ROZDZIAŁ III ELEMENTY PROGRAMU BASCOM ROZPOCZYNAMY PRACĘ Z PROGRAMEM STRUKTURA PROGRAMU OPERACJE NA PORTACH

Transkrypt

1 ROZDZIAŁ III ELEMENTY PROGRAMU BASCOM ROZPOCZYNAMY PRACĘ Z PROGRAMEM STRUKTURA PROGRAMU OPERACJE NA PORTACH TO JEST NAPRAWDĘ PROSTE PROGRAMUJEMY MIKROPROCESOR ZABAWA Z WYŚWIETLACZEM LCD TRANSMISJA RS MNIEJ WIESZ, DŁUŻEJ ŻYJESZ TIMERY I LICZNIKI JAK ODMIERZYĆ 1 SEKUNDĘ PRZERWANIA INT0, INT PRZERWANIA INT0, INT1 W PRAKTYCE STEROWANIE ZA POMOCĄ PILOTA MAGISTRALA I 2 C ADRESOWANIE UKŁADÓW POSZUKIWANIE ADRESU PRZYKŁADY OBRAZUJĄCE SPOSÓB WYKORZYSTANIA I 2 C... 29

2 ROZDZIAŁ III 1. ELEMENTY PROGRAMU BASCOM W skład pakietu BASCOM wchodzą następujące elementy: Rys. 1 Edytor tekstowy Profesjonalny edytor tekstowy (rys. 7) umożliwiający szybkie i wygodne pisanie programów a także sprawdzenie ich poprawności. Edytor wyposażony jest we wszystkie funkcje (kopiowanie, przenoszenie, wyszukiwanie) oraz liczne funkcje dodatkowe, specyficzne dla edytorów stosowanych przez programistów. Rys. 2 Symulator programowy

3 Symulator programowy i sprzętowy (rys. 8) umożliwiający wstępne przetestowane programu bez konieczności programowania procesora. Za pomocą symulatora możemy podglądać zmienne w trakcie wykonywania programu, wymuszać odpowiednie stany na wejściach mikroprocesora a także sprawdzić efekty współdziałania z wyświetlaczami LCD. Za pomocą odpowiednich przycisków symulować możemy występowanie przerwań, a także pracę timerów. W trakcie symulacji użytkownik ma możliwość podglądu zawartości zarówno pamięci SRAM jak i EEPROM mikroprocesora. Stosując polecenia writeeeprom [zmienna], [adres komórki] oraz readeeprom [zmienna], [adres komórki] zapisywać wartości zmiennych do odpowiednich komórek a także odczytywać z nich zapisane uprzednio wartości (rys.9) Rys. 3 Okno podglądu pamięci Eeprom Niezwykle cenne usługi podczas testowania programu oddaje program Terminal emulator (rys.10) Rys. 4 Program terminalowy

4 Program terminalowy daje możliwość nawiązania komunikacji z komputerem PC poprzez łącze RS232. I tu dostrzegamy kolejną cenną zaletę BASCOMA. Dysponując poleceniem PRINT, możemy zarówno śledzić prawidłowość wykonywania programu, podglądając wartości zmiennych podczas pracy mikroprocesora, jak również budować w przyszłości przeróżne systemy pomiarowe, a wyniki pomiarów przesyłać wprost do portu COM komputera celem dalszej ich obróbki. Rozbudowany system pomocy (rys. 11) dostarczający pełnej informacji o wszystkich funkcjach programu. Korzystając wyłącznie z HELPu możemy dowiedzieć się praktycznie wszystkiego o programie, tak, że posiadanie jakiejkolwiek instrukcji jest w zasadzie zbędne. Po wywołaniu Helpu uzyskujemy dostęp do szczegółowej dokumentacji programu, dokładnego opisu wszystkich poleceń, ich składni i zastosowania popartego przykładami. Rys. 5 Widok okna pomocy 2. ROZPOCZYNAMY PRACĘ Z PROGRAMEM. Przed rozpoczęciem pracy z programem powinno się go odpowiednio skonfigurować. Bardzo istotną sprawą jest tu określenie typu procesora, na który tworzone będzie oprogramowanie. Dokonuje się tego poprzez wybranie z menu programu opcji Compiler a następnie Chip. Ukazuje się okienko (rys. 12) z poziomu którego mamy dostęp do szeregu ustawień takich jak: parametry transmisji szeregowej RS232, określenie wyprowadzeń które będą pełniły funkcję interfejsu I2C, SPI i 1WIRE, czy też rezerwacja wyprowadzeń dla wyświetlacza LCD. Zaznaczenie powyższych opcji

5 zwalnia nas z konieczności dokonywania ustawień bezpośrednio w tworzonej aplikacji, dzięki czemu jest ona bardziej zwarta i czytelna. Rys. 6 Opcje programu 3. STRUKTURA PROGRAMU. Aby móc napisać dowolnie prosty program w BASCOMIE, trzeba znać strukturę jego zapisu. Struktura programu przedstawiona została graficznie poniżej (rys. 13) DEKLARACJA STAŁYCH, ZMIENNYCH, FUNKCJI I PROCEDUR UŻYTYCH W PROGRAMIE PROCEDURY FUNKCJE DO instrukcje PODPROGRAM OBSŁUGI PRZERWANIA LOOP PROGRAM Rys. 7 Struktura programu w BASCOMIE

6 Wszystkie zmienne występujące w programie muszą być zadeklarowane na samym początku programu. Deklaracji dokonuje się za pomocą polecenia DIM. DIM [zmienna] AS [typ zmiennej] Przykładowo: DIM I AS BYTE DIM SLOWO AS STRING*20 Jeżeli w programie stosować będziemy procedury lub funkcje, również i one muszą zostać zadeklarowane. Odpowiednia deklaracja ma postać: DECLARE FUNCTION [nazwa funkcji (lista zmiennych)] As [typ funkcji] DECLARE SUB [nazwa podprogramu] Przykładowo: DECLARE FUNCTION POLE (K AS BYTE) AS WORD DECLARE SUB PODPROGRAM_1 W dalszej kolejności konfigurujemy urządzenia peryferyjne. CONFIG [rodzaj_urządzenia] = [parametr_konfiguracyjny] Przykładowo: CONFIG LCD=16*2 CONFIG TIMER0=COUNTER Po deklaracji zmiennych, stałych, funkcji i procedur występuje zazwyczaj ciąg instrukcji zamknięty w nieskończonej pętli, rozpoczynającej się od słowa kluczowego DO i zakończonej słowem kluczowym LOOP. Procedury i funkcje umieszcza są przeważnie na końcu programu za słowem kluczowym LOOP. 4. OPERACJE NA PORTACH Naukę programowania w BASCOMIE powinno się rozpocząć od poznania podstawowych operacji na portach mikroprocesora. Stanowi to podstawę napisania jakiegokolwiek programu. Cóż to bowiem byłby za program, który wykonywany byłby wewnątrz mikroprocesora a ten ani by nie przyjmował ani nie wysyłał żadnych sygnałów na zewnątrz. Operacje na portach możemy wykonywać na całym porcie lub na pojedynczych pinach. Najprostszymi poleceniami za pomocą których możemy zmienić stan pojedynczego wyprowadzenia są: SET [port. pin] oraz RESET [port. pin]. Wydanie polecenia SET powoduje ustawienie wyznaczonego pinu w stan wysoki. Wydanie polecenia RESET powoduje ustawienie wyznaczonego pinu w stan niski. Przykładowo wydanie polecenia SET Portd.1 spowoduje pojawienie się stanu wysokiego na wyprowadzeniu PD1 mikroprocesora.

7 Wydanie polecenia RESET Portd.1 spowoduje wystąpienie stanu niskiego na wyprowadzeniu PD1 mikroprocesora. Rys. 8 Wyprowadzenia mikroprocesora AT90S2313 Jeszcze prościej możemy dokonywać operacji odnoszących się do całego portu. PORTD=[X (liczba z zakresu ] Wydanie tego polecenia spowoduje wysłanie binarnej reprezentacji liczby X na wyjścia wskazanego portu. Przykładowo, wydanie polecenia: PORTD=0 spowoduje pojawienie się na wszystkich wyjściach portu D stanu niskiego PORTD= 255 spowoduje pojawienie się na wszystkich wyjściach stanu wysokiego. PORTD=1 spowoduje pojawienie się stanu wysokiego tylko na wyprowadzeniu PD0. PORTD=3 spowoduje pojawienie się stanu wysokiego na wyprowadzeniu PD0 i PD1. Do portu procesora możemy również wysłać liczbę zapisaną w systemie dwójkowym. Przykładowo: PORTD=&B na wszystkich wyprowadzeniach portu D powstanie stan niski. PORTD=&B na wszystkich wyprowadzeniach portu D powstanie stan wysoki. PORTD= &B stan wysoki pojawi się tylko na wyprowadzeniach PD0 i PD1. Zdobytą wiedzę możemy teraz sprawdzić praktycznie, korzystając z symulatora programowego. Należy w tym momencie zaznaczyć, że na początku programu musimy umieścić dyrektywę $SIM. Stanowi ona dla kompilatora informację, że program będzie testowany w symulacji programowej. Napiszmy, więc prosty program, którego listing przedstawiono poniżej. $ SIM Config PORTD= output PORTD=&B PORTD=&B

8 PORTD=&B PORTD=&B PORTD=&B PORTD=&B End Po skompilowaniu programu (najszybciej można tego dokonać za pomocą klawisza funkcyjnego F7) uruchamiamy symulator klikając w ikonę umieszczoną w pasku narzędziowym programu. Po uruchomieniu symulatora, klikamy kolejno na ikony oraz Naciskając kolejno klawisz śledzić możemy stan portu D mikroprocesora (rys.15) STAN PORTU Rys. 9 Symulacja programu 5. TO JEST NAPRAWDĘ PROSTE. Niechętnie mamy ochotę uczyć się programowania mikroprocesorów, jeżeli nie dysponujemy odpowiednim hardware i nie możemy sprawdzić teorii w praktyce. Jeżeli napiszemy prosty program, zaprogramujemy mikroprocesor i okaże się jeszcze, że napisany program chodzi, wówczas dopiero ogarnia nas ochota zgłębienia całej tej wiedzy. Aby zaprogramować mikroprocesor i sprawdzić jego działanie praktycznie, potrzebny jest odpowiedni układ elektroniczny. Powstało ich ostatnio wiele wszystkie mają wspólną cechę ich cena jest na tyle niska, że może sobie na niego pozwolić prawie każdy. Te układy to tzw. kity rozprowadzane przez sieć AVT. Jednym z takich kitów jest kit o oznaczeniu AVT-2500 przedstawiony na fotografii poniżej.

9 Fot. 1 Zestaw testowy dla mikroprocesorów 51 i AVR. Na płytce testowej zgromadzono kilkanaście najczęściej wykorzystywanych przez elektroników układów. Są to: Wyświetlacz LCD Wyświetlacz 7-segmentowy LED 5 diod LED Wzmacniacz mocy ULN 2803 Zegar czasu rzeczywistego PCF8583 Pamięć Eeprom 24C04 Odbiornik podczerwieni Zestaw trzech przycisków Podstawka pod mikroprocesor Złącze SPI do programowania mikroprocesorów AVR Przy pomocy tego układu w bardzo krótkim czasie można zbudować dowolny układ elektroniczny, bez potrzeby jakiegokolwiek lutowania. Elementy łączy się po prostu za

10 pomocą odpowiednich przewodów. Takie rozwiązanie ma taką zaletę, że w dowolnej chwili można zmienić układ połączeń i zbudować zupełnie inne urządzenie. Aby szybko przekonać się, że programowanie nie jest sztuką wymagającą wielkich umiejętności, zaprogramujemy mikroprocesor używając nieco zmodyfikowanej wersji poprzednio napisanego programu. 6. PROGRAMUJEMY MIKROPROCESOR. Zmodyfikowana postać programu, którym zaprogramujemy mikroprocesor pokazana jest poniżej. $SIM przed zaprogramowaniem mikroprocesora należy usunąć dyrektywę $SIM CONFIG PortD=output konfiguracja portu DO początek pętli PortD=&B wyślij do portu D liczbę =&B Wait 1 odczekaj 1 sekundę PortD=&B wyślij do portu D liczbę =&B Wait 1 PortD=&B Wait 1 PortD=&B Wait 1 PortD=&B Wait 1 PortD=&B Wait 1 LOOP koniec pętli i powrót na początek End Zanim skompilujemy program, wykonajmy kilka prostych połączeń na płycie uruchomieniowej AVT Łączymy wyprowadzenia PD0, PD1, PD2, PD3, PD4 z

11 LD1, LD2, LD3, LD4 i LD5 na płycie testowej. Wkładamy dowolny mikroprocesor AVR w podstawkę płyty i za pomocą odpowiedniego kabla łączymy złącze SPI na płycie z gniazdem COM komputera PC. Po skompilowaniu programu uruchamiamy programator klikając myszką w ikonę umieszczoną w pasku narzędziowym BASCOMA (rys. 16) Proces programowania trwa kilka sekund. Natychmiast po zaprogramowaniu mikroprocesora diody zaświecają się i gasną, dając efekt przesuwającego się punktu. Jeżeli teraz zechcielibyśmy wprowadzić jakieś zmiany w programie, wcale nie musimy wyjmować mikroprocesora z układu, ani też dokonywać zmiany układu połączeń na płycie testowej wystarczy, że po dokonanych poprawkach ponownie skompilujemy program, i prześlemy go do pamięci mikroprocesora. Rys. 10 Widok okna programatora 7. ZABAWA Z WYŚWIETLACZEM LCD. Obsługa wyświetlacza z poziomu BASCOMA jest dziecinnie prosta. Kiedy w projekcie wykorzystujemy wyświetlacz, na początku programu należy określić jego typ. Dokonuje się tego za pomocą instrukcji: CONFIG LCD=[liczba znaków * liczba wierszy] Przykładowo:

12 CONFIG LCD=16*1 CONFIG LCD=16*2 CONFIG LCD=20*4 Ponieważ w opcjach programu dokonuje się wcześniej rezerwacji wyprowadzeń dla podłączenia wyświetlacza LCD, wykonanie zapisu CONFIG LCD=... jest jedyną czynnością, jaką musimy wykonać. Przy okazji, pokażemy inną spektakularną możliwość BASCOMA definiowanie i wyświetlanie własnych znaczków, w tym polskich znaków diaktrycznych. Piszemy więc: CONFIG LCD=16*1 Z menu programu wybieramy opcję LCD designer i w ukazującym się okienku projektujemy kształt znaku (rys. 17). Po naciśnięciu przycisku OK do kodu źródłowego automatycznie wstawiana jest linijka o postaci: Deflcdchar?,2,4,14,17,17,17,17,14 W miejscu gdzie pojawił się znak zapytania należy wstawić numer kolejny zaprojektowanego znaku (zdefiniować możemy do 7 znaków). Rys. 11 Okno definiujące kształt symbolu Ostatecznie nasz program może wyglądać np. tak. CONFIG LCD=16*1 Deflcdchar 1, 2, 4, 14, 17, 17, 17, 17, 14

13 CLS LCD "Kr" ; Chr(1) ; "l Karol" End Jeżeli skompilujemy program z opcją $SIM, sprawdzimy działanie programu w symulacji programowej. Po uruchomieniu symulatora i kliknięciu na ikonie w okienku wyświetlacza (rys. 18) zobaczymy napis Król Karol Rys. 12 Okno wyświetlacza LCD 8. TRANSMISJA RS232. Nawiązanie komunikacji mikroprocesora z komputerem PC jest równie proste jak obsługa wyświetlacza LCD. Wszystko sprowadza się do wydania jednego polecenia. Tym poleceniem jest polecenie PRINT. Załóżmy, że pragniemy zbudować urządzenie pomiarowe dokonujące pomiaru pewnej wielkości, np. temperatury. Wyniki pomiarów powinny być wstępnie zapisywane w pamięci Eeprom mikroprocesora, a stąd okresowo przesyłane do komputera PC celem dalszej obróbki. Fragment programu realizujący funkcję odczytu pamięci i transmisji danych do komputera PC przedstawiłem poniżej. FOR I=0 TO 199 Początek pętli powtórz 200 razy READEEPROM TEMP, I Odczytaj wartość TEMP z komórki o adresie I PRINT I WYŚLIJ DO PORTU RS232

14 WAITMS 10 NEXT I Odczekaj 10 ms Wróć na początek pętli. Aby zapisać dane wysyłane przez mikroprocesor do portu RS232 należy w programie Terminal emulator określić nazwę zbioru. W tym celu w oknie programu wybieramy opcję Open Log (rys. 19) Rys. 13 Określenie nazwy zbioru do zapisu danych Odczytane ze zbioru dane można w łatwy sposób zaimportować do programu Excel. Przykładowy wykres sporządzony dla wyników pomiaru temperatury przedstawiony jest poniżej (rys. 20) Temperatura Czas [s] Rys. 14 Graficzna prezentacja wyników pomiaru.

15 9. MNIEJ WIESZ, DŁUŻEJ ŻYJESZ. Uważają niektórzy, że w zagadnienia związane z licznikami i przerwaniami są przysłowiową czarną magią i lepiej się w nie zagłębiać. Uważam jednak, że bez znajomości tych zagadnień nie da się napisać dobrego programu. Czym więc są te przerwania? Przerwania to taki specyficzny mechanizm istniejący w każdym typie procesora. Ten mechanizm powoduje, że w momencie wystąpienia pewnych zdarzeń, mikroprocesor zawiesza na chwilę wykonywanie programu głównego i przystępuje do wykonywania odpowiedniego podprogramu podprogramu obsługi przerwania. Po wykonaniu tego podprogramu, mikroprocesor powraca do miejsca, w którym przerwał on swoje działanie i wykonuje dalej instrukcje programu głównego. Dzięki przerwaniom mikroprocesor może natychmiast zareagować na pewne zdarzenia zewnętrzne lub wewnętrzne. Źródłem tych zdarzeń (przerwań) mogą być Timery jak i wejścia INT0 i INT1 mikroprocesora. 10. TIMERY I LICZNIKI. Informacje podane poniżej przydadzą się na pewno wszystkim tym, którzy w przyszłości zechcą budować liczniki, zegary, częstotliwościomierze lub inne urządzenia, w których istotną sprawą będzie dokładne odmierzanie czasu. Warto więc przyjrzeć się owym timerom i licznikom. Każdy mikroprocesor posiada co najmniej dwa Timery identyfikowane jako Timer0 i Timer1. Każdy timer może zliczać cykle maszynowe mikroprocesora jak i impulsy zewnętrzne. W tym drugim przypadku timer pracuje jako licznik (counter). Funkcję Timera określamy w programie za pomocą instrukcji: CONFIG TIMER0 = COUNTER, EDGE=RISING/FALLING CONFIG TIMER0 = TIMER, PRESCALE= CONFIG TIMER1 = COUNTER TIMER PWM, EDGE=RISING FALLING PRESCALE= ,

16 Przypisanie TIMER0=COUNTER oznacza, że TIMER0 będzie pracował jako licznik impulsów zewnętrznych. Deklaracja Edge = Rising oznacza, że impulsy będą zliczane przy narastającym zboczu sygnału podawanego na wyprowadzenie T0 mikroprocesora lub opadającym zboczu w przypadku deklaracji Edge = Falling. Przypisanie TIMER0=TIMER oznacza, że TIMER0 będzie pracował jako licznik impulsów wewnętrznych, czyli będzie zliczał cykle wewnętrzne mikroprocesora. Przy zastosowaniu kwarcu 8MHz i dzielniku (prescalerze) ustawionym na wartość 64, częstotliwość zliczanych impulsów wyniesie 125 khz. W przypadku dzielnika ustawionego na 8, częstotliwość wyniesie 1 MHz, a dla Hz. Każdy z Timerów/Liczników posiada ograniczoną pojemność. W przypadku mikroprocesorów AVR Timer0 ma pojemność 8 bitów zaś Timer1 ma pojemność 16 bitów. Pojemność 8 bitów oznacza, że timer może zliczyć impulsy do wartości 255 po czym nastąpi jego przepełnienie. Fakt przepełnienia licznika zgłaszany jest poprzez wystąpienie przerwania o nazwie On Timer0. W przypadku timera 16-bitowego maksymalną liczbą jaka może być zapisać w rejestrze Timera jest liczba W momencie przepełnienia licznika, zgłaszane jest przerwanie o nazwie On Timer1. Tak więc wiemy, do czego można wykorzystać TIMERy mogą służyć do odmierzania czasu lub też do zliczania pewnych zdarzeń zewnętrznych. Dany TIMER można w każdej chwili wyzerować, załadować dowolną wartością (oczywiście nie w pełni tego słowa znaczeniu), zatrzymać lub włączyć. Odpowiednie polecenia mają postać: START TIMER0 - uruchom STOP TIMER0 - zatrzymaj TIMER0=100 - załaduj do timera/licznika liczbę 100 Oczywiście, jeżeli mamy zamiar wykorzystywać w programie TIMER-y musimy je uaktywnić za pomocą polecenia: ENABLE TIMER0 / ENABLE TIMER1.

17 Jeżeli w dowolnym momencie przyjdzie nam ochota zawiesić działanie TIMER-ów, dokonamy tego poleceniem: DISABLE TIMER0 / DISABLE TIMER1. Jeżeli przy okazji chcielibyśmy wyłączyć obsługę innych przerwań, wygodniej posłużyć się poleceniem: DISABLE INTERRUPTS globalne wyłączenie obsługi przerwań. ENABLE INTERRUPTS globalne włączenie obsługi przerwań. Zastosowanie Timerów pokażemy na przykładzie programu LICZNIK ZDARZEŃ. Config LCD=16*1 konfiguracja wyświetlacza Config Timer0=Counter, Edge= Rising konfiguracja Timera DIM Zdarzenia As Longint deklaracja zmiennej zdarzenia Dim L_przepełnien AS byte deklaracja zmiennej L_przepełnień On Timer0 Przepelnienie Enable Interrupts Enable Timer0 Counter0=0 L_przepelnien=0 Start Timer0 deklaracja procedury obsługi przerwania zezwolenie na przerwania zezwolenie na przerwania pochodzące od Timer0 wyzerowanie licznika ustawienie zmiennej pomocniczej na zero włączenie licznika Do początek pętli CLS czyszczenie wyświetlacza Zdarzenia=256*L_przepelnien +Counter0 obliczenie liczby zdarzeń LCD Zdarzenia wyświetlenie wyniku Wait 1 odczekanie 1s Loop koniec pętli i powrót na początek Przepelnienie: nagłówek procedury

18 Incr L_przepelnien Return inkrementacja zmiennej pomocniczej powrót z procedury obsługi przerwania Co robi program? Program zlicza impulsy podawane na wejście T0 mikroprocesora. Impulsy mogą pochodzić przykładowo od czujników zliczających osoby wchodzących do budynku (pomijam oczywiście problem osób wychodzących, którzy również powodowaliby zwiększanie stanu licznika). Ponieważ tak jak wspomniałem wcześniej, każdy licznik ma ograniczoną pojemność, w momencie jego przepełnienia zostanie on wyzerowany i rozpocznie zliczanie od początku. Aby więc zliczona wartość nie przepadła, musimy ją zapamiętać. Robimy to w ten sposób, że po każdym zgłoszeniu przerwania inkrementujemy (zwiększamy) zmienną pomocniczą l_przepelnień, a wynik obliczamy ze wzoru: zdarzenia=256*l_przepełnień +counter JAK ODMIERZYĆ 1 SEKUNDĘ. Załóżmy, że mikroprocesor taktowany jest przy użyciu kwarcu o częstotliwości 8 MHz. Czas jednego cyklu maszynowego wynosi więc 1/ =0, s. Jeżeli dzielnik częstotliwości (prescaler) ustawiony zostanie na 1, oznaczać to będzie, że stan licznika będzie zwiększany dokładnie co 0, s. Ponieważ pojemność licznika Timer1 wynosi przerwanie zostanie zgłoszone po czasie: 0, s * ( )=0, Ile więc przerwań musi zgłosić Timer1 w ciągu 1 sekundy? Okazuje się, że co niektórzy biorą w dłonie kalkulator i zaczynają liczyć rozgrzewając go do czerwoności. Proponuję jednak zaprzęgnąć do tego celu Excela (rys 21). Wpisujemy do komórek kilka danych, wywołujemy funkcję Szukaj wyniku i niech sobie szuka. W naszym przypadku, aby odmierzyć dokładnie 1 sekundę,

19 mikroprocesor musi rozpocząć zliczanie od wartości ( )= Jeżeli więc po 10 przerwaniach, odmierzony czas będzie równy 1 sekundzie, teoretycznie, bo zatrzymanie i przeładowanie timera, też wymaga czasu. Rys. 15 Szukanie wyniku Skoro wiemy już jak działają timery, możemy pokusić się na napisanie programu realizującego funkcję zegara. W tym momencie chciałbym powiedzieć, że ani trochę nie mam ochoty pokazywać jak to zrobić wykorzystując Timer. Do budowy zegara można wykorzystać specjalizowany układ PCF lub odpowiedni mikroprocesor. W naszym przykładzie wykorzystamy mikroprocesor o oznaczeniu AT90S8535. Piszemy więc: CONFIG LCD=16*1 informujemy kompilator o zamiarze użycia wyświetlacza LCD 16*1 znaków TIME$= 12:00:00 przypisujemy zmiennej systemowej TIME$ ciąg łańcuchowy, który spowoduje pojawienie się na wyświetlaczu LCD napisu 12:00:00 ENABLE INTERRUPTS zezwolenie na przerwania DO początek pętli programowej CLS czyszczenie wyświetlacza LCD TIME$ wyświetlenie aktualnego czasu WAIT 1 odczekanie 1 sekundy LOOP koniec pętli programowej

20 I pomyśleć kiedyś spędziłem kilka dni na napisaniu podobnego programu, a teraz zbudownie zegarka zajmuje dosłownie kilka minut. Oczywiście napisany program nie jest zbyt funkcjonalny, chociażby z tego powodu, że brak w nim funkcji ustawiania czasu. Cóż jednak szkodzi dopisać do programu jeszcze kilka linijek kodu? 12. PRZERWANIA INT0, INT1. Jeżeli przypatrzymy się rysunkom pokazującym rozkład wyprowadzeń mikroprocesora, na pewno zauważymy, że z pośród wielu wyprowadzeń dwa mają oznaczenia INT0 i INT1. Są to właśnie wejścia, które służą do generowania przerwań. Jeżeli przykładowo chcielibyśmy, aby mikroprocesor natychmiast zareagował na naciśnięcie przycisku lub przycisków podłączonych do tych wyprowadzeniach, informujemy kompilator o tym zamiarze instrukcją: ENABLE INT0 lub ENABLE INT1. Oczywiście w odpowiednim miejscu w programie musimy określić, co mikroprocesor ma wykonać w momencie zgłoszenia przerwania. 13. PRZERWANIA INT0, INT1 W PRAKTYCE Krótki program zamieszczony poniżej demonstruje mechanizm obsługi przerwania INT0. $sim On Int0 Zrobie_to Określenie nazwy procedury obsługi INT0 - Zrobie_to Enable Interrupts Globalne włączenie przerwań Enable Int0 Zezwolenie na przerwanie Int0 Do Print "Czekam na przerwanie" Print "Czekam i doczekać się nie mogę"

21 Print "Chyba zasnę" Loop Zrobie_to: deklaracja procedury Zrobie_to Print " no i doczekałem się" Wait 1 Return powrót z procedury obsługi przerwania do programu głównego Kompilujemy program i uruchamiamy go w symulacji programowej (rys. 22) Po uruchomieniu symulatora korzystamy ikonki umożliwiającej symulację krokową. Kolejne jej naciskanie powoduje wykonywanie poszczególnych instrukcji Print. Zauważmy, że po wykonaniu instrukcji Print Chyba zasnę program powraca do początku i wykonywana jest instrukcja Print Czekam na przerwanie. Jeżeli teraz naciśniemy ikonę INT0, natychmiast wykonywana jest instrukcja Print no i doczekałem się. Taki mechanizm przerwań jest bardzo wygodny. Wynika to stąd, że program główny jest uwalniany od konieczności testowania stanu wybranych układów peryferyjnych. W razie zastosowania przerwań operacje te są realizowane sprzętowo.

22 Rys. 16 Symulacja programowa 14. STEROWANIE ZA POMOCĄ PILOTA. Każdy, kto ma jakiekolwiek pojęcie o elektronice wie, że zbudowanie urządzenia sterowanego za pomocą pilota, nie jest wcale takie łatwe. A jak to wygląda w BASCOMIE? W BASCOMIE sprawa wygląda bardzo prosto. Wśród wielu bowiem funkcji, istnieje funkcja o nazwie GETRC5. Ta właśnie funkcja idealnie nadaje się do naszego zadania. Umożliwia ona bowiem odczytanie kodu naciśniętego klawisza dowolnego pilota pracującego w standardzie RC5. Przykładowy program wraz z odpowiednimi komentarzami zamieściłem poniżej. DIM Adres AS BYTE DIM Klawisz AS BYTE deklaracja zmiennej Adres jako liczby z zakresu deklaracja zmiennej Klawisz

23 CONFIG RC5 = PIND.2 ENABLE INTERUPTS poinformowanie kompilatora o podłączeniu do wyprowadzenia D.2 procesora odbiornika podczerwieni zezwolenie na przerwania DO początek głównej pętli programowej GETRC5 (Adres, Klawisz) odczytanie Adresu urządzenia i kodu klawisza Klawisz = Klawisz AND &B jeżeli tak, następuje wykonanie operacji tzw. maskowania IF Klawisz = 1 THEN jeżeli naciśnięto klawisz o kodzie 1 to SET PORTB.1 załącz wyjście b.1 mikroprocesora (ustaw stan logiczny 1) ELSE w przeciwnym razie IF Klawisz = 2 THEN jeżeli naciśnięto klawisz o kodzie 2 to SET PORTB.2 załącz wyjście b.2 mikroprocesor ELSE w przeciwnym razie IF Klawisz = 3 THEN jeżeli naciśnięto klawisz o kodzie 3 to SET PORTB.3 załącz wyjście b.3 mikroprocesora ELSE w przeciwnym razie IF Klawisz = 4 THEN jeżeli naciśnięto klawisz 4 to RESET PORTB.1 wyłącz wyjście b.1 RESET PORTB.2 wyłącz wyjście b.2 RESET PORTB.3 wyłącz wyjście END IF koniec warunku LOOP koniec pętli programowej Przytoczony przykład jest chyba wystarczającym dowodem na to, że aby wykonać zaawansowane technologiczne urządzenie, wcale nie musi się dysponować ogromną wiedzą z zakresu elektroniki. Wystarczy, że napiszemy kilka linijek programu, kupimy w sklepie kilka elementów elektronicznych i urządzenie mamy gotowe. I czy musimy

24 się zastanawiać ja działa funkcja GETRC5, jak duży i jak skomplikowany program napisany w asemblerze ukrywa się pod poleceniem GETRC5? 15. MAGISTRALA I 2 C I 2 C to jeden z najbardziej popularnych standardów transmisji danych. Bardzo wiele układów dostępnych obecnie na rynku ma wbudowany sprzętowy interfejs I 2 C. Mowa oczywiście o układach pamięciowych, transponderach, zegarach, czujnikach temperatury, czytnikach linii papilarnych itp. Układy sterowane kwadratem są popularne chociażby z tego powodu, że absorbują jedynie dwie linie procesora. Drugą istotną cechą jest to, że do dwóch linii portu może być dołączonych aż 255 takich układów wszystkie układy łączy się tak, jak pokazano na rysunku 23 SDA SCL U1 U2 U3 U4 µc Rys. 17 Sposób podłączenia układów do magistrali I 2 C Do obsługi magistrali I 2 C wykorzystywane są następujące polecenia: I 2 Cstart I 2 Cwbyte[adres urządzenia do zapisu], ACK I 2 Cwbyte[bajt do wysłania], ACK... kolejne bajty do wysłania I 2 Cwbyte[ostatni bajt do wysłania], NACK I 2 Cstop I 2 Cstart I 2 Crbyte[adres urządzenia do odczytu], ACK

25 I 2 Crbyte[bajt do odczytu], ACK... kolejne bajty do odczytania I 2 Crbyte[ostatni bajt do odczytu], NACK I 2 Cstop Istnieje oczywiście prostszy sposób obsługi magistrali, niewymagający inicjalizacji sposób ten okupiony jest jedną wadą, jest nią zwiększenie długości kodu wynikowego. I2Csend [adres urządzenia do zapisu, wartość] - wyślij dane na magistralę I2Creceive [adres urządzenia do odczytu, wartość] - odczytaj dane z magistrali Polecenie I2Creceive może mieć jeszcze inną bardziej rozbudowaną postać umożliwiającą zarówno wysyłanie i odbieranie danych. I2Creceive [adres, wartość, liczba bajtów do wysłania, liczba bajtów do odebrania] 16. ADRESOWANIE UKŁADÓW. Zanim zaczniemy praktycznie korzystać z magistrali I 2 C, podam kilka informacji związanych z adresowaniem układów. Otóż każda grupa układów posiada unikatowy adres, dzięki któremu bardzo szybko możemy je identyfikować. Co jednak zrobić w przypadku, gdy chcemy wykorzystać kilka układów należących do tej samej grupy?. Wiele układów dołączanych do magistrali I2C posiada możliwość sprzętowej zmiany adresu najczęściej za pomocą zwierania z masą odpowiednich wyprowadzeń adresowych. Przykładowo układ AT24C04 (rys...) posiada 3 sprzętowe wejścia adresowe, oznaczone A0, A1, A2 - układ PCF8583 tylko jedno oznaczone A0. Jeżeli układ posiada trzy wejścia adresowe, możliwa jest praca aż ośmiu takich układów na jednej magistrali.

26 Rys. 18 Adresowanie układów W tabeli 2 pokazano budowę słowa adresowego układu PCF8574A, w tabeli 3 budowę słowa adresowego układu AT24C04, a w tabeli 4 wszystkie możliwe adresy układu PCF8574A. Adresowanie układu PCF8574A A0 A1 A0 Adres do zapisu Adres do odczytu

27 Tab.1 Budowa słowa adresowego układu PCF8574A MSB LSB X X X X Wartość stała dla danej grupy układów Podadres konfigurowany 0-zapis sprzętowo 1-odczyt Tab.2 Budowa słowa adresowego układu AT24C04 MSB LSB X X X X Wartość stała dla danej grupy układów Podadres konfigurowany 0-zapis sprzętowo 1-odczyt Jak nietrudno zauważyć, adresem bazowym dla układu PCF8574A będzie 112 do zapisu i 113 do odczytu. Adresem bazowym dla układu AT24C04 będzie 160 do zapisu i 161 do odczytu. Dlaczego? Dla układu PCF8574A otrzymujemy: = = = =113 Dla układu AT24C04 otrzymujemy: =128+32= = = POSZUKIWANIE ADRESU. Załóżmy, że posiadamy układ, lecz nie znamy jego adresu. Jak go znaleźć? Wystarczy, że odpytamy wszystkie układy, wysyłając na magistralę ich adresy - jeżeli któryś z nich odpowie, oznaczać to będzie, że jest podłączony do magistrali. Listing programu realizujący to zadanie pokazany został poniżej.

28 Config Lcd = 16 * 1 Config Pind.4 = Output Dim Uklady As Byte Dim Adres As Byte Uklady = 0 Cls For Adres = 1 To 200 Step 2 I2cstart I2cwbyte Adres I2cstop If Err = 0 Then Incr Uklady Cls Lcd "Uklad pod: " ; Adres Else Cls Lcd "Brak ukladu: " ; Adres End If Wait 1 Next Adres 'koniec Przeszukiwania Cls Lcd "Znaleziono -" ; Uklady ; " ow" End Jeżeli posiadamy układ do testowania mikroprocesorów, np. AVT-2500, bardzo szybko możemy sprawdzić działanie programu w praktyce. Nim jednak zdecydujemy

29 się na zaprogramowanie mikroprocesora, musimy sprawdzić, do których wyprowadzeń dołączona jest szyna I 2 C i ewentualnie dokonać korekty. W wyniku działania programu powinniśmy otrzymać: Znaleziono 2 układy Adresy znalezionych układów to 160 i 162. Czy tak zaprogramowany mikroprocesor mógłby znaleźć inne praktycznie zastosowanie? - oczywiście. Współcześnie produkowany sprzęt audio-video posiada wiele specjalizowanych układów pracujących na magistrali I 2 C. A gdyby któryś z układów uległ uszkodzeniu? Wystarczyłoby odpytać wszystkie układy gdyby któryś nie odpowiedział, oznaczałoby to, że albo go nie ma, albo jest uszkodzony PRZYKŁADY OBRAZUJĄCE SPOSÓB WYKORZYSTANIA I 2 C Załóżmy, że posiadamy mikroprocesor nie posiadający wewnętrznej pamięci eeprom. Jedynym wyjściem z takiej sytuacji jest zastosowanie pamięci zewnętrznej. Pamięć taką łączymy z mikroprocesorem tak jak pokazano to na rysunku 24 Sposoby zapisu i odczytu pamięci zamieściłem niżej. 1. Zapis do pamięci układu AT24C04 dziesięciu wartości. Sposób I Dim bajt(10) as byte deklaracja zmiennej jako tablicy o rozmiarze 10 Dim I as byte For I=1 to 10 początek pętli Bajt(I) =I zapisanie to zmiennej bajt kolejnych wartości Next I konec pętli I2Csend 160, bajt(),10 wysłanie 10 wartości na magistralę End.

30 Sposób II Dim bajt(10) as byte Dim I as byte I2cstart I2cwbyte 160 For I = 1 To 10 I2cwbyte I Waitms 10 Next I podaję adres układu do zapisu 'wysyłam dane do zapisu I2cstop End. 2. Odczyt z pamięci układu dziesięciu wartości Sposób I Dim bajt(10) as byte I2Creceive 161, bajt(), 0, 10 End. Sposób II Dim dane as byte Dim I as byte I2cstart I2cwbyte 160 I2cwbyte 1 I2cstart I2cwbyte 161 For I = 1 To 10 podaję adres układu do zapisu podaję adres komórki 'informuję, że dane będą odczytywane

31 I2crbyte Dane, Nack Next I I2cstop 'odczytuję dane i nie czekam na potwierdzenie