Meranie dĺžky impulzu 2
Zo stránky SensorWiki
V tomto návode vytvoríme program na meranie krok za krokom.
Najprv si vytvorte nový projekt, ktorý bude pozostávať z nasledovných súborov.
#include <stdio.h>
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <util/delay.h>
#include "hardware.h"
#include "uart.h"
FILE uart_stream = FDEV_SETUP_STREAM(uart_putc, uart_getc, _FDEV_SETUP_RW);
int main(void)
{
hw_init(); // tu je skryte nastavenie vystupu D13 (PD5) na nejaku frekvenciu a plnenie
uart_init(57600); // konfiguracia seriovej linky na rychlost 57600 Bd
stdout = stdin = &uart_stream;
printf("Ready to start...\n\n");
/*
* v nekonecnej slucke budeme do terminalu vypisovat
* hodnotu na vstupe PB0 (na doske oznaceny ako D8)
* vypis bude 10x za sekundu (preto 100ms)
*/
while(1)
{
unsigned char inputValue =0;
if bit_is_set(PINB,PB0)
inputValue = 1;
else
inputValue = 0;
printf("Input D8: %u\r",inputValue);
_delay_ms(100);
}
return(0);
}
#include <stdio.h>
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#define LED1 PB5 // Arduino D13 - zabudovana dioda
#define RCinput PB3 // Arduino D8
#define set_bit(ADDRESS,BIT) (ADDRESS |= (1<<BIT))
#define clear_bit(ADDRESS,BIT) (ADDRESS &= ~(1<<BIT))
#define toggle_bit(ADDRESS,BIT) (ADDRESS ^= (1<<BIT))
void hw_init(void);
void timer0_init(void);
#include <stdio.h>
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#define LED1 PB5 // Arduino D13 - zabudovana dioda
#define inputPulse PB0 // Arduino D8
#define set_bit(ADDRESS,BIT) (ADDRESS |= (1<<BIT))
#define clear_bit(ADDRESS,BIT) (ADDRESS &= ~(1<<BIT))
#define toggle_bit(ADDRESS,BIT) (ADDRESS ^= (1<<BIT))
unsigned volatile static int timer0ext = 0;
ISR (TIMER0_OVF_vect)
{
timer0ext++; // pomocne pocitadlo
if (timer0ext>20)
set_bit(PORTB,LED1);
if (timer0ext>64) // po 61 preruseniach zmeni stav
{
timer0ext = 0;
clear_bit(PORTB,LED1); //predtym len toggle a zmenilo to 50:50
}
}
void timer0_init(void) /* CTC match mode */
{
/* Timer 0 Normal mode with clock = I/O clock / 1024 */
TCCR0A = 0x00; // Mode 0: normal
TCCR0B = (1<<CS02)|(1<<CS00); // Clock :1024
TCNT0 = 0x00; // 8-bit Counter reset
TIFR0 = (1 << TOV0); // Clear interrupt flag
TIMSK0 = (1 << TOIE0); // Enable Overflow Interrupt
sei(); // Enable interrupts
}
void hw_init(void)
{
cli(); // zakaz vsetky prerusenia
set_bit(DDRB,LED1); // set pin LED1 as output
clear_bit(DDRB,inputPulse); // set RC input as input
timer0_init();
}
/* použite vlastný z predošlého cvičenia */
/* použite vlastný z predošlého cvičenia */
Tento program preložte, nahrajte do procesora a pripojte sa cez sériový terminál. LED dióda na doske by mala začať blikať
cca 1x za sekundu a vo výpise by ste mali vidieť, že na vstupe je stále log. 0.
Chceme najskôr zmerať, s akou frekvenciou sa mení výstup s LED diódou (teda PB5, na doske D13). Na to použijeme to najpresnejšie počítadlo, ktoré na procesore máme k dispozícii, t.j. 16-bitové počítadlo T1. Necháme ho len samovoľne počítať s nejakou frekvenciou a vždy, keď príde nábežná hrana, odchytíme aktuálny stav počítadla TCNT1 do záchytného (capture) registra ICR1 (Input Capture Register). Toto odchytenie by sme síce mohli spraviť aj softvérovo, teda kontrolovať stav na vstupe PB5 a pri zmene sa pozrieť do TCNT1 a odpamätať si aktuálny stav. Ale to je nepohodlné a nepresné, preto na to využijeme možnosť spraviť to automaticky - počítadlo T1 to umožňuje spraviť signálom na vstupe PB0. Preto musíte prepojiť káblikom výstup D13 (PB5) so vstupom D8 (PB0).
V demonštračnom programe by ste už mali vidieť meniaci sa stav na vstupe.
Ready to measure... Input D8: 0 Input D8: 0 Input D8: 1 Input D8: 1
Ďalším krokom bude nakonfigurovanie počítadla T1 tak, aby jednak samostatne počítalo od 0 po 65 535 a zároveň aby sa aktuálny stav počítadla
odchytil do registra ICR1. Pri konfigurácii sa dá vybrať, či sa odchytávanie uskutoční pri nábežnej, alebo dobežnej hrane.
Zvolíme spúšťanie ICR nábežnou hranou, počítadlo bude počítať s frekvenciou 16 MHz:1024 (prescaler 1024), a do výpisu si pridáme aj stavy všetkých zúčastnených registrov
Input D8 = 1 TCNT1 = 353 ICR = 0
Input D8 = 1 TCNT1 = 1543 ICR = 0
Input D8 = 1 TCNT1 = 2749 ICR = 0
Input D8 = 1 TCNT1 = 3956 ICR = 0
Input D8 = 1 TCNT1 = 5163 ICR = 0
Input D8 = 0 TCNT1 = 6369 ICR = 6070 D = 6070 T = 388.4800 ms
Input D8 = 0 TCNT1 = 7706 ICR = 6070
Input D8 = 0 TCNT1 = 8961 ICR = 6070
Input D8 = 0 TCNT1 = 10216 ICR = 6070
Input D8 = 0 TCNT1 = 11488 ICR = 6070
Input D8 = 0 TCNT1 = 12759 ICR = 6070
Input D8 = 1 TCNT1 = 14031 ICR = 6070
Input D8 = 1 TCNT1 = 15303 ICR = 6070
Input D8 = 1 TCNT1 = 16574 ICR = 6070
Input D8 = 1 TCNT1 = 17846 ICR = 6070
Input D8 = 1 TCNT1 = 19117 ICR = 6070
Input D8 = 1 TCNT1 = 20389 ICR = 6070
Input D8 = 1 TCNT1 = 21661 ICR = 21591 D = 15521 T = 993.3441 ms
Input D8 = 0 TCNT1 = 23046 ICR = 21591
Input D8 = 0 TCNT1 = 24334 ICR = 21591
Input D8 = 0 TCNT1 = 25622 ICR = 21591
Input D8 = 0 TCNT1 = 26910 ICR = 21591
Input D8 = 0 TCNT1 = 28197 ICR = 21591
Input D8 = 1 TCNT1 = 29485 ICR = 21591
Input D8 = 1 TCNT1 = 30773 ICR = 21591
Input D8 = 1 TCNT1 = 32061 ICR = 21591
Input D8 = 1 TCNT1 = 33349 ICR = 21591
Input D8 = 1 TCNT1 = 34636 ICR = 21591
Input D8 = 1 TCNT1 = 35924 ICR = 21591
Input D8 = 1 TCNT1 = 37212 ICR = 37110 D = 15519 T = 993.2161 ms
Input D8 = 0 TCNT1 = 38597 ICR = 37110
Input D8 = 0 TCNT1 = 39885 ICR = 37110
Input D8 = 0 TCNT1 = 41173 ICR = 37110
Input D8 = 0 TCNT1 = 42461 ICR = 37110
Input D8 = 0 TCNT1 = 43749 ICR = 37110
Input D8 = 1 TCNT1 = 45037 ICR = 37110
Input D8 = 1 TCNT1 = 46324 ICR = 37110
Input D8 = 1 TCNT1 = 47612 ICR = 37110
Input D8 = 1 TCNT1 = 48900 ICR = 37110
Input D8 = 1 TCNT1 = 50188 ICR = 37110
Input D8 = 1 TCNT1 = 51476 ICR = 37110
Input D8 = 1 TCNT1 = 52763 ICR = 52630 D = 15520 T = 993.2800
Input D8 = 0 TCNT1 = 54149 ICR = 52630
Input D8 = 0 TCNT1 = 55437 ICR = 52630
Input D8 = 0 TCNT1 = 56724 ICR = 52630
Input D8 = 0 TCNT1 = 58012 ICR = 52630
Input D8 = 0 TCNT1 = 59300 ICR = 52630
Input D8 = 1 TCNT1 = 60588 ICR = 52630
Input D8 = 1 TCNT1 = 61876 ICR = 52630
Input D8 = 1 TCNT1 = 63163 ICR = 52630
Input D8 = 1 TCNT1 = 64451 ICR = 52630
Input D8 = 1 TCNT1 = 203 ICR = 52630
Input D8 = 1 TCNT1 = 1458 ICR = 52630
Input D8 = 1 TCNT1 = 2730 ICR = 2619 D = 15525 T = 993.6000
Input D8 = 0 TCNT1 = 4083 ICR = 2619
Ak chceme merať aj striedu, musíme meranie realizovať s prerušením a v obsluhe prerušenia preklopiť konfiguračný bit, ktorý rozhoduje o prepise TCNT do ICR registra. Je to bit ICES1, ktorý je v TCCR1B.6.
#include <avr/interrupt.h>
volatile int newTick = 0; // The variable for interrupt should be declared as a volatile one!
ISR(TIMER1_CAPT_vect) // Timer 1 Capture Interrupt Service Routine
{
TCCR1B = ?? // toggle Edge Select bit
newTick = ICR1;
};
main()
{
DDRB = ?? // Set ICR - Port B, pin0 as INPUT
TCCR1B = ?? // T1 clk = F_CPU : 1024, falling edge pin ICP1,
TCCR1A = ?? // T1 in timer mode !! Note: if You omit this, TCNT1 will be only 8-bit !!
TCNT1 = 0x0000; // initialize the counter (16-bit! Low+High bytes)
TIFR1 = ?? // (1<<ICF1); if a 1 is written to a ICF1 bit
// - the ICF1 bit will be cleared
TIMSK1 = ?? // Enable ICR interrupt
sei(); // Enable ALL interrupts
.... // TODO: display measured value somewhere
}
Ukážka pre Arduino využíva zabudovaný príkaz PulseIn:
#define SWITCH 8 // select the pin for Switch
unsigned long duration;
void setup()
{
pinMode(SWITCH, INPUT); // this pin is an INPUT
Serial.begin(9600);
Serial.println("PulsIn test:");
}
void loop() // endless loop
{
duration = pulseIn(SWITCH, HIGH);
Serial.print(" T1 = ");
Serial.print(duration,DEC);
Serial.print(" [us]");
duration = pulseIn(SWITCH, LOW);
Serial.print(" T0 = ");
Serial.print(duration,DEC);
Serial.println(" [us]");
}
Literatúra
- AVR130: Setup and Use the AVR® Timers. Aplication Note, Atmel Corporation 2002.
+ software download - AVR135: Using Timer Capture to Measure PWM Duty Cycle. Aplication Note, Atmel Corporation 2005.
+ software download