Zewnętrzne układy peryferyjne cz. 1 Wykład 12

Transkrypt

1 Zewnętrzne układy peryferyjne cz. 1 Wykład 12

2 Wyświetlacz LCD zgodny z HD44780 Wyświetlacz LCD zgodny z HD

3 HD44780 Standardowy sterownik alfanumerycznych wyświetlaczy LCD opracowany przez firmę Hitachi 8-bitowy interfejs równoległy, z opcjonalnym trybem pracy 4-bitowej Możliwość obsługi do 80 znaków w linii i do 8 linii Możliwość zdefiniowana 8 własnych znaków 3

4 HD44780 podłączenie (tryb 4-bitowy) 4

5 HD44780 interfejs LCD 1. GND 2. VCC (+3.3 to +5V) 3. Ustawienie kontrastu (VO) 4. Register Select (RS). RS=0: Command, RS=1: Data 5. Read/Write (R/W). R/W=0: Write, R/W=1: Read 6. Clock (Enable). Wyzwalany zboczem opadającym 7. Bit 0 (nie używany w trybie 4-bit) 8. Bit 1 (nie używany w trybie 4-bit) 9. Bit 2 (nie używany w trybie 4-bit) 10. Bit 3 (nie używany w trybie 4-bit) 11. Bit Bit Bit Bit Backlight Anode (+) (opcja) 16. Backlight Cathode (-) (opcja) 5

6 HD rozkazy 6

7 CGRAM Sterownik HD44780 umożliwia użytkownikowi zdefiniowanie dowolnych 8 znaków i umieszczenie ich w ulotnej pamięci CGRAM Na każdy znak jest przewidziane 8 bajtów pamięci 7

8 CGRAM (adresacja) 1 0x00-0x07 2 0x08-0x0F 3 0x10-0x17 4 0x18-0x1F 5 0x20-0x27 6 0x28-0x2F 7 0x30-0x37 8 0x38-0x3F 8

9 HD44780 przykłady kodu sterującego #define HD44780_CLEAR 0x01 #define HD44780_HOME 0x02 #define HD44780_ENTRY_MODE 0x04 #define HD44780_EM_SHIFT_CURSOR 0 #define HD44780_EM_SHIFT_DISPLAY 1 #define HD44780_EM_DECREMENT 0 #define HD44780_EM_INCREMENT 2 #define HD44780_DISPLAY_ONOFF 0x08 #define HD44780_DISPLAY_OFF 0 #define HD44780_DISPLAY_ON 4 #define HD44780_CURSOR_OFF 0 #define HD44780_CURSOR_ON 2 #define HD44780_CURSOR_NOBLINK 0 #define HD44780_CURSOR_BLINK 1 9

10 HD44780 przykłady kodu sterującego #define HD44780_DISPLAY_CURSOR_SHIFT 0x10 #define HD44780_SHIFT_CURSOR 0 #define HD44780_SHIFT_DISPLAY 8 #define HD44780_SHIFT_LEFT 0 #define HD44780_SHIFT_RIGHT 4 #define HD44780_FUNCTION_SET 0x20 #define HD44780_FONT5x7 0 #define HD44780_FONT5x10 4 #define HD44780_ONE_LINE 0 #define HD44780_TWO_LINE 8 #define HD44780_4_BIT 0 #define HD44780_8_BIT 16 #define HD44780_CGRAM_SET 0x40 #define HD44780_DDRAM_SET 0x80 10

11 HD44780 przykłady kodu sterującego #define LCD_DATA_PORT A #define LCD_RS_PORT A #define LCD_RW_PORT A #define LCD_E_PORT A #define LCD_D4_PIN 3 #define LCD_D5_PIN 4 #define LCD_D6_PIN 5 #define LCD_D7_PIN 6 #define LCD_RS_PIN 0 #define LCD_RW_PIN 1 #define LCD_E_PIN 2 11

12 HD44780 przykłady kodu sterującego void LCD_out_bits(uint8_t bits_to_write){ if(bits_to_write & 0x01) PORT(LCD_DATA_PORT) = (1<<LCD_D4_PIN); else PORT(LCD_DATA_PORT) &= ~(1<<LCD_D4_PIN); if(bits_to_write & 0x02) PORT(LCD_DATA_PORT) = (1<<LCD_D5_PIN); else PORT(LCD_DATA_PORT) &= ~(1<<LCD_D5_PIN); if(bits_to_write & 0x04) PORT(LCD_DATA_PORT) = (1<<LCD_D6_PIN); else PORT(LCD_DATA_PORT) &= ~(1<<LCD_D6_PIN); if(bits_to_write & 0x08) PORT(LCD_DATA_PORT) = (1<<LCD_D7_PIN); else PORT(LCD_DATA_PORT) &= ~(1<<LCD_D7_PIN); 12

13 HD44780 przykłady kodu sterującego uint8_t LCD_in_bits(void){ uint8_t tmp = 0; if(((pin(lcd_data_port) >> LCD_D4_PIN) & 0x01)!= 0) tmp = (1 << 0); if(((pin(lcd_data_port) >> LCD_D5_PIN) & 0x01)!= 0) tmp = (1 << 1); if(((pin(lcd_data_port) >> LCD_D6_PIN) & 0x01)!= 0) tmp = (1 << 2); if(((pin(lcd_data_port) >> LCD_D7_PIN) & 0x01)!= 0) tmp = (1 << 3); return tmp; 13

14 HD44780 przykłady kodu sterującego void LCD_write(uint8_t data_to_write){ DDR(LCD_DATA_PORT) = ((1<<LCD_D4_PIN) (1<<LCD_D5_PIN) (1<<LCD_D6_PIN) (1<<LCD_D7_PIN)); PORT(LCD_RW_PORT) &= ~(1<<LCD_RW_PIN); PORT(LCD_E_PORT) = (1<<LCD_E_PIN); LCD_out_bits(data_to_write >> 4); PORT(LCD_E_PORT) &= ~(1<<LCD_E_PIN); _delay_ms(1); PORT(LCD_E_PORT) = (1<<LCD_E_PIN); LCD_out_bits(data_to_write); PORT(LCD_E_PORT) &= ~(1<<LCD_E_PIN); _delay_ms(1); while(lcd_readstatus() & 0x80); 14

15 HD44780 przykłady kodu sterującego void LCD_just_write(uint8_t data_to_write){ DDR(LCD_DATA_PORT) = ((1<<LCD_D4_PIN) (1<<LCD_D5_PIN) (1<<LCD_D6_PIN) ( 1<<LCD_D7_PIN)); PORT(LCD_RW_PORT) &= ~(1<<LCD_RW_PIN); PORT(LCD_E_PORT) = (1<<LCD_E_PIN); LCD_out_bits(data_to_write >> 4); PORT(LCD_E_PORT) &= ~(1<<LCD_E_PIN); _delay_ms(1); PORT(LCD_E_PORT) = (1<<LCD_E_PIN); LCD_out_bits(data_to_write); PORT(LCD_E_PORT) &= ~(1<<LCD_E_PIN); _delay_ms(1); 15

16 HD44780 przykłady kodu sterującego void LCD_just_write_command(uint8_t commandtowrite){ PORT(LCD_RS_PORT) &= ~(1<<LCD_RS_PIN); LCD_just_write(commandToWrite); void LCD_just_write_data(uint8_t data_to_write){ PORT(LCD_RS_PORT) = (1<<LCD_RS_PIN); LCD_just_write(data_to_write); uint8_t LCD_NotBusy(void){ if(lcd_readstatus()!= 0x80) return 1; else return 0; 16

17 HD44780 przykłady kodu sterującego uint8_t LCD_read(void){ uint8_t tmp = 0; DDR(LCD_DATA_PORT) &= ~((1<<LCD_D4_PIN) (1<<LCD_D5_PIN) (1<<LCD_D6_PIN) (1<<LCD_D7_PIN)); PORT(LCD_RW_PORT) = (1<<LCD_RW_PIN); PORT(LCD_E_PORT) = (1<<LCD_E_PIN); tmp = (LCD_in_bits() << 4); PORT(LCD_E_PORT) &= ~(1<<LCD_E_PIN); _delay_ms(1); PORT(LCD_E_PORT) = (1<<LCD_E_PIN); tmp = LCD_in_bits(); PORT(LCD_E_PORT) &= ~(1<<LCD_E_PIN); return tmp; 17

18 HD44780 przykłady kodu sterującego void LCD_write_command(uint8_t commandtowrite){ PORT(LCD_RS_PORT) &= ~(1<<LCD_RS_PIN); LCD_write(commandToWrite); uint8_t LCD_ReadStatus(void){ PORT(LCD_RS_PORT) &= ~(1<<LCD_RS_PIN); return LCD_read(); void LCD_write_data(uint8_t data_to_write){ PORT(LCD_RS_PORT) = (1<<LCD_RS_PIN); LCD_write(data_to_write); uint8_t LCD_read_data(void){ PORT(LCD_RS_PORT) = (1<<LCD_RS_PIN); return LCD_read(); 18

19 HD44780 przykłady kodu sterującego void LCD_write_text(char * text){ while(*text!= '\0' && *text!= 0) LCD_write_data(*text++); void LCD_goto(uint8_t x, uint8_t y){ LCD_write_command(HD44780_DDRAM_SET (x + (0x40 * y))); void LCD_clear(void){ LCD_write_command(HD44780_CLEAR); _delay_ms(2); void LCD_home(void){ LCD_write_command(HD44780_HOME); _delay_ms(2); 19

20 HD44780 przykłady kodu sterującego void LCD_init(void) { uint8_t i; DDR(LCD_DATA_PORT) = ((1<<LCD_D4_PIN) (1<<LCD_D5_PIN) (1<<LCD_D6_PIN) (1<<LCD_D7_PIN)); DDR(LCD_RS_PORT) = (1<<LCD_RS_PIN); DDR(LCD_RW_PORT) = (1<<LCD_RW_PIN); DDR(LCD_E_PORT) = (1<<LCD_E_PIN); _delay_ms(15); PORT(LCD_RS_PORT) &= ~(1<<LCD_RS_PIN); PORT(LCD_E_PORT) &= ~(1<<LCD_E_PIN); PORT(LCD_RW_PORT) &= ~(1<<LCD_RW_PIN); for(i = 0; i < 3; i++) { PORT(LCD_E_PORT) = (1<<LCD_E_PIN); LCD_out_bits(0x03); PORT(LCD_E_PORT) &= ~(1<<LCD_E_PIN); _delay_ms(5); 20

21 HD44780 przykłady kodu sterującego PORT(LCD_E_PORT) = (1<<LCD_E_PIN); LCD_out_bits(0x02); PORT(LCD_E_PORT) &= ~(1<<LCD_E_PIN); _delay_ms(1); LCD_write_command(HD44780_FUNCTION_SET HD44780_FONT5x7 HD44780_TWO_LINE HD44780_4_BIT); LCD_write_command(HD44780_DISPLAY_ONOFF HD44780_DISPLAY_OFF); LCD_write_command(HD44780_CLEAR); LCD_write_command(HD44780_ENTRY_MODE HD44780_EM_SHIFT_CURSOR HD44780_EM_INCREMENT); LCD_write_command(HD44780_DISPLAY_ONOFF HD44780_DISPLAY_ON HD44780_CURSOR_OFF HD44780_CURSOR_NOBLINK); 21

22 HD44780 CGRAM przykład LCD_command(0x40 + 0x00) //0x40+ADRES_ZNAKU LCD_write(BAJT_1) LCD_write(BAJT_2) LCD_write(BAJT_3) LCD_write(BAJT_4) LCD_write(BAJT_5) LCD_write(BAJT_6) LCD_write(BAJT_7) LCD_write(BAJT_8) 22

23 Obsługa układów I2C Obsługa układów I2C 23

24 Obsługa I2C Implementacja protokołu I2C może być zrealizowana sprzętowo (w oparciu o moduł TWI) lub programowo Zalecane jest wykorzystanie implementacji sprzętowej, z uwagi na dużo mniejsze obciążenie mikrokontrolera i większą wydajność 24

25 Obsługa I2C Na kolejnych slajdach zostanie przedstawiony kod źródłowy do obsługi sprzętowej i programowej I2C w trybie MASTER Obydwie implementacja zawierają elementarne funkcje INIT, START, STOP, WRITE i READ pozwalające na pełną obsługę urządzeń SLAVE 25

26 Obsługa I2C implementacja sprzętowa #define ACK 1 #define NOACK 0 void i2c_init(void) { TWSR = 0; TWBR = (F_CPU / UL - 16)/2; TWCR = (1<<TWINT); void i2c_start(void) { TWCR = (1<<TWINT) (1<<TWSTA) (1<<TWEN); while ((TWCR & (1<<TWINT)) == 0); 26

27 Obsługa I2C implementacja sprzętowa void i2c_stop(void) { TWCR = (1<<TWINT) (1<<TWEN) (1<<TWSTO); while ((TWCR & (1<<TWSTO))!= 0); void i2c_write(uint8_t data) { TWDR = data; TWCR = (1<<TWINT) (1<<TWEN); while ((TWCR & (1<<TWINT)) == 0); uint8_t i2c_read(uint8_t ack) { TWCR = ack? ((1 << TWINT) (1 << TWEN) (1 << TWEA)) : ((1 << TWINT) (1 << TWEN)); while ((TWCR & (1<<TWINT)) == 0); return TWDR; s 27

28 Obsługa I2C implementacja programowa #define ACK 1 #define NOACK 0 #define DELAY_H 10 #define DELAY_L 5 void _delay_loop_2(uint16_t count) { asm volatile ( "1: sbiw %0,1" "\n\t" "brne 1b" : "=w" ( count) : "0" ( count) ); void i2ct(void) { _delay_loop_2(delay_h); PORT(I2C_PORT) = (1<<I2C_SCL_PIN); _delay_loop_2(delay_h); PORT(I2C_PORT) &= ~(1<<I2C_SCL_PIN); 28

29 Obsługa I2C implementacja programowa void i2c_start(uint8_t address, uint8_t mode) { PORT(I2C_PORT) &= ~(1<<I2C_SDA_PIN); _delay_loop_2(delay_l); PORT(I2C_PORT) &= ~(1<<I2C_SCL_PIN); I2CWriteByte(address + mode); void i2c_stop(void) { _delay_loop_2(delay_h); PORT(I2C_PORT) = (1<<I2C_SCL_PIN); _delay_loop_2(delay_l); PORT(I2C_PORT) = (1<<I2C_SDA_PIN); _delay_loop_2(delay_h); 29

30 Obsługa I2C implementacja programowa uint8_t i2c_write(uint8_t b){ int i; for (i=7;i>=0;i--){ if ( b & (1<<i) ) PORT(I2C_PORT) = (1<<I2C_SDA_PIN); else PORT(I2C_PORT) &= ~(1<<I2C_SDA_PIN); i2ct(); PORT(I2C_PORT) = (1<<I2C_SDA_PIN); DDR(I2C_PORT) &= ~(1<<I2C_SDA_PIN); _delay_loop_2(delay_h); PORT(I2C_PORT) = (1<<I2C_SCL_PIN); b = PIN(I2C_PORT) & (1<<I2C_SDA_PIN); _delay_loop_2(delay_h); PORT(I2C_PORT) &= ~(1<<I2C_SCL_PIN); DDR(I2C_PORT) = (1<<I2C_SDA_PIN); _delay_loop_2(delay_h); return (b == 0); 30

31 Obsługa I2C implementacja programowa uint8_t i2c_read(uint8_t ack) { int i; uint8_t c,b = 0; PORT(I2C_PORT) = (1<<I2C_SDA_PIN); DDR(I2C_PORT) &= ~(1<<I2C_SDA_PIN); for (i=7;i>=0;i--) { _delay_loop_2(delay_h); PORT(I2C_PORT) = (1<<I2C_SCL_PIN); c = PIN(I2C_PORT) & (1<<I2C_SDA_PIN); b <<= 1; if (c) b = 1; _delay_loop_2(delay_h); PORT(I2C_PORT) &= ~(1<<I2C_SCL_PIN); 31

32 Obsługa I2C implementacja programowa DDR(I2C_PORT) = (1<<I2C_SDA_PIN); if (ack == NOACK) PORT(I2C_PORT) = (1<<I2C_SDA_PIN); else PORT(I2C_PORT) &= ~(1<<I2C_SDA_PIN); i2ct(); PORT(I2C_PORT) = (1<<I2C_SDA_PIN); return b; void i2c_init(void){ DDR(I2C_PORT) = (1<<I2C_SDA_PIN); DDR(I2C_PORT) = (1<<I2C_SCL_PIN); PORT(I2C_PORT) = (1<<I2C_SDA_PIN); PORT(I2C_PORT) = (1<<I2C_SCL_PIN); 32

33 Której implementacji użyć? Programowej, gdy Piny TWI mikrokontrolera są zajęte przez inne układy podłączone do mikrokontrolera Zachodzi potrzeba rozdzielenia układów I2C na różne magistrale (np. z powodu konfliktu adresów) Sprzętowej We wszystkich pozostałych przypadkach 33

34 Zegar RTC PCF8583 Zegar RTC PCF

35 PCF8583 informacje ogólne PCF8583 jest zegarem czasu rzeczywistego, sterowanym magistralą I2C Jest wyposażony w 4-letni kalendarz, rozbudowany alarm, może pracować w trybie 12h/24h Wyposażony jest w 240B pamięci RAM z podtrzymaniem bateryjnym, której większość (zależnie od trybu pracy) jest dostępna dla programisty 35

36 PCF8583 informacje ogólne Może pracować w trybie licznika zdarzeń Może być taktowany sygnałem 50Hz lub 32,768kHz Posiada wyjście typu otwarty dren sygnalizujące wystąpienie alarmu (tryb zegara) lub przepełnienie licznika (tryb zliczania) 36

37 PCF8583 adresy I2C Adres I2C układu PCF8583 Odczyt: A 0 1 Zapis: A 0 0 gdzie A 0 =0, jeśli pin A 0 jest podłączony do masy A 0 =1, jeśli pin A 0 jest podłączony do Vcc 37

38 PCF

39 PCF8583 schemat podłączenia 39

40 Rejestry układu PCF

41 Rejestry 0x00 Bit Opis 0 Flaga sekund: przebieg prostokątny 50% (jeśli bit alarmu = 0) 1 Flaga minut: przebieg prostokątny 50% (jeśli bit alarmu = 0) 2 Bit alarmu: 0 alarm wył., rejestry 08h do 0Fh są nieużywane, 1 alarm wł. 3 Flaga maski: 0 - rejestry 05h do 06h niezamaskowane, 1 - zamaskowane 4 Tryb: 00 sygnał taktujący 32,768kHz, 01 sygnał taktujący 50Hz, 10 licznik impulsów, 11 tryb testowy tryb zliczania, 1 tryb przechwytywania 7 0 zliczanie impulsów, 1 zakończenie zliczania i reset licznika 41

42 Rejestry 0x01 Bit Opis 0 Setne części sekundy (w BCD) Dziesiętne części sekundy (w BCD)

43 Rejestry 0x02 Bit Opis 0 Licznik sekund (w BCD) jednostki Licznik sekund (w BCD) dziesiątki

44 Rejestry 0x03 Bit Opis 0 Licznik minut (w BCD) - jednostki Licznik minut (w BCD) - dziesiątki

45 Rejestry 0x04 Bit Opis 0 Licznik godzin (kod BCD) - jednostki Licznik godzin (kod BCD) - dziesiątki AM, 1 - PM 7 0 format 24h, 1 format 12h (z aktualizacją AM/PM) 45

46 Rejestry 0x05 Bit Opis 0 Licznik dni (w BCD) - jednostki Licznik dni (w BCD) - dziesiątki 5 6 Rok (binarnie) od 0 do 3, jeśli bit maski =1 to odczytywany jako

47 Rejestry 0x06 Bit Opis 0 Licznik miesięcy (w BCD) jednostki Licznik miesięcy (w BCD) - dziesiątki 5 Dzień tygodnia (binarnie) od 0 do 6, jeśli bit maski =1, to odczytywany jako

48 Rejestry 0x07 Bit Opis 0 Licznik dni timera (w BCD) - jednostki Licznik dni timera (w BCD) - dziesiątki

49 Rejestry 0x08 Bit Opis 0 Funkcja timera: bez timera, 001 setne sekundy, 010 sekundy, 011 minuty, 100 godziny, 101 dni, 110 nieużywane, 111 tryb testowy przerwanie timera wyłączone, 1 przerwanie timera włączone 4 Funkcja alarmu: 00 alarm wyłączony, 01 alarm codzienny, 10 alarm dniowy, 11 alarm w wybraną datę alarm timera wyłączony, 1 alarm timera włączony 7 0 przerwanie alarmu wyłączone, 1 przerwanie alarmu włączone 49

50 Rejestry 0x09 0x0e W rejestrach tych znajdują się kolejne elementy daty alarmu w kodzie BCD Setne i dziesiętne części sekundy 0x09 Sekundy 0x0a Minuty 0x0b Godziny 0x0c Dni 0x0d Miesiące/Dni tygodnia 0x0e 50

51 Rejestr 0x0e Rejestr ten zależnie od trybu alarmu przechowuje miesiąc lub dzień tygodnia. W drugim przypadku ma postać: Bit Opis 0 Alarm w dniu 0 aktywny 1 Alarm w dniu 1 aktywny 2 Alarm w dniu 2 aktywny 3 Alarm w dniu 3 aktywny 4 Alarm w dniu 4 aktywny 5 Alarm w dniu 5 aktywny 6 Alarm w dniu 6 aktywny 7 Nieużywany 51