Учебный курс 22 комментария

Метод 3. USART (Работа с последовательными интерфейсами)
Пожалуй самым популярным отладочным интерфейсом является все же USART. Во-первых, он поддерживается аппаратно почти всеми микроконтроллерами. Во-вторых, он прост в использовании и требует всего один/два сигнальных провода, а в третьих, для связи с компом не надо городить никаких специфичных девайсов. В худшем случае UART-USB или UART-RS232 конвертер на FT232RL или MAX232.
 

Пользоваться им проще простого — в любой момент, когда нам это захочется, мы берем и отправляем нужный байт по этому интерфейсу. При этом достаточно заранее его настроить — стандартная инициализация UART:
 

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12

; Usart INIT
		.equ 	XTAL = 8000000 	
		.equ 	baudrate = 9600  
		.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

 

1
2
3

; Прерывания запрещены, прием-передача разрешен.
	LDI 	R16, (1< <RXEN)|(1<<TXEN)|(0<<RXCIE)|(0<<TXCIE)|(0<<UDRIE)
	OUT 	UCSRB, R16

 

Маркеры
Всегда полезно знать где наша программа шляется в данный момент. Конечно, можно зажигать светодиодики, как в прошлом методе. Но когда точек много, то выводов не напасешься на эту затею. Или затрахаешься перекомпилировать. Проще всего натыкать в код маркеров, наступая на которые наш МК будет отрыгивать в терминал свое местоположение. Терминальный клиент будет писать лог и ничего не проморгаешь.
 
(далее…)

Read More »

Работа с АЦП. Программные средства повышения точности

AVR. Учебный курс 57 комментариев

Вообще, сграбив сигнал в цифровую форму мы мы можем извращаться с ним как угодно. Методик цифровых фильтраций существует масса и все они основаны на сборе избыточной информации с последующим выделением сигнала. Я приведу для примера лишь один простейший способ — усреднение.

Суть усреднения в том, что у нас есть статичный (считаем, что за время измерения сигнал не меняется) сигнал к которому подмешан шум. Шум возникает изза работы транзисторов, из-за колебания опорного напряжения, помех, наведенных на сигнальные линии. Да от чего только он не возникает. Особенность шума в том что он, как правило, хаотичен. Так что во время нашего замера может меняться как в меньшую так и в большую сторону. Тут то мы его и прижучим.

Берем и снимаем не одно измерение, а сразу кучу. А потом берем по ним среднее арифметическое. Так как полезный сигнал у нас константен, то его составляющая такой и останется, как ее не усредняй, а вот шум изрядно приглушит. И чем больше выборок мы сделаем, тем сильней задавит шумовую составляющую. Западло этого метода очевидно — резко снижается скорость обработки. Так как вместо одной выборки нам приходится делать серию и объявлять ее как одну, но это неизбежное зло.

В качестве демонстрации метода я приведу пример усреднения. Программка простая, хватает 64 выборки, усредняет их и отправляет по UART. Сразу отмечу тот факт, что для эффективного подавления шума нужно чтобы частота выборок была ниже частоты всяких паразитных колебаний (вроде 50Гц наводок от сети) раза в два три, иначе у нас эти колебания благополучно пролезут как полезный сигнал. А еще число выборок нужно брать кратным двойке, чтобы можно было делить простым сдвигом. Впрочем, смотрите на код, там будет более понятно. Весь код я выкладывать не буду, только главный файл. Все инициализации АЦП и UART, а также ряд служебных процедурок я оставлю за кадром. Если интересно, то вы всегда можете скачать проект и посмотреть сами. Сбор числа у меня идет в прерывании от АЦП, а деление в прерывании по передаче. Так минимизируется число действий выполняемых процом. Хотя растягивание прерываний это не есть гуд. Но городить флаговую операционную систему мне тут впадлу, впрочем, дойдет и до нее время. (далее…)

Read More »

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

AVR. Учебный курс 57 комментариев

Несколько постов назад я заикнулся о том, что выдам на гора программу-пример для работы с АЦП. Пора за базар 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 идет.

Поглядеть крупнее

(далее…)

Read More »

AVR. Учебный Курс. Использование EEPROM

AVR. Учебный курс 135 комментариев

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. (далее…)

Read More »

Система моделирования ISIS Proteus. Быстрый старт.

Начинающим 143 комментария
Собранная виртуальная схема
Собранная виртуальная схема

Вообще существует масса систем моделирования электронных схем. Из всех, что я видел мне наиболее понравились Multisim и ISIS Proteus. Multisim обладает очень удобным интерфейсом, и в нем удобно отлаживать аналоговые девайсы, т.к. он позволяет использовать виртуальные (т.е. параметры ты указываешь сам) транзисторы и усилители, но совершенно не поддерживает сложные системы, вроде микроконтроллеров или разного рода драйверов. Точнее поддерживает, но крайне вяло. Только недавно в нем появилась поддержка древних АТ89C2051 и нескольких PIC‘ов

Напротив, Proteus умеет замечательно работать с контроллерами, но ограничен своей библиотекой реальных элементов, поэтому без знания какая тебе именно деталь нужна ты там мало что сделаешь, а ещё обладает ну просто убожеским интерфейсом, однако это лучшая система моделирования, что я когда либо видел. А потому буду описывать именно её.

(далее…)

Read More »

AVR. Учебный курс. Передача данных через UART

AVR. Учебный курс 669 комментариев

Почти каждый микроконтроллер имеет на борту универсальный последовательный интерфейс — UART. AVR тут не исключение и поддерживает этот протокол в полном обьеме полностью аппаратно. По структуре это обычный асинхронный последовательный протокол, то есть передающая сторона по очереди выдает в линию 0 и 1, а принимающая отслеживает их и запоминает. Синхронизация идет по времени — приемник и передатчик заранее договариваются о том на какой частоте будет идти обмен. Это очень важный момент! Если скорость передатчика и приемника не будут совпадать, то передачи может не быть вообще, либо будут считаны не те данные.
 

Протокол
Вначале передатчик бросает линию в низкий уровень — это старт бит. Почуяв что линия просела, приемник выжидает интервал Т1 и считывает первый бит, потом через интервалы Т2 выковыриваются остальные биты. Последний бит это стоп бит. Говорящий о том, что передача этого байта завершена. Это в самом простом случае.
 

В конце байта, перед стоп битом, может быть и бит четности. Который получается если поксорить между собой все биты, для контроля качества передачи. Также может быть два стопа, опять же для надежности. Битов может быть не 8, а 9. О всех этих параметрах договариваются на берегу, до начала передачи. Самым же популярным является 8 бит, один старт один стоп, без четности.
 

Причем с самим протоколом можно не заморачиваться — все реализовано аппаратно. Разве что захочется завести второй UART, тогда придется делать его программно.
 

По такому же протоколу работает COM порт компьютера, разница лишь в разнице напряжений, поэтому именно этот протокол я буду использовать для связи микроконтроллера с компом. Для преобразования напряжений можно использовать RS232-TTL конвертер. Мы же применим встроенный в Pinboard мост USB-UART который образовывает в системе виртуальный COM PORT (далее…)

Read More »

AVR. Учебный курс. Использование ШИМ

AVR. Учебный курс 343 комментария

Вот уже несколько раз я ругался странным словом ШИМ. Пора бы внести ясность и разьяснить что же это такое. Вообще, я уже расписывал этот режим работы, но все же повторюсь в рамках своего курса.
 

Вкратце, Широтно Импульсная Модуляция (в буржуйской нотации этот режим зовется PWM — Pulse Width Modulation) это способ задания аналогового сигнала цифровым методом, то есть из цифрового выхода, дающего только нули и единицы получить какие то плавно меняющиеся величины. Звучит как бред, но тем не менее работает. А суть в чем:
 

Представь себе тяжеленный маховик который ты можешь вращать двигателем. Причем двигатель ты можешь либо включить, либо выключить. Если включить его постоянно, то маховик раскрутится до максимального значения и так и будет крутиться. Если выключить, то остановится за счет сил трения.
 

А вот если двигатель включать на десять секунд каждую минуту, то маховик раскрутится, но далеко не на полную скорость — большая инерция сгладит рывки от включающегося двигателя, а сопротивление от трения не даст ему крутится бесконечно долго.
 

Чем больше продолжительность включения двигателя в минуту, тем быстрей будет крутится маховик.
При ШИМ мы гоним на выход сигнал состоящий из высоких и низких уровней (применимо к нашей аналогии — включаем и выключаем двигатель), то есть нулей и единицы. А затем это все пропускается через интегрирующую цепочку (в аналогии — маховик). В результате интегрирования на выходе будет величина напряжения, равная площади под импульсами.
 

Меня скважность (отношение длительности периода к длительности импульса) можно плавно менять эту площадь, а значит и напряжение на выходе. (далее…)

Read More »

AVR. Учебный курс. Таймеры

AVR. Учебный курс 280 комментариев

С счетчиком итераций главного цикла мы разобрались и выяснили, что для точных временных отсчетов он не годится совершенно — выдержка плавает, да и считать ее сложно. Что делать?

Очевидно, что нужен какой то внешний счетчик, который тикал бы независимо от работы процессора, а процессор мог в любой момент посмотреть что в нем такое натикало. Либо чтобы счетчик выдавал события по переполнению или опустошению — флажок поднимал или прерывание генерил. А проц это прочухает и обработает.

И такой счетчик есть, даже не один — это периферийные таймеры. В AVR их может быть несколько штук да еще с разной разрядностью. В ATmega16 три, в ATmega128 четыре. А в новых МК серии AVR может даже еще больше, не узнавал.

Причем таймер может быть не просто тупым счетчиком, таймер является одним из самых навороченных (в плане альтернативных функций) периферийных девайсов.

Что умееют таймеры

  • Тикать с разной скоростью, подсчитывая время
  • Считать входящие извне импульсы (режим счетчика)
  • Тикать от внешнего кварца на 32768гц
  • Генерировать несколько видов ШИМ сигнала
  • Выдавать прерывания (по полудесятку разных событий) и устанавливать флаги

Разные таймеры имеют разную функциональность и разную разрядность. Это подробней смотреть в даташите.
(далее…)

Read More »

AVR. Учебный Курс. Управляемый вектор прерывания

AVR. Учебный курс 51 комментарий

Бывает такая ситуация, когда надо на один периферийный девайс повесить много разных задач, а он всего один и что то надо с этим делать.

Простой пример — таймер и его прерывание по переполнению.
Мы можем задавать выдержку и по прерыванию делать какие-нибудь операции. Но если в один момент времени мы хотим чтобы таймер по прерванию сделал одну операцию, а потом другую, третью. Да сколько угодно, в зависимости от состояния. А вектор один.

Или, например, USART. Нам запросто может потребоваться, чтобы в зависимости от режима на прерывание по приходу байта выполнялся разный код. В одном режиме — выдача приветствия, в другом посыл матом в баню. В третьем удар в голову. А вектор один.

Конечно, можно добавить в обработчик прерывания switch-case конструкцию и по выбору режима перейти на нужный участок кода, но это довольно громоздко, а самое главное — время перехода будет разное, в зависимости от того в каком порядке будет идти опрос-сравнение switch-case структуры.

То есть в свитче вида:

1
2
3
4
5
6
7

switch(x)
	{
	1: Действие 1
	2: Действие 2
	3: Действие 3
	4: Действие 4
	}

Будет последовательное сравнение х вначале с 1, потом с 2, потом с 3 и так до перебора всех вариантов. А в таком случае реакция на Действие 1 будет быстрей чем реакция на Действие 4. Особо важно это при расчете точных временных интервалов на таймере.

Но есть простое решение этой проблемы — индексный переход. Достаточно перед тем как мы начнем ожидать прерывание предварительно загрузить в переменные (а можно и сразу в индексный регистр Z) направление куда нам надо перенаправить наш вектор и воткнуть в обработчик прерывания индексный переход. И вуаля! Переход будет туда куда нужно, без всякого сравнения вариантов.
(далее…)

Read More »