MMP Cvičenie 5: Rozdiel medzi revíziami

Zo stránky SensorWiki

Aktuálna revízia z 10:36, 27. november 2014

Rekapitulácia

Máte k dispozícii vývojovú dosku Acrob (popis,schéma zapojenia) a s procesorom ATmega328P (datasheet).

V tejto úlohe sa predpokladá znalosť funkcie časovača T1 z prednášky (datasheet, str.114 -- 141). Procesor je nakonfigurovaný na prácu s externým kryštálovým oscilátorom 16,000 MHz (fuses).

Z predošlých cvičení máte mať hotové nasledovné povinné úlohy (za guličky):

generovanie 1s impulzov (LED) pomocou softvérovej čakacej slučky
generovanie 1s impulzov pomocou počítadla T1 (kontrola pretečenia) - správny výpočet obsahu TCNT1
generovanie 1s (1ms, 10ms, 100ms) impulzov pomocou prerušenia - dnešná úloha

Prerušenia

Literatúra:

The traps when using interrupts
Prednáška o prerušeniach (Ing. Chamraz)

Prerušenia v AVR-GCC

Kompilátor AVR-GCC má obsluhu prerušení vyriešenú tak, že tabuľka s vektormi jednotlivých prerušení ukazuje na obslužné rutiny s preddefinovanými názvami. Pri výskyte niektorého z povolených prerušení sa vykoná rutina so zodpovedajúcim názvom.

Vo vašom kóde použijete obslužné funkcie pre prerušenie napr. takto (obsluha prerušenia z AD prevodníka):

#include <avr/interrupt.h>
ISR(ADC_vect)
{
// user code here
}

Takáto obsluha prerušenia sa potom spustí so globálnym zákazom prerušení (jednoúrovňové), ktoré sa po skončení prípadne zasa obnovia. Obsluha sa skončí špeciálnou inštrukciiou RETI, preto sa nedá zavolať z programu ako bežná funkcia.

Všimnite si, že "funkcia" na obsluhu prerušenia nemá žiadne parametre a takisto nevracia žiadnu hodnotu. Počas prerušenia je potrebné uschovať stav procesora, aby sa potom mohol vrátiť do pôvodného stavu tam, kde nastalo prerušenie. Toto zabezpečí kompilátor C-čka, v assembleri ("naked mode") sa musí postarať programátor. Aj keď samotná obslužná funkcia nebude robiť nič, zaberie to minimálne 75 cyklov (32 na uloženie 3ľ registrov, rovnaký počet na ich obnovenie a niečo na réžiu).

Niektoré názvy vektorov:

ADC Conversion Complete 	ADC_vect
External Interrupt Request 0 	INT0_vect
External Interrupt Request 1 	INT1_vect
External Interrupt Request 2 	INT2_vect
Timer/Counter1 Overflow 	TIMER1_OVF_vect
Timer/Counter Capture Event     TIMER1_CAPT_vect
USART, Rx Complete 	        USART_RXC_vect
USART, Tx Complete 	        USART_TXC_vect

Ak potrebujete prerušenia povoliť, resp. zakázať, máte k dispozícii funkcie

void sei(void);  // Enables interrupts by setting the global interrupt mask. 
void cli(void);  // Disables all interrupts by clearing the global interrupt mask.

Obe funkcie sa preložia do jedinej asm inštrukcie, bez zbytočného pridaného kódu.

Pozn.: Ak chcete používať v obsluhe premenné, ktorých obsah chcete uchovať napr. až do ďalšieho prerušenia, musia byť deklarované ako static. Ak chcete mať v obsluhe prerušenia prístup aj k nejakej premennej v hlavnom programe, musí byť deklarovaná ako globálna. Navyše, ak kompilátor pri preklade nenájde miesto, kde sa premenná mení, vyhodí ju z programu úplne. Nie je taký múdry, aby zistil, že s ňou manipulujete v ISR nezistí, preto použite pri deklarácii volatile.

Úloha

Doplňte program o vyhodnocovanie pretečenia časovača v prerušení.
Pozri AVR ExampleT1int.c

Návrat na zoznam cvičení...

Zdroj: „https://senzor.robotika.sk/sensorwiki/index.php?title=MMP_Cvičenie_5&oldid=4787“

@@ Riadok 1: / Riadok 1: @@
-== Generovanie PWM pomocou 16-bitového počítadla a časovača T1 ==
+__NOTOC__
-Literatúra:
-* [http://www.avrfreaks.net/index.php?name=PNphpBB2&file=viewtopic&t=50106 Newbie's Guide to AVR Timers]
-* [http://www.avrfreaks.net/index.php?name=PNphpBB2&file=viewtopic&t=55347 The traps when using interrupts]
-* [http://www.kar.elf.stuba.sk/predmety/mmp/pdf/AVR-C-Timers.pdf Ako používať časovače v AVR C]
-* [http://www.ermicro.com/blog/?p=224 PWM tutorial]
-* [http://www.kar.elf.stuba.sk/predmety/mmp/pdf/PreruseniaAVR.pdf Prednáška o prerušeniach] (Ing. Chamraz)
 === Rekapitulácia ===
-Máte k dispozícii vývojovú dosku '''Acrob''' ([http://virtuallab.kar.elf.stuba.sk/robowiki/index.php?title=Mexle popis],[[Médiá:MiniMexleSchematic.jpg|schéma zapojenia]]) a s procesorom ATmega88 ([http://ap.urpi.fei.stuba.sk/mmp/ATmega88.pdf datasheet]) a prípadne aj testovací program [[Médiá:MexleTest2.hex|mexletest2.hex]].
-V tejto úlohe sa predpokladá znalosť funkcie časovača T1 z prednášky (datasheet, str. 87 -- 115).
+Máte k dispozícii vývojovú dosku '''Acrob''' ([[Acrob technical description|popis]],[[Médiá:AcrobSchematic.pdf|schéma zapojenia]]) a s procesorom ATmega328P ([http://ap.urpi.fei.stuba.sk/mmp/ATmega328.pdf datasheet]).
-Procesor je nakonfigurovaný na prácu s externým kryštálovým oscilátorom 18,432 MHz (fuses).
-Demonštračný program je tuto: [[Médiá:MexleTest2.hex|mexletest2.hex]]
-=== PWM ===
+V tejto úlohe sa predpokladá znalosť funkcie časovača T1 z prednášky (datasheet, str.114 -- 141).
+Procesor je nakonfigurovaný na prácu s externým kryštálovým oscilátorom 16,000 MHz (fuses).
-V niektorých aplikáciach potrebujeme premenlivú šírku impulzu,
-v iných nás viac zaujíma stredná hodnota napätia, impulzy sa
-naopak snažíme vyfiltrovať. Dôležité sú dva parametre: frekvencia
-a tzv. plnenie (pozri obr.).
-[[Obrázok:AVR_PWM_signal.gif]]
+Z predošlých cvičení máte mať hotové nasledovné povinné úlohy (za guličky):
-<math>T_{on}</math> je doba, počas ktorej je výstup v log. 1 a <math>T_{off}</math> je čas v log. nule. Celková perióda signálu je <math>T_{total}</math>.
+* generovanie 1s impulzov (LED) pomocou softvérovej čakacej slučky
+* generovanie 1s impulzov pomocou počítadla T1 (kontrola pretečenia) - správny výpočet obsahu TCNT1
+* generovanie 1s (1ms, 10ms, 100ms)  impulzov pomocou prerušenia - dnešná úloha
+== Prerušenia ==
-<math>
+Literatúra:
-T_{total} = T_{on} + T_{off}
-</math>
+* [http://www.avrfreaks.net/index.php?name=PNphpBB2&file=viewtopic&t=55347 The traps when using interrupts]
+* [http://www.kar.elf.stuba.sk/predmety/mmp/pdf/PreruseniaAVR.pdf Prednáška o prerušeniach] (Ing. Chamraz)
-Plnenie (duty cycle) je pre obdĺžnikový signál definované ako
+=== Prerušenia v AVR-GCC ===
+Kompilátor AVR-GCC má obsluhu prerušení vyriešenú tak, že tabuľka s vektormi jednotlivých prerušení ukazuje na obslužné rutiny s preddefinovanými názvami. Pri výskyte niektorého z povolených prerušení sa vykoná rutina so zodpovedajúcim názvom.
-<math>
+Vo vašom kóde použijete obslužné funkcie pre prerušenie napr. takto (obsluha prerušenia z AD prevodníka):
-D = \frac{T_{on}}{T_{total}} = \frac{T_{on}}{T_{on} + T_{off}}
+<source lang="c">
-</math>
+#include <avr/interrupt.h>
+ISR(ADC_vect)
+{
+// user code here
+}
+</source>
+Takáto obsluha prerušenia sa potom spustí so globálnym zákazom prerušení (jednoúrovňové), ktoré sa po skončení prípadne zasa obnovia. Obsluha sa skončí špeciálnou inštrukciiou <TT>RETI</TT>, preto sa nedá zavolať z programu ako bežná funkcia.
-A výstupné napätie
+Všimnite si, že "funkcia" na obsluhu prerušenia nemá ''žiadne parametre'' a takisto nevracia ''žiadnu hodnotu''. Počas prerušenia je potrebné uschovať stav procesora,
+aby sa potom mohol vrátiť do pôvodného stavu tam, kde nastalo prerušenie. Toto zabezpečí kompilátor C-čka, v assembleri ("naked mode") sa musí postarať programátor.
+Aj keď samotná obslužná funkcia nebude robiť nič, zaberie to minimálne 75 cyklov (32 na uloženie 3ľ registrov, rovnaký počet na ich obnovenie a niečo na réžiu).
-<math>
+Niektoré názvy vektorov:
-V_{out} = D V_{in} = \frac{T_{on}}{T_{total}} V_{in}
-</math>
+ ADC Conversion Complete 	ADC_vect
+ External Interrupt Request 0 	INT0_vect
+ External Interrupt Request 1 	INT1_vect
+ External Interrupt Request 2 	INT2_vect
+ Timer/Counter1 Overflow 	TIMER1_OVF_vect
+ Timer/Counter Capture Event     TIMER1_CAPT_vect
+ USART, Rx Complete 	        USART_RXC_vect
+ USART, Tx Complete 	        USART_TXC_vect
-Ako vidno, výstupné napätie môžeme meniť zmenou periódy <math>T_{on}</math>.
-Ak je T_on 0, V_out je tiež 0, ak je T_on T_total, potom  V_out je maximalne.
+Ak potrebujete prerušenia povoliť, resp. zakázať, máte k dispozícii funkcie
+<source lang="c">
+void sei(void);  // Enables interrupts by setting the global interrupt mask.
+void cli(void);  // Disables all interrupts by clearing the global interrupt mask.
+</source>
+Obe funkcie sa preložia do jedinej asm inštrukcie, bez zbytočného pridaného kódu.
+'''Pozn.:'''
+Ak chcete používať v obsluhe premenné, ktorých obsah chcete uchovať napr. až do ďalšieho prerušenia, musia byť deklarované ako <TT>static</TT>. Ak chcete mať v obsluhe prerušenia prístup aj k nejakej premennej v hlavnom programe, musí byť deklarovaná ako globálna. Navyše, ak kompilátor pri preklade nenájde miesto, kde sa premenná mení, vyhodí ju z programu úplne. Nie je taký múdry,
+aby zistil, že s ňou manipulujete v ISR nezistí, preto použite pri deklarácii <TT>volatile</TT>.
+'''Úloha'''
-'''Úlohy'''
+# Doplňte program o vyhodnocovanie pretečenia časovača v prerušení.<BR>Pozri [[AVR ExampleT1int.c]]
-# Program doplňte podľa pokynov asistenta a odsimulujte.<BR>Pozn.: Treba vypnúť optimalizáciu! (Project/Project options [[Médiá:AVRstudioOptimize0.png|Pozri obr.]])
-# Doplňte chýbajúce časti programu tak, aby LED blikala s frekvenciou 1 s.
-# Vyskúšajte na svojej doske.
-=== T1: režim PWM ===
-V režime PWM (Pulse Width Modulation) môžeme použiť T1 ako 8,9 alebo  10-bitový,
-voľnobežný PWM generátor. Timer/Counter 1 funguje ako počítadlo, ktoré ráta najprv
-smerom nahor od 0x0000 až po vybraný TOP (8bit -> 0x00FF, 9bit -> 0x01FF, 10bit -> 0x03FF),
-tam sa otočí a počíta zasa smerom nadol až po 0x0000 a toto sa opakuje stále dokola.
-Keď sa hodnota počítadla zhoduje s obsahom porovnávacívch registrov (OCR1A, OCR1B), zmení sa
-aj hodnota na výstupných pinoch OCA1 a OCB1 nasledovne:
- COM1X1 COM1X0   Čo urobí s OCX1
-      0        nič
-      1        nič
-      0      smerom nahor: 0 pri zhode
-                 smerom nadol: 1 pri zhode
-      1      smerom nahor: 1 pri zhode
-                 smerom nadol: 0 pri zhode
-V registri TCCR1A musíme nastaviť:
- COM1A1 -> bit7
- COM1A0 -> bit6
- COM1B1 -> bit5
- COM1B0 -> bit4
-To, ktorý režim PWM chceme používať sa nastavuje bitmi PWM10 (bit0 v TCCR1A) a PWM11 (bit1 v TCCR1A) takto:
- PWM11  PWM10  Režim
-      0       PWM zakázané
-      1       8-bit PWM
-      0       9-bit PWM
-      1      10-bit PWM
-Príklad:
-[[Obrázok:PWMscopeView.png]]
-Na obrázku je priebeh PWM signálu s plnením 25% tak ako opúšťa procesor (červený) a po vyfiltrovaní RC členom R20 C16 (zelený).
-Perióda PWM je 3,56 ms (281,25 Hz), <math>T_{on}</math> je 0,9 ms, <math>T_{off}</math> je 2,65 ms.
-<math>T_{63}</math> (zelený priebeh) je 100 us. Osciloskop: 500us/d., 2.00V/d.
-Parametre: Timer0, mode 8-bit Fast PWM, Prescaler 1:256, OCR0A = 63.
-Príklad: [[AVR ExamplePWMgenerator.c]]
-'''Úloha'''
-# Vyhodnotením prechodového deja identifikujte veľkosť kondenzátora vo výstupnom filtri.
-# Navrhnite vhodnú frekvenciu PWM a demonštrujte.
-[[CAD_Riadiacich_syst%C3%A9mov#Cvi.C4.8Denia|Návrat na zoznam cvičení...]]
+[[Monolitické_mikropočítače#Cvi.C4.8Denia|Návrat na zoznam cvičení...]]
-[[Category:AVR]][[Category:MMP]]
+[[Category:AVR]][[Category:MMP]][[Category:DVPS]]