ATmega8: ультразвуковой сенсор HC-SR04 на прерывании по захвату(capture interrupt)
разделы: AVR, HC-SR04, дата: 24 ноября 2015г.
Ультразвуковые дальнометры HC-SR04 черезвычайно популярны в любительской робототехнике из-за своей дешевизны и простоты. Я тоже не остался в стороне, когда баловался с Arduino, теперь же хочу разобрать работу с сенсором на "низком уровне" и напсать пример работы на чистом Си.
Есть один принципальный момент. Часто работу с сенсором HC-SR04 реализуют через внешние прерывания. Но. В ATmega8 их всего два, и если сенсор будет работать на колесном шасси, то внешние прерывания будут заняты колесными энкодерами. Однако, как я говорил в посте про прерывание захвата, оно работает аналогично внешнему, т.е. есть смысл попытаться его задействовать.
Заглянем в datasheet HC-SR04 и посмотрим на протокол работы сенсора:
ATmega8: ШИМ на 8-битном таймере и программное управление компьютерным вентилятором
разделы: AVR, дата: 14 ноября 2015г.
6000 в/м
ШИМ штука не сложная, по крайней мере, не сложнее чем мигание светодиодом. Принцип тот же: включаешь - выключаешь, и никаких сложных протоколов с контрольными суммами. В июле у меня был пост про таймер в CTC режиме, там если в прерывании начать переключать GPIO то получится вполне полноценный ШИМ. Такой способ хорош тем, что в ШИМ можно превратить любой свободный пин GPIO. Тогда получается, что частота ШИМ будет равна частоте переполнения счетчика, т.е. для 8-битного таймера: (частота кварца)/(предделитель_таймера * 256). Вобще-то, если ШИМ делать вручную, то частоту можно повысить, если в качестве значения таймера брать остаток от деления, но тогда и разрядность ШИМ соответственно понизится. Пример для двухкратного увеличения: (2 % 127)== (129 % 127) == 2.
Однако, есть в AVR аппаратные ШИМ когда все обходится без прерываний, и работает все с двух строчек кода. Называется он Fast PWM.
Для его настойки пондобится лишь контрольный регистр таймера TCCR2:
ATmega8: датчик скорости компьютерного вентилятора на прерывании по захвату (capture interrupt)
разделы: AVR, дата: 13 ноября 2015г.
при поступлении сигнала на захват,
содержимое регистров TCNT1H:TCNT1L
копируется в регистры ICR1H:ICR1L
-
В чем сложность в управлении 3-х пиновым компьютерным вентилятором?
- Чтобы снять показания с датчика Холла, на него нужно подать питание.
- Если начать управлять скоростью вентилятора через ШИМ, то питание будет периодически то пропадать, то появляться. Cледовательно часть импульсов с датчика Холла будет теряться, и показания будут занижеными.
Что делать? Справедливости ради замечу, что 4-х пиновые вентиляторы лишены этого недостатка, но сейчас речь не о них. Для 3-х пинового вентилятора можно попробывать сделать "умное" управление.
В 8-см вентиляторе на 3300 RPM, датчик Холла срабатывает 110 раз в секунду. Т.е. он (датчик Холла) работает с периодом в девять миллисекунд. Тогда, если мы на время отключим ШИМ, подадим питание 12 Вольт, замерим длительность одного периода, и затем снова включим ШИМ, то мы получим и управление через ШИМ и достоверный контроль за количеством оборотов. Вентилятор, как и все двигатели, очень инерционные штуки и такой фокус никак не скажется на скорости вентилятора, если его проводить не чаще чем раз в две-три секунд. В остальное время, для простого контроля, чтобы быть уверенным, что вентилятор в принципе крутиться, сгодится подсчет имульсов с датчика Холла и без этого фокуса.
Периоды сигналов в AVR можно измерять с помощью т.н. прерывания по захвату. Основные моменты:
ATmega8: счетчик оборотов компьютерного вентилятора, через внешнее прерывание
разделы: AVR, дата: 10 ноября 2015г.
за один оборот, датчик Холла
срабатывает дважды
Обычно внешние прерывания разбирают на кнопках, но у меня есть более интересный пример: счетчик оборотов компьютерного кулера.
Напомню, что подсчет оборотов ведется через датчик Холла, который является неотъемлемой частью компьютерного вентилятора. В данном случае пойдет речь о трех-пиновым вентиляторе. схема подключения взята из одного из предыдущих постов, когда счетчик писался для Arduino. В качестве шаблона кода взят пример, из прерыдущего поста про фоторезистор. Из примера, были уделены три строчки относящиеся к АЦП.
В официальном руководстве на ATmega8, внешние прерывания(External Interrupts) описаны на странице 66. Они имеют более высокий приоритет перед другими прерываниями. Управляются регистром MCUCR:
ATmega8: использование АЦП на примере датчика освещенности собраного на фоторезисторе
разделы: AVR, дата: 24 октября 2015г.
схема подключения
Попробуем сделать датчик освещености. В комбинации с модулем RTC такой датчик может управлять освещением и подсветкой в системах типа: "умный дом". Датчик будет на фоторезисторе, сопротивление которого обратно пропорционально уровню освещености. Фоторезистор будет подключаться по схеме делителя напряжения, где в верхнее плечо будет установлен постоянный резистор 10K, а в нижнее сам фоторезистор. Нулевая точка будет поключена к пину ADC0 микроконтроллера. По такой же схеме можно подключать терморезистор или клавиатурную сборку на тактовых кнопках, где к каждой кнопке будет подключен резистор с каким-то своим индивидуальным значенем. Тогда, замеряя разность потенциалов, можно будет узнать какая имено кнопка была нажата.
Но вернемся к фоторезистору. Модель котрая мне попалась под руку - VT93N2. Даташит на него представлен ниже:
Программная реализация SPI интерфейса, на примере подключения термопары K-типа, через адаптер MAX6675 к микроконтроллеру ATmega8
разделы: SPI, MAX6675, AVR, дата: 23 октября 2015г.
SPI? Легко!
В одном из предыдущих постов, я рассказывал про подключение термопары к Arduino. Теперь настало время рассмореть подключение к AVR микроконтроллерам на чистом Си, благо, как выяснилось, это совсем не сложно.
Напомню, что термопара подключается через адаптер MAX6675, который в свою очередь подключается к микроконтроллеру через SPI интерфейс.
После I2C, SPI интерфейс скорее всего покажется очень простым. Если расмотреть аппаратную реализацию SPI, то там есть регистр данных SPDR, записью или чтением с которого и осуществляется вся работа c SPI.
Программная реализация, как выяснилось, не намного сложнее, но сначала о том, что такое SPI. Фирменный аппнот к SPI можо найти на сайте Atmel: AVR151: Setup And Use of The SPI
рассмотрим схему подключения взятую оттуда:
Создание проекта для AVR: файлы Makefile и CMakeLists.txt, использование Qt Creator в качестве AVR IDE, библиотека Procyon AVRlib
разделы: среда разработки, дата: 20 октября 2015г.
Если посмотреть на исходник в предыдущем посте, то можно заметить, что программная часть работы с UART "кочует" из поста в пост, и правильно было бы выделить ее в отдельный файл, как впрочем и реализацию работы с TWI модулем. Развивая мысль, мы придем к необходимости, какой-то библиотеки, куда можно будет скидывать собственные наработки по работе с тем или иным модулем. По правде говоря такоя библиотека уже есть, называется: Procyon AVRlib. Изучение ее безусловно всем рекомендую, но... она стара, как баба-яга, а библиотека для микроконтроллера не шибко сложная вещь, и вероятно каждый, по мере изучения avr-архитектуры, захочет написать собсвенный аналог "с трехмерными шахматами и нейронными диструктурами".
Итак, цель надеюсь понятна, для начала напишем файл проекта Makefile, это будет попроще. Затем, что бы код для AVR можно было писать в Qt Creator, сделаем еще CMakeLists.txt
В качестве "подопытного" кода возмем пример из предыдущего поста. Выделим из него модули UART и TWI, тогда сруктура директорий будет примерно такой:
ATmega8 + аппаратный TWI модуль: "делаем распечатку памяти RTC DS1307"
разделы: I2C, RTC, AVR, дата: 27 сентября 2015г.
После UART, реализация TWI модуля на AVR кажется довольно корявой и без понимания I2C протокола будет не просто его освоить. Однако, если разобраться с "софтовой" эмуляцией протокола, то работа с TWI модулем уже не составит труда.
-
Подробнейшие руководства по работе с TWI можно почитать здесь:
- chipenable.ru записи по тегу TWI
- AVR. Учебный Курс. Использование AVR TWI для работы с шиной IIC (i2c)
Не последне место в этом списке должно быть у официального аппнота: AVR315: Using the TWI module as I2C master
Если открыть руководство для ATmega8, на странице 156 раздел "Two-Wire Serial Interface", то там даже будет примерный набросок программы для работы с TWI:
Bit-banging AVR: делаем сканер TWI шины
разделы: I2C, дата: 26 сентября 2015г.
bit-banging - это тоже, что
дерганье за ниточки
Используя познания из предыдущего поста: "Введение в Bit-banging: "режимы работы GPIO микроконтроллеров AVR, организация последовательной шины" можно сделать что нибудь полезное. "Софтовая" реализация I2C шины будет не зависеть от модели микроконтроллера, будет работать на тех пинах которые вы зададите, и на мой взгляд, что самое важное, может служить примером протокола для взаимодействия между несколькими различными микроконтроллерами.
Иллюстрация I2C протокола, взятая из AppNoteAVR315: Using the TWI module as I2C master представлена ниже:
UART+AVR: функция форматного вывода printf()
разделы: AVR, UART, дата: 23 сентября 2015г.
Функция форматного вывода printf довольно мощное средство языка Си. Приминительно к микроконтроллерам, возможно, сначала не совсем понятно, что там считать за стандарный поток вывода и как здесь может работать printf(). Библиотека avr-libc содержит файл stdio.h которая включает реализацию стандарных функций ввода-вввода.
<stdio.h>: Standard IO facilities
Я взял оттуда ХеллоВорлд:
#include <stdio.h> static int uart_putchar(char c, FILE *stream); static FILE mystdout = FDEV_SETUP_STREAM(uart_putchar, NULL, _FDEV_SETUP_WRITE); static int uart_putchar(char c, FILE *stream) { if (c == '\n') uart_putchar('\r', stream); loop_until_bit_is_set(UCSRA, UDRE); UDR = c; return 0; } int main(void) { init_uart(); stdout = &mystdout; printf("Hello, world!\n"); return 0; }
И модифицировал пример из поста ATmega8: работа на Си с USART/UART через прерывание заменив функцию writeSerial(char* str) на printf. Получилась такая штука: