То, что Arduino очень медленно обрабатывает внешние прерывания, я заметил еще осенью прошлого года, когда разбирался с RTC. Тогда я пытался тактировать счетчик часов Arduino от 32кHz вывода DS3231, но такие часы у меня отставали секунд на десять в минуту. Для 16 МГц микроконтроллера, это было абсолютное фиаско.

В следующий раз я столкнулся с проблемой на ATtiny13, когда делал счетчик импульсов. В этот раз Arduino досталась роль передатчика, а ATtiny13a работающей на частоте 9.6 МГц был в роли счетчика. Но несмотря на то, что прошивка была написана на чистом Си, а обработчик внешнего прерывания прерывания состоял всего из одной строчки: "value++;", максимальная рабочая частота счетчика достигала всего 200кГц.

Такой результат меня тоже не устроил, и я решил, что обработчик прерывания нужно писать на ассемблере. Забегая вперед, скажу, что это дало мне прирост по максимальной частоте в три раза т.е. до 600кГц.

Если под вашу задачу требуется большее число пинов/портов/мегагерц/памяти, чем имеется в используемом вами микроконтроллере, то в ответ на эту проблему обычно советуют взять микроконтроллер "покрупнее". Ответ не лишенный смысла, однако мне удалось найти задачку, от которой так просто не отмахнешься. Героем сегодняшней статьи будет 4-х разрядный семисегментный индикатор с динамической индикацией.

Я уже упоминал о нем в статье про сдвиговые регистры, но тогда у меня не было на руках самой железки, и соответственно говорил я лишь теоретически. Сами ардуинщики об индикаторе отзываются не очень лестно, т.к. применение этого индикатора ограниченное из-за того, что вследствие динамической индикации его нужно постоянно обновлять, что накладывает серьезное ограничение на основную программу. Теоретически эту задачу можно было бы "скинуть" в прерывание таймера, но решение это спорное.

Дисплей от мобильного телефона Nokia 5110/3310 - это довольно известный графический дисплей начального уровня на управляющем контроллере pcd8544. Цена на него колеблется в пределах ста рублей, что сделало его широко распространенным "народным" дисплеем, наряду со знакогенерирующим LCD1602. Несмотря на широкое распространение, имеющаяся информация по этому дисплею или противоречива, или обрывочна(например). Ниже приводится лог недельного изучения девайса с примерами кода от простого к сложному. Вначале я пытался использовать Proteus для большей наглядности, но его возможностей, увы, хватило только на три примера. Поэтому остальные примеры идут для реальной связки ATmega8+дисплей. Так или иначе примеры с Proteus работают и на настоящем устройстве. Ко всем примерами, исходники к ним, скомпилированные прошивками и сборочные Makefile можно скачать здесь https://gitlab.com/flank1er/pcd8544_atmega8.

Статья правилась 5-го августа 2022г. Было испрвлено неверное определение: "сдвиговый регистр pcf8574" на правильное: "расширитель портов pcf8574". Добавлено оглавление. Также поправлена битая ссылка на datasheet.

Этот расширитель портов наиболее известен по китайским драйверам дисплея HD44780, которые можно приобрести на али или ибэе. Он довольно подробно был разобран здесь: "Сообщество EasyElectronics.ru: I2C расширитель портов PCF8574". Я в свою очередь, попытаюсь сосредоточиться на программировании микроконтроллера ATmega8 для работы с этим регистром. Впрочем, начну я все же с Arduino и имеющегося у меня зоопарка: ATmega328/MSP430G2553/STM32F103C8.

Расширитель портов PCF8574 может выпускаться разными фирмами, мне попались чипы с суффиксом "T", что обозначает производителя как "NXP Semiconductor". Руководство на pcf8574t можно скачать с официального сайта NXP: "PCF8574; PCF8574A Remote 8-bit I/O expander for I2C-bus with interrupt".

Сдвиговые регистры, оглавление:
1. ATmega8 + Proteus: работа со сдвиговыми регистром 74HC595
2. ATmega8 + Proteus: входной сдвиговый регистр 74HC165, совместная работа с 74hc595
3. ATmega8 + Arduino + Proteus: 8-битный сдвиговой регистр на I2C интерфейсе PCF8574

Вначале я хотел дополнить предыдущую статью входным регистром 74hc165, но потом понял понял, что он заслуживает "свои пять минут славы". Сложности возникают при подключении входного регистра совместно с выходным 74hc595 на один SPI порт. Кроме того, как оказалось, организация работы по SPI в ATmega8 имеет свои интересные особенности.

Итак, сдвиговый регистр 74hc165 преобразует параллельную шину в последовательную, работает только на вход, и имеет разрядность 8-бит. Их так же можно подключать цепочкой из n-элементов, которая даст 8^{^n} - входов.

Руководство на SN74HC165N можно скачать например с сайта Texas Instruments.

Сдвиговые регистры, оглавление:
1. ATmega8 + Proteus: работа со сдвиговыми регистром 74HC595
2. ATmega8 + Proteus: входной сдвиговый регистр 74HC165, совместная работа с 74hc595
3. ATmega8 + Arduino + Proteus: 8-битный сдвиговой регистр на I2C интерфейсе PCF8574

Изучение модуля USI MSP430 странным образом(на самом деле закономерным) вывела меня на такую штуку, как сдвиговый регистр. Имея о них лишь общее представление, мне пришлось срочно разбираться c этой, довольно обширной темой. Итак.

Сдвиговый регистр, он же расширитель портов, он же шинный преобразователь, преобразует сигнал последовательной шины в параллельный или/и обратно.

В рамках этой статью я рассмотрю работу с популярным 8-и битовыми сдвиговым регистром на SPI интерфейсе 74HC595.

В качестве практических примеров, я рассмотрю подключение светодиодной гирлянды, семисегментных индикаторов и дисплея с параллельной шиной HD44780.

В качестве микроконтроллера я буду использовать ATmega8, а в качестве среды моделирования Proteus 8.5.

Кроме этого, я затрону организацию SPI интерфейса у ATmega8.

Сейчас, когда у меня скопилось несколько микроконтроллеров различного типа, настало время разобраться с их энергопотреблением, чтобы не полагаясь на рекламные лозунги различных компаний, понять, что есть что в мире автономного питания.

Первым делом мой взгляд упал на ATtiny13A. Небольшая микросхема, если логически подумать, должна потреблять минимум энергии. На практике однако, это зависит от используемого техпроцесса при изготовлении этой микросхемы.

Справедливости ради стоит заметить, что ATtiny13 с пониженным энергопотреблением имеют индекс V. А чипы с технологией picoPower, снабжаются индексом P. Что же до ATtiny13A, согласно документации, его потребление в обычном режиме, при питании 1.8V и частоте 1МГц - 160 микро ампер. В Idle режиме при тех же условиях - 24 микро ампер. Питание 1.8В я не собираюсь использовать, меня больше интересует потребление при 3.3В.

Обычно, чем больше размер программы, тем чаще приходится пользоваться отладчиком. В AVR Studio встроен замечательный эмулятор микроконтроллеров, на котором можно проверить работоспособность прошивки, и можно порадоваться за Windows пользователей, но что делать пользователям Linux?

В Linux в качестве эмулятора может выступить SimulAVR, а отладчиком avr-gdb. Собственно, работе с этим отладчиком и посвящен этот пост, потому-что им же производится отладка по JTAG. Но, пока я JTAG не разжился, придется пользоваться эмулятором. SimulAVR поддерживает небольшой набор микроконтроллеров и к том уже не всю периферию он эмулирует, но таймеры и порты преимущественно работают.

Дополнительную информацию по SimulAVR и GDB, на русском языке, также можно почитать здесь:
• Работа с Simulavr
• Отладка микроконтроллеров AVR в Linux
• Изучаем С используя GDB

колесо в сборе с двигателем постоянного тока, редуктором и диском энкодера

Дополнительные внешние прерывания, относительно новая штука в периферии AVR. В микроконтроллерах ATmega8/ATmega16 их нет, зато они есть в ATmega88/ATmega168. В официальной документации они описаны в главе 13 "Внешние прерывания". В отличии от обычных внешних прерываний, в дополнительных, одно прерывание отведено на один порт (т.е. на восемь пинов), и в них нельзя выставить условия срабатывания. Прерывание будет генерироваться при любом изменении сигнала, даже если он был изменен программно, самим микроконтроллером.

Компаратор это единственная периферия в AVR которая включена по умолчанию. Поэтому, если он не используется, его следует выключать. Допустимая ошибка (напряжение смещения) не более 40мВ, время отклика не более 0,5 мкс. Рабочие пины: прямой AIN0 и инверсный AIN1. Так же AIN0 называют положительным, а AIN1 отрицательным. Результат заносится в ACO бит регистра ACSR.

Официальный datasheet на ATmega168: http://www.atmel.com/images/doc2545.pdf работа компаратора описана в главе 23.2 на странице 246

Хорошие справочные обзоры по работе компаратора в AVR можно найти здесь:
1. Учебный курс AVR. Аналоговый компаратор
2. AVR. Учебный курс. Использование аналогового компаратора

Я потратил немного времени на перевод официального руководства, с которым и предлагаю далее ознакомится.