Zobrazenie zdroja stránky Zbernica SPI: D/A prevodník MCP4812

Záverečný projekt predmetu MIPS / LS2026 - '''Jakub Milošev'''


== Zadanie ==

Navrhnúť a realizovať program pre Arduino ATmega328P, ktorý komunikuje s D/A prevodníkom MCP4812. Program má umožniť zadávanie celých čísel v rozsahu 0 až 4 prostredníctvom sériovej komunikácie (PuTTY).  Po zadaní hodnoty sa na výstupe D/A prevodníka vytvorí analógové napätie zodpovedajúce zadanému číslu v rozsahu 0 V až 4 V.

[[Obrázok:ard.jpg|500px|thumb|center|Vývojová doska ACROB.]]

'''Literatúra:''' 
* [https://ww1.microchip.com/downloads/en/devicedoc/20002249b.pdf Datasheet k MCP4812]


__TOC__

== Analýza  a opis riešenia ==

Najprv sme museli ísť do datasheetu prevodníka na dozvedenie informácii ako koľko bitový je, čo jednotlivé bity robia. 

[[Súbor:Jednotlive_bity_MCP4812.jpg|400px|thumb|center|Pohľad na jednotlivé bity]]

GA sme nastavili ako 0 aby sme mali 2 násobok napätia Vref (2*Vref=4,096) a mohli sme sa pohybovať v rozpätí 0 až 4 V.

Piny prevodníka.

[[Súbor:GeminiAI-image3.jpg|400px|thumb|center|Jednotlivé piny prevodníka]]

[[Súbor:GeminiAI-image3.jpg|400px|thumb|center|Popis pinov prevodníka]]

== Schéma zapojenia ==

Podľa datasheetu samotnej dosky a obrázka vyššie sme prepojili pin CS s pinom SS (PB2), pin SCK s pinom SCK (PB5) a pin SDI s pinom MOSI (PB3). Piny VSS a LDAC boli pripojené na zem (GND). Pin LDAC bol pripojený na GND, aby sa výstup prevodníka automaticky aktualizoval po prijatí novej hodnoty bez potreby dodatočného impulzu.

[[Súbor:GeminiAI-image2.jpg|400px|thumb|center|Schéma zapojenia.]]


=== Algoritmus a program ===

Ako prvé sa spustí UART (oba sú totožné z UARTami z cvík) čo umožní komunikáciu s PuTTY. Potom sa spustí SPI kde sa nastavia piny PB3, PB5 a PB2 ako výstupy a CS pin nastaví na HIGH čo znamená že prevodník zatiaľ nekomunikuje.

Ďalej program prejde do while slučky kde čaká na znak z PuTTY. Funkcia uart_getc() čaká dokým sa nenapíše znak nepotvrdí sa enterom, a následne sa prijatý znak uloží do premennej prijate (if skontroluje či je daný znak číslo od 0 do 4).

Program skontroluje či je teda to číslo od 0 do 4 a následne ho prevedie z ASCII na číslo odčítaním ‘0‘ napríklad ‘3‘  - ‘0‘  = 3  a uloží ho do premennej hodnota.

Hodnota sa následne vynásobí 1024 a vydelí referenčnou hodnotou napätia 4,096, a uloží sa do premennej vysledok (napríklad pre 3 je výsledok 750 túto hodnotu si už prevodník prevedie na napätie). 

Výsledok sa pošle do funkcie DAC_write kde sa poskladá 16 bitový príkaz. Výsledok sa posunie o 2 bity doľava a pomocou OR sa vloží do command. Výsledný príkaz obsahuje v horných 4 bitoch konfiguráciu a v zvyšných bitoch dáta.

CS pin sa nastaví na LOW čím prevodník začne očakávať hodnoty. Príkaz sa rozdelý na 2 byty horný byte sa pošle ako prvý do SPI_send kde sa zapíše do registra SPDR. Program čaká kým sa odosielanie dokončí pomocou while slučky ktorá kontroluje bit SPIF v registri SPSR aby sa náhodou neprepísala správna hodnota. Potom sa rovnako pošle dolný byte (toto celé je spôsobené kvôli tomu že Arduino 328P je len 8 bitové a posielame viac ako 8 bitov). Po odoslaní oboch bytov sa CS nastaví na HIGH čím sa komunikácia ukončí.

Prevodník následne poskladá oba prijaté byty späť do 16 bitového príkazu, skontroluje konfiguračné bity a dátové bity, a nastaví napätie na VoutA.

Ako potvrdenie program vypíše do PuTTY Nastavena hodnota: 3V a vráti sa na začiatok while slučky.



<tabs>
<tab name="AVR C-code"><syntaxhighlight  lang="c++" style="background: LightYellow;">

#define F_CPU 16000000UL      

#include <avr/io.h>           
#include "uart.h"            


void SPI_init(void)
{ 
    DDRB |= (1 << PB3) | (1 << PB5) | (1 << PB2); //nastavenie vystupov jednotlivych pinov

    SPCR = (1 << SPE) | (1 << MSTR) | (1 << SPR0);

    PORTB |= (1 << PB2);
}



// Funkcia na odoslanie 1 bytu cez SPI
void SPI_send(uint8_t data)
{
    // Zapise data do SPI registra
    SPDR = data;

    while (!(SPSR & (1 << SPIF))); // caka na skoncenie odosielania
}


void DAC_write(uint16_t vysledok)
{
    uint16_t command;
	
    command =  0b0001000000000000; //príkaz z datasheetu

    // Posunutie 10-bit dat na spravne miesto
    command |= (vysledok << 2);

    
    PORTB &= ~(1 << PB2);

    SPI_send(command >> 8);
    SPI_send(command & 0xFF);

    PORTB |= (1 << PB2);
}


int main(void)
{
    uart_init();
    SPI_init();

   
    char prijate;
	
    uint8_t hodnota;
    uint16_t vysledok;

    while (1)
    {  
        prijate = uart_getc();

        if(prijate >= '0' && prijate <= '4')
        {
            
            hodnota = prijate - '0';

            // Prevod napatia na DAC hodnotu
            
			vysledok = (hodnota) * 250; //250=1024/4.096
			
            // Zapis hodnoty do DAC
            DAC_write(vysledok);

            // Vypis textu do Putty
            uart_puts("Nastavena hodnota: ");
            uart_putc(prijate);
            uart_puts("V\n");
        }
    }
}


</syntaxhighlight ></tab>
</tabs>

 

Zdrojový kód: [[Médiá:projektMenoPriezvisko.zip|zdrojaky.zip]]

=== Overenie ===

Program sme otestovali zapojením vyššie uvedenej schémy. Zapisovali sme do PuTTY rôzne čísla od 0 do 4 a sledovali sme výstup prevodníka pomocou multimetru kde ukazovalo správne hodnoty.
Na konci uvádzame fotku hotového zariadenia. 

[[Súbor:GeminiAI-image1.jpg|400px|thumb|center|Aplikácia.]]

'''Video:'''
<center><youtube>D0UnqGm_miA</youtube></center>


== Čo by som urobil inak ==



[[Category:AVR]] [[Category:MIPS]]