SOS maják: Rozdiel medzi revíziami

Verzia z 14:34, 2. máj 2026

Záverečný projekt predmetu MIPS / LS2026 - Rostyslav Fursov

Zadanie

Cieľom úlohy bolo vytvoriť program v jazyku C pre mikroprocesor ATmega328P, ktorý simuluje optický maják vysielajúci medzinárodný núdzový signál SOS (... --- ...). Program musí bežať v nekonečnej slučke a dodržiavať štandardizované časové intervaly pre Morseovu abecedu.

Literatúra:

Analýza a opis riešenia

Teoretický rozbor (Pravidlá morzeovky)

Základom riešenia je dodržanie medzinárodného štandardu pre Morseovu abecedu. Aby bol signál SOS čitateľný pre kohokoľvek, musí program striktne dodržiavať pomery medzi svetelným impulzom a tichom.

Definoval som základnú časovú jednotku T = 200 ms. Všetky ostatné intervaly sú násobkom tejto jednotky:

• Bodka (dot): trvá presne 1T (100 ms).

• Čiarka (dash): trvá presne 3T (600 ms).

• Medzera medzi prvkami (v rámci jedného písmena): trvá 1T (200 ms).

• Medzera medzi písmenami (S a O): trvá 3T (600 ms).

• Medzera medzi slovami (koniec sekvencie SOS): trvá 7T (1400 ms).

Technický prístup

• Pre komunikáciu s PC som implementoval UART rozhranie s rýchlosťou 9600 baud.

• Riadenie portov: Využívam register smeru dát DDRB a výstupný register PORTB. Nastavenie pinu PB5 na logickú jednotku aktivuje vstavanú LED diódu.

• Bitová manipulácia: Namiesto prepisovania celého registra používam bitové masky (|= a &= ~). To zaručuje, že ovplyvňujem iba pin LED diódy a ostatné piny procesora zostávajú nezmenené.

• Časovanie: Na generovanie presných páuz využívam funkciu _delay_ms() z knižnice <util/delay.h>. Frekvencia procesora je definovaná na 16 MHz (F_CPU), čo zabezpečuje, že reálny čas zodpovedá vypočítaným intervalom.

Hardvérová konfigurácia

Mikrokontrolér: ATmega328P (16 MHz)

• Výstup: Vstavaná LED dióda na porte PB5 (digitálny pin 13).

• Komunikačné rozhranie: UART (Universal Asynchronous Receiver-Transmitter).

• Prepojenie: USB kábel.

Algoritmus a program

Algoritmus programu pracuje v nekonečnej slučke (while(1)), ktorá postupne volá sekvencie pre jednotlivé písmená "S" a "O". Hlavná logika spočíva v ovládaní LED diódy a odosielaní dát cez UART.

define F_CPU 16000000UL
include <avr/io.h>
include <util/delay.h>

// Макросы для работы с битами (как в твоем примере)

define set_bit(ADDRESS,BIT) (ADDRESS |= (1<<BIT)) // Nastaví konkrétny bit na 1 (Log 1)
define clear_bit(ADDRESS,BIT) (ADDRESS &= ~(1<<BIT)) // Vynuluje konkrétny bit na 0 (Log 0)

// Zabudovana dioda pre Arduino Uno)

define LED_PIN PB5

// Zvolil som základnu časovu jednotku Morseovej abecedy (1T = 100ms)

define T 100

void inicializacia() {

   // Nastavenie pinu LED_PIN ako výstupného
   set_bit(DDRB, LED_PIN);

}

int main(void) {

   inicializacia();

   while (1) {
       // Písmeno S (. . .) 
       for (int i = 0; i < 3; i++) {
           set_bit(PORTB, LED_PIN);   // LED zapne
           _delay_ms(T);              // Trvanie bodky (1T)
           clear_bit(PORTB, LED_PIN); // LED vypne
           _delay_ms(T);              // Medzera medzi prvkami (1T)
       }
       
       // Medzera medzi písmenami (3T celkovo, 1T už máme z cyklu, pridáme 2T)
       _delay_ms(2 * T);

       // Písmeno O (_ _ _)
       for (int i = 0; i < 3; i++) {
           set_bit(PORTB, LED_PIN);   // LED zapne
           _delay_ms(3 * T);          // Trvanie čiarky (3T)
           clear_bit(PORTB, LED_PIN); // LED vypne
           _delay_ms(T);              // Medzera medzi prvkami (1T)
       }

       // Medzera medzi písmenami (3T celkovo, 1T už máme z cyklu, pridáme 2T)
       _delay_ms(2 * T);

       // Písmeno S (. . .) 
       for (int i = 0; i < 3; i++) {
           set_bit(PORTB, LED_PIN);   // LED zapne
           _delay_ms(T);              // Trvanie bodky (1T)
           clear_bit(PORTB, LED_PIN); // LED vypne
           _delay_ms(T);              // Medzera medzi prvkami (1T)
       }

       // Medzera medzi SOS sekvenciami (7T celkovo, 1T už máme, pridáme 6T)
       _delay_ms(6 * T); 
   }

   return 0;

}

Pridajte sem aj zbalený kompletný projekt, napríklad takto (použite jednoznačné pomenovanie, nemôžeme mať na serveri 10x zdrojaky.zip:

Zdrojový kód: zdrojaky.zip

Overenie

Funkčnosť systému som overil kombináciou vizuálnej kontroly a digitálnej diagnostiky cez sériovú linku.

Metodika overovania:

Fyzická kontrola: Po nahratí programu do mikrokontroléra som sledoval vstavanú LED diódu na pine PB5. Potvrdil som, že sekvencia troch krátkych bliknutí, troch dlhých bliknutí a následnej pauzy presne zodpovedá medzinárodnému štandardu SOS.

Sériová diagnostika: Zariadenie som ponechal pripojené k PC cez USB kábel. Pomocou terminálového programu PuTTY nastaveného na rýchlosť 9600 baud som sledoval textový výstup.

Výsledok testu: Pri každom zapnutí LED na krátky čas sa v termináli objavila bodka, pri dlhom bliknutí čiarka.

Video:

Čo by som urobil inak

Zamyslite sa spätne nad problémom, ktorý ste riešili a napíšte, čo sa vám nepodarilo a nabudúce by ste spravili inak.

Kľúčové slová 'Category', ktoré sú na konci stránky nemeňte.

@@ Riadok 4: / Riadok 4: @@
 == Zadanie ==
-Cieľom úlohy bolo vytvoriť program v jazyku C pre mikroprocesor ATmega328P, ktorý simuluje optický maják vysielajúci medzinárodný núdzový signál SOS (... --- ...). Program musí bežať v nekonečnej slučke a dodržiavať štandardizované časové intervaly pre Morseovu abecedu. Projekt je rozšírený o sériovú komunikáciu (UART), ktorá slúži na monitorovanie stavu zariadenia v reálnom čase na pripojenom počítači.
+Cieľom úlohy bolo vytvoriť program v jazyku C pre mikroprocesor ATmega328P, ktorý simuluje optický maják vysielajúci medzinárodný núdzový signál SOS (... --- ...). Program musí bežať v nekonečnej slučke a dodržiavať štandardizované časové intervaly pre Morseovu abecedu.
 [[Obrázok:ard.jpg|400px|thumb|center|Vývojová doska ACROB.]]
@@ Riadok 23: / Riadok 23: @@
 Definoval som základnú časovú jednotku T = 200 ms. Všetky ostatné intervaly sú násobkom tejto jednotky:
-• Bodka (dot): trvá presne 1T (200 ms).
+• Bodka (dot): trvá presne 1T (100 ms).
 • Čiarka (dash): trvá presne 3T (600 ms).
@@ Riadok 60: / Riadok 60: @@
 <tab name="AVR C-code"><syntaxhighlight  lang="c++" style="background: LightYellow;">
 #define F_CPU 16000000UL
-#define BAUD 9600
 #include <avr/io.h>
 #include <util/delay.h>
-#include "uart.h"
-// Definícia LED na porte B, pin 5
+// Макросы для работы с битами (как в твоем примере)
+#define set_bit(ADDRESS,BIT) (ADDRESS |= (1<<BIT)) // Nastaví konkrétny bit na 1 (Log 1)
+#define clear_bit(ADDRESS,BIT) (ADDRESS &= ~(1<<BIT)) // Vynuluje konkrétny bit na 0 (Log 0)
+// Zabudovana dioda pre Arduino Uno)
 #define LED_PIN PB5
-int main(void)
+// Zvolil som základnu časovu jednotku Morseovej abecedy (1T = 100ms)
-{
+#define T 100
-     // Inicializácia UART rozhrania
-     uart_init();
+void inicializacia() {
+     // Nastavenie pinu LED_PIN ako výstupného
+     set_bit(DDRB, LED_PIN);
+}
-    // Nastavenie pinu PB5 ako výstup
+int main(void) {
-    DDRB |= (1 << LED_PIN);
+     inicializacia();
-    // Odoslanie úvodnej správy po štarte zariadenia
-     uart_puts("SOS Majak startuje...\n");
-     while (1)
+     while (1) {
-    {
+         // Písmeno S (. . .)
-         // Písmeno S (3 krát krátky impulz)
          for (int i = 0; i < 3; i++) {
-             uart_putc('.');            // Výpis bodky do terminálu
+             set_bit(PORTB, LED_PIN);   // LED zapne
-            PORTB |= (1 << LED_PIN);   // LED zapne
+             _delay_ms(T);              // Trvanie bodky (1T)
-             _delay_ms(200);            // oneskorenie
+             clear_bit(PORTB, LED_PIN); // LED vypne
-             PORTB &= ~(1 << LED_PIN);  // LED vypne
+             _delay_ms(T);              // Medzera medzi prvkami (1T)
-             _delay_ms(200);
          }
+        // Medzera medzi písmenami (3T celkovo, 1T už máme z cyklu, pridáme 2T)
+        _delay_ms(2 * T);
-        uart_putc(' '); // // Medzera v termináli
+         // Písmeno O (_ _ _)
-        _delay_ms(400); // Pauza medzi písmenami (píšem 400 ms, pretože 200 ms už máme z predchádzajúceho cyklu)
-         // Písmeno O (3 krát dlhý impulz)
          for (int i = 0; i < 3; i++) {
-             uart_putc('_');            // Výpis čiarky do terminálu
+             set_bit(PORTB, LED_PIN);   // LED zapne
-            PORTB |= (1 << LED_PIN);   // LED zapne
+             _delay_ms(3 * T);          // Trvanie čiarky (3T)
-             _delay_ms(600);            // 3 * T
+             clear_bit(PORTB, LED_PIN); // LED vypne
-             PORTB &= ~(1 << LED_PIN);  // LED vypne
+             _delay_ms(T);              // Medzera medzi prvkami (1T)
-             _delay_ms(200);
          }
-         uart_putc(' '); // Medzera v termináli
+         // Medzera medzi písmenami (3T celkovo, 1T už máme z cyklu, pridáme 2T)
-         _delay_ms(400); // Pauza medzi písmenami
+         _delay_ms(2 * T);
-         // Písmeno S (3 krát krátky impulz)
+         // Písmeno S (. . .)
          for (int i = 0; i < 3; i++) {
-             uart_putc('.');            // Výpis bodky do terminálu
+             set_bit(PORTB, LED_PIN);   // LED zapne
-            PORTB |= (1 << LED_PIN);   // LED zapne
+             _delay_ms(T);              // Trvanie bodky (1T)
-             _delay_ms(200);            // oneskorenie
+             clear_bit(PORTB, LED_PIN); // LED vypne
-             PORTB &= ~(1 << LED_PIN);  // LED vypne
+             _delay_ms(T);              // Medzera medzi prvkami (1T)
-             _delay_ms(200);
          }
+         // Medzera medzi SOS sekvenciami (7T celkovo, 1T už máme, pridáme 6T)
-        uart_puts(" [OK]\n"); // Ukončenie SOS sekvencie v termináli a odriadkovanie
+        _delay_ms(6 * T);
-        _delay_ms(1200);      // Pauza medzi SOS sekvenciami (píšem 1200 ms, pretože 200 ms už máme z predchádzajúceho cyklu)
      }
      return 0;
 }
-</syntaxhighlight ></tab>
-<tab name="uart.h"><syntaxhighlight  lang="c++" style="background: LightYellow;">
-#ifndef UART_H_
-#define UART_H_
-void uart_init( void );
-void uart_putc( char c );
-void uart_puts( const char *s );
-char uart_getc( void );
-#endif
-</syntaxhighlight ></tab>
-<tab name="uart.c"><syntaxhighlight  lang="c++" style="background: LightYellow;">
-#include <avr/io.h>
-#include <util/setbaud.h>
-#include "uart.h"
-void uart_init( void ) {
-    UBRR0H = UBRRH_VALUE;
-    UBRR0L = UBRRL_VALUE;
-#if USE_2X
-    UCSR0A |= _BV(U2X0);
-#else
-    UCSR0A &= ~(_BV(U2X0));
-#endif
-    UCSR0C = _BV(UCSZ01) | _BV(UCSZ00);
-    UCSR0B = _BV(RXEN0) | _BV(TXEN0);
-}
-void uart_putc(char c) {
-   if (c == '\n')
-     {
-       uart_putc('\r');
-    }
-   loop_until_bit_is_set(UCSR0A, UDRE0);
-   UDR0 = c;
-}
-void uart_puts(const char *s) {
-    while (*s) {
-        uart_putc(*s++);
-    }
-}
-char uart_getc(void) {
-    loop_until_bit_is_set(UCSR0A, RXC0);
-    return UDR0;
-}
-unsigned int adc_read(char a_pin);
-</syntaxhighlight ></tab>
-</tabs>