Prerušenia
Zo stránky SensorWiki
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.
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 Pin Change Group 0 Interrupt PCINT0_vect Pin Change Group 1 Interrupt PCINT1_vect Pin Change Group 2 Interrupt PCINT2_vect Timer/Counter1 Overflow TIMER1_OVF_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.
Prerušenie pri zmene stavu niektorého pinu procesora
Na cvičení použijeme prerušenie vyvolané zmenou (log.0 -> 1 aj log. 1 -> 0) na vstupe PD5. Tomuto vstupu je priradené prerušenie PCINT21, ktoré patrí do skupiny 2. Na povolenie tohto prerušenia musíme okrem globálneho bitu SREG: I nastaviť aj bity PCICR: PCIE2 a PCMSK2: PCINT21.
Schéma prerušovacieho systému externých prerušení.
Nižšie máte uvedený ako príklad program pre ovládanie LED diódy na výstupe PD7 tlačidlom na PD5. Podobný program sme už robili na druhom cvičení. Upravený program nastaví stav LED diódy poľa tlačidla v obsluhe prerušenia, takže v hlavnej programovej slučke už nič neostalo.
#include <avr/io.h>
/* Pripojenie periferii k vyvojovej doske Arduino: */
#define LED2 PD7 // externa LED dioda
#define SW2 PD5 // externe tlacitko
#define SW2_ON bit_is_clear(PIND, SW2)
#define LED2_ON PORTD |= (1 << LED2)
#define LED2_OFF PORTD &= ~(1 << LED2)
int main(void)
{
/* SETUP */
/* Konfiguracia I/O: portD.7 je vystupny (LED2) a portD.5 je vstup (SW2) *
* naviac je PortD.5 so zapnutym pull-up rezistorom cez reg. PORTD */
DDRD = 0b11011111; // PORTD: LED2 na PD7 je output, SW2 (PD5) input
PORTD = 0b00100000; // LED Active low, LED off, pull-up ON
/* LOOP */
while(1)
{
if ( SW2_ON )
LED2_ON;
else
LED2_OFF;
}
return(0);
}
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
/* Pripojenie periferii k vyvojovej doske Arduino: */
#define LED2 PD7 // externa LED dioda
#define SW2 PD5 // externe tlacitko
#define SW2_ON bit_is_clear(PIND, SW2)
#define LED2_ON PORTD |= (1 << LED2)
#define LED2_OFF PORTD &= ~(1 << LED2)
ISR (PCINT2_vect)
{
if ( SW2_ON )
LED2_ON;
else
LED2_OFF;
}
int main(void)
{
/* SETUP */
/* Konfiguracia I/O: portD.7 je vystupny (LED2) a portD.5 je vstup (SW2) *
* naviac je PortD.5 so zapnutym pull-up rezistorom cez reg. PORTD */
DDRD = 0b11011111; // PORTD: LED2 na PD7 je output, SW2 (PD5) input
PORTD = 0b00100000; // LED Active low, LED off, pull-up ON
/* ******* Konfiguracia prerusovacieho systemu **************** */
PCMSK2 |= (1<<PCINT21);
PCICR |= (1<<PCIE2);
sei(); // t.j. SREG |= (1<<I);
/* LOOP */
while(1)
{
asm("nop");
}
return(0);
}
Zákmity tlačidiel a Prerušenia (Interrupt Storm):
V reálnom živote aj naďalej platí, že mechanické tlačidlá trpia zákmitmi (tzv. bouncing). Každé jedno stlačenie vyvolá desiatky zákmitov v priebehu milisekúnd a tým pádom desiatky zbytočných prerušení, ktoré procesor extrémne zahltia. Mechanické tlačidlá sa na prerušovacie piny preto pripájajú len výnimočne, a to s využitím hardvérového RC filtra pre debouncing, inak sa preferuje pravidelné čítanie pinu (polling) v prerušení od časovača.
Časovač T1
S časovačom T1 sme pracovali na minulom cvičení. Príznak pretečenia počítadla TOV1 sme testovali "ručne", metódou tzv. polling - dopytovania. Je to neefektívny spôsob, pretože procesor využívame len na otrocké testovanie jedného bitu stále dookola. Preto je vašou úlohou doplniť vzorový (avšak nekompletný) program tak, aby sa pri pretečení T1 po jednej sekunde vyvolalo prerušenie a zmena stavu LED diódy bude tiež vykonaná v obsluhe prerušenia.
Pri povolení prerušenia nezabudnite okrem samotného prerušenia povoliť aj globálny príznak...
#include <avr/io.h>
#define SW1 PD5
#define LED1 PB5
int main(void)
{
DDRB = (1<<LED1); // PORTB: LED1 on PB5 is output
TCNT1 = 0x????; // initialize (CLEAR)counter
TCCR1B = 0x05; // T1 clk = internal clock source + prescaler 1:1024
TIFR1 = (1<<TOV1); // clear Timer 1 Overflow Flag (yes, writing 1 will clear it)
while(1) // do forever this:
{
if ( TIFR1 & (1<<TOV1) ) // if Timer 1 Overflow Flag is set, then
{
PORTB ^= (1 << LED1); // toggle LED1
TCNT1 = ????; // re-initialize counter
TIFR1 = (1<<TOV1); // Clear Timer Overflow Flag
}
}
return(0); // this will never happen
}
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
// if ( (TIFR1 & 0x01) == 0x01) // If the overflow flag is set
// ... then following Interrupt routine is called
ISR (TIMER1_OVF_vect)
{
PORTB ^= (1 << LED1); // toggle the LED1
TCNT1 = 0x????; // Restart T/C1 - reload
// Following is not necessary as it is cleared automatically
// TIFR1 = 0x01; // Clear the overflow flag
}
int main( void )
{
/* *********************** Init device ************************************ */
...
// Enable interrupts:
TIMSK1 = (1<<TOIE1); // Timer 1 overflow interrupt enable
sei(); // Assembler macro for global int. enable
/* *********************** Main Loop ************************************** */
do {
asm("nop"); // Do nothing
} while(1); // And do this forever
return(0);
}
Prehľad registrov pre počítadlo T1.
Úloha
- Doplňte chýbajúce časti programu s časovačom T1 tak, aby LED bola ovládaná cez prerušenie a blikala s frekvenciou 1 s. Ak to zvládnete, pridajte si do programu nejakú premennú, ktorej hodnotu budete raz za sekundu inkrementovať, najlepšie tiež v obsluhe prerušenia. V termináli potom zobrazíte nejaký text a čas od zapnutia procesora v sekundách, popritom bude prehrávať nejakú melódiu a blikať LED diódou v 1 sekundovom intervale. Výsledkom bude program, ktorý dokáže realizovať tri veci "paralelne".
|
Poznámka
Ak chcete používať v obsluhe premenné, ktorých obsah chcete uchovať napr. až do ďalšieho prerušenia, musia byť deklarované ako |
|
Poznámka
Presnosť Timerov (Reload vs. CTC režim): Na dosiahnutie periódy 1 s sme do ISR napísali: Úloha pre pokročilých: Nakonfigurujte Timer 1 do režimu CTC (Clear Timer on Compare Match) s vektorom prerušenia |
|
Poznámka
Premenná na počítanie sekúnd: Máte si do ISR pridať premennú, ktorá sa tam inkrementuje každú sekundu, a v hlavnom programe sa vypíše na terminál. Čo sa stane, ak si deklarujete túto premennú ako 16-bitovú alebo 32-bitovú? Hlavný 8-bitový program ju bude musieť čítať na viackrát. Ak by prerušenie nastalo presne medzi prečítaním prvého a druhého bajtu z RAM, na termináli sa vypíše nezmyselné číslo. Preto ak čítate viacbajtovú volatile premennú v hlavnom programe, musíte počas čítania dočasne prerušenia zakázať (cez cli() a následne sei()),
prípadne použiť makro |
Literatúra:
2021
- AVR Interrupts Microchip Developer Help
- AVR: Using Pin Change Interrupts Microchip Developer Help
- AVR 8-bit Microcontroller AVR1200: Using External Interrupts for megaAVRDevices Atmel Corporation, 2016.
2016
- Newbie's Guide to AVR Timers
- The traps when using interrupts
- Ako používať časovače v AVR C
- Prednáška o prerušeniach (Ing. Chamraz)