Подключение кнопки к Atmega8 — №5

Как я изучал микроконтроллеры AVR

1. Вы здесь:  
2. Главная
3. Программирование
4. Как я изучал микроконтроллеры AVR
5. Подключение кнопки к Atmega8 — №5

 

 

 Начнем с алгоритма работы нашей программы!

1. Если нажать кнопку КН1 подключенную к порту PB1, то на ножке микроконтроллера №15 появится минус источника питания и включится бегущий огонек.

2. Написать программу бегущего огонька с использованием циклы for.

Перейдем к написанию программы и рисованию электрической схемы!

1. Создаем новый проект в Atmel Studio 7 по пути

File > New > Projec…, выбираем C/C++ и тип проекта GCC C Executable Project, вводим название проекта (Name: и Solution name:).

2. Выбираем тип микроконтроллера с которым будем работать, в нашем случае Atmega8.

Программа нам выдает код в файле main.c*

 Приводим его к читабельному виду, удаляем лишние комментарии.

Добавим в электрическую схему из статьи Бегущие огни Atmega8 программа на СИ кнопку включения:

И так схема у нас есть, на ней обозначены микроконтроллер, источник напряжения 5В, 7 резисторов, 7 светодиодов, к порту PB1  ножки микроконтроллера №15 подключена кнопка КН1, а также обозначены выводы для подключения программатора, вернемся к программе.

Светодиоды у нас подключены к порту РD, настроим в программе ножки порта РD на выход, допишем в программе DDRD = 0b11111111;, так как кнопка у нас подключена к порту В настроим его ножки на вход DDRB = 0b00000000;, затем выключим порт D командой PORTD = 0b00000000;, по алгоритму наш микроконтроллер должен понимать, что когда мы подали минус — замкнув кнопку, для этого подтянем ножки порта В к +5в через внутренние резисторы микроконтроллера PORTB = 0b11111111;, можно использовать внешние подтягивающие резисторы, но об этом поговорим в другой раз когда будем бороться с дребезгом контактов.

С настройкой портов закончили, добавим переменную char r; для работы нашего бегущего огонька, присвоим директиве #define имя S которое будет хранить данные о задержке на 0,2 секунды. Чтобы наши светодиоды замигали, добавим в программу библиотеку задержек #include <util/delay.h>, а для мигания будем использовать функцию _delay_ms(), далее с помощью оператора #define укажем программе, что наш контроллер будет работать от внутреннего генератора с частой 8МГц допишем в код #define F_CPU 8000000UL.

Вот получился код:

Запишем в наш бесконечный цикл while код опроса порта на котором подключена кнопка и цикл мигания светодиодов:

Для опроса кнопки воспользуемся операторами if и else, строка if (PINB == 0b11111101) означает, если ножка порта PB1 равна минусу, то выполним код выделенный красным на рисунке ниже, иными словами запустим мигание светодиодов:

 В противном случае else, выключим порт D:

Ничего сложного в опросе портов микроконтроллера нет, в этом примере показан самый простой опрос ножки порта микроконтроллера, в дальнейшем я расскажу другие варианты , можно сказать более правильные, также поговорим о таком понятии как дребезг контактов и как с ним бороться!

 

 

Исходный код программы Скачать архив

• Назад
• Вперед

Статьи по теме

Опрос кнопок avr

После первых шагов в освоении микроконтроллеров начинающий микроконтроллерщик начинает пытаться применять свои познания в первых самостоятельных поделках, часто пытаясь «моргать светодиодами» в зависимости от состояния входных портов например. Вот про опрос состояния входных портов мы и поговорим. За состояние порта ввода отвечает регистр PINB, который работает только на чтение, опросив который можно узнать состояние входа. Опросить конкретный вход можно командой PINB. Если нужно опросить несколько входов и сделать одно дело в зависимости от состояния по нужным входам, то применяют логические операции:.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Подключаем кнопку к микроконтроллеру ATtiny2313, простая программа
• Подключаем кнопку к микроконтроллеру ATtiny2313, простая программа
• Работа с кнопками программа обработки нажатия для микроконтроллера ATmega8
• Подключаем кнопки к AVR. Шаг №12
• Как обработать удержание кнопки в МК AVR?
• Опрос кнопок на ассемблере
• Принципы анализа нажатия стандартных кнопок с помощью микроконтроллера AVR MEGA128
• Easyelectronics.ru
• Подключение кнопки к микроконтроллеру
• AVR Урок 7. Кнопка

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Tiny 2313. Подключение кнопки и её опрос на нажатие и отжатие.

Подключаем кнопку к микроконтроллеру ATtiny2313, простая программа

Обновлено Здравствуйте дорогие друзья. В этой статье пойдет речь о кнопках и методе борьбы с дребезгом. Материала в интернете куча, но каждый индивидуальный взгляд на решение вопроса увеличивает скорость понимания данного направления. Поэтому я и решил написать. Ну что ж перейдем к кнопкам. Зачем нужны кнопки? Вот тут и приходят на помощь кнопки.

По сути своей является датчиком внешнего физического воздействия. Не будем внедряться в курс электротехники самое главное нам необходимо знать что они бывают фиксирующие и не фиксирующиеся, а контакты кнопок бывают нормально замкнутые и разомкнутые, все дальше в лес не пойдем. В основном применяют не фиксирующиеся нормально разомкнутые, но это решение строго личное , что и как использовать.

Я дальше буду писать про нормально разомкнутые. Подключить кнопку к микроконтроллеру AVR , очень просто на рисунке ниже представлена схема подключения. В данном случае, просто подсоединяем один конец к ножке МК, а второй вывод к земле либо к питанию.

Не забываем задействовать внутренний подтягивающий резистор для исключения помех от наводок, даже тем же пальцем. Принцип следующий настраиваем порт как вход то есть регистр DDRx выставляем в 0, далее подтягиваем внутренние резисторы, то есть выставляет регистр PORTx в1. Данный код представляет примерный подход опроса двух кнопок. Алгоритм может меняться как пожелает фантазия. Но самое главное что в коде опроса должен присутствовать антидребезговый код. Что это? Дребезг это явление возникает в переключателях, которое представляет собой в момент переключения случайные многократные неконтролируемые замыкания и размыкания контактов и длятся они от десятков до сотен миллисекунд.

На рисунке ниже у нас пример дребезга. Борются двумя методами, первый для компенсации дребезга применяют переключатели с обратной связью, с характеристикой в виде прямоугольной петли гистерезиса и т. В коде после задержки, когда колебания затухли, опять сравнивается состояние.

Вот таким нехитрым методом происходит опрос кнопок. Здесь нам на помощь приходят прерывания, например их можно использовать внешнее прерывание. Читайте даташит. Порт также настраиваем на вход, подтягиваем резистор. В нормальном состоянии, когда кнопка разомкнута на выводе присутствует 1. В момент замыкания на вывод приходит 0, где по спадающему фронту настройка запускается обработчик прерываний. При возникновения прерывания этот флаг аппаратно сбрасывается. Если мы хотим вызывать вложенные прерывания то необходимо программно установить этот флаг.

При выходе из обработчика необходимо выполнить комманду reti; , которая установит этот флаг в 1. Например в программе считывания кнопок на АЦП был описан способ считывания кнопок в прерывании, только уже используя АЦП. Разрешаем внешние прерывание INT0. По спадающему фронту.

Разрешение общего прерывания. Должен быть обязательно установлен. Также наверное стоит упомянуть о регистре GIFR, флаги которого используются для индикации прерываний. Кому необходимо читаем даташит. Способов использования прерываний для кнопок куча, поэтому читаем, подбираем… На этом все. Всем пока. Вот смотрите вы пишите про опрос кнопок в цикле, я с вами согласен.

Я так делал получал хороший отклик на нажатие кнопки. Насчет введения антидребезга не знаю. Пробовал делал с ним и без него разницы я не увидел.

Вопрос в следующем. Как модернизировать программу в цикле, чтобы переменная увеличивалась быстрее, если держать кнопку постоянно, то есть время делай должно сокращаться. И наоборот, если нажимаешь кнопку через определенное время, просто отклик на каждое нажатие, время delay опять принимает определенное значения. Я пробовал экспериментировал с delay, но насколько я понял эта функция требует записи числа. А изменяемый аргумент вписать в нее нельзя. Я думаю в цикле ожидания отпускания кнопки можно прописать алгоритм с еще одной проверкой, что кнопка нажата уменьшить время задержки поставить счетчик и вот Вам будет быстрое увеличение переменной.

Я нашел одну pbs28b, но она великовата. У нее диаметр 22 мм. Может где то вам попадалось что то подобное но поменьше.

Написал кусок кода здесь как бы немного другая задача, нужно при отжатой кнопки заранее выходить из цикла. Применил оператор return, пробовал также break но ни с одним из них не работает. Можете бегло глянуть что не так. Хотя вроде бы я разобрался с последним вопросом.

Надо выход из цикла писать break а потом еще в самом конце return это выход из функции. Так работает. Notify me of followup comments via e-mail.

Subscribe without commenting E-Mail:. Подписаться на получение новых статей на почту:. Просмотрено раз. Подключаем кнопки к AVR. Еще бы проектик в протеусе для наглядности. Здравствуйте, если задам несколько вопросов по кнопкам сможете мне ответить. I did not expect this. This is a great story. Добавить комментарий Отменить ответ Ваш e-mail не будет опубликован.

Подключаем кнопку к микроконтроллеру ATtiny2313, простая программа

Кнопку к микроконтроллеру можно подключить двумя основными способами, с подтяжкой линии порта к высокому логическому уровню или низкому через резистор, как показано на картинке ниже. Я обычно использую первый вариант подключения, можно конечно использовать внутренние подтягивающие резисторы на входах PORTB, но мне еще не доводилось применять такой способ. В простейшем варианте микроконтроллер все время опрашивает одну или несколько кнопок, при нажатии которых выполняет соответствующую подпрограмму и снова возвращается на опрос кнопок. Подпрограмма обычно выполняется очень быстро, естественно за это время можно не успеть отжать кнопку, вследствие чего подпрограмма выполнится многократно. Чтобы этого не происходило после обнаружения нажатой кнопки необходимо добавить проверку отжатого состояния, но и в этом случае из-за явления дребезга контактов выполнение подпрограммы может начаться до отжатия кнопки. Поэтому после обнаружения нажатой кнопки необходимо добавить временную задержку в мс. Проверка отжатого состояния будет многократно выполняться через заданный интервал времени.

Метод подключения кнопок к AVR. программы и далее кнопки недолжны реагировать, то тут можно поместить опрос в циклическое.

Работа с кнопками программа обработки нажатия для микроконтроллера ATmega8

В этой статье описан вариант подключения и кнопочной клавиатуры к 6-и линиям микроконтроллера AVR. Способ не нов, по этому в излишних комментариях не нуждается. Схема подключения клавиатуры к МК представлена на рисунке ниже. Если для кого-то схема с первого раза покажется не логичной, то нарисуйте на листе бумаги 6 точек в виде шестиугольника и каждые две точки соедините между собой линией. В итоге получите ровно 15 линий. Теперь в разрыв каждой линии вставьте кнопку. Получится клавиатура на 15 кнопок с шестью линиями ввода-вывода точками.

Подключаем кнопки к AVR. Шаг №12

Этот скетч и библиотека показывают, как использовать один вывод порта микроконтроллера AVR , чтобы детектировать типичные события на кнопке, такие как одиночное нажатие single click , двойное нажатие double click и длительное нажатие long press. Этот функционал позволяет использовать одну и ту же кнопку для нескольких функций с небольшими затратами на аппаратуру — особенно удобно в случае применения поворотного энкодера rotary encoder, jog-shuttle с одной кнопкой. Примечание: здесь приведен перевод статьи [1], исходный код библиотеки можно скачать по ссылке [2] с использованием систем GIT или SVN, либо просто в виде архива OneButton-master. Начинающим программировать в системе Arduino полезно рассмотреть простой обучающий пример опроса кнопки Button tutorial , чтобы понять, как нужно читать состояние кнопки, и пример Debounce, который показывает, как нужно очистить сигнал кнопки, устраняя ложные срабатывания от импульсов дребезга контактов.

Описан простой эксперимент с подключением кнопки к AVR микроконтроллеру, разобрана не сложная программа на языке Си для обработки нажатий кнопки. Разберемся с особенностями подключения кнопки к портам МК, а также с методами считывания состояний кнопки на языке Си.

Как обработать удержание кнопки в МК AVR?

Сегодня мы расширим свой кругозор по изучению работы портов микроконтроллера и изучим второе назначение порта — работу на вход. И для изучения работы на вход мы применим обычную тактовую кнопку. Как всегда, создадим проект в Atmel Studio, выберем Atmega8A, назовем проект Test04 и код также в main. В качестве подопытного порта давайте возьмём порт B. Можно с успехом использовать любой порт.

Опрос кнопок на ассемблере

Полный текст программного модуля keyboard. Опрос клавиатуры CodeVision. Опрос клавиатуры Proteus — проект для отладки Драйвер для матричной клавиатуры. Учебный курс. Опрос матричной клавиатуры. Они настроены на выход и в начальном состоянии на этих выводах напряжение логического нуля.

Во-первых, давайте обработку нажатия кнопки осуществим при помощи Большинство контроллеров AVR (и ATtiny13 — не исключение) имеет три области памяти. .. Стандартная процедура опроса кнопки.

Принципы анализа нажатия стандартных кнопок с помощью микроконтроллера AVR MEGA128

Хабр Geektimes Тостер Мой круг Фрилансим. MaxEpt MaxEpt. Всем привет! Набросал небольшой код, который обрабатывает нажатие и удержание кнопки по таймеру.

Easyelectronics.ru

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Библиотека опроса кнопок на C++ AVR GCC

Новые книги Шпионские штучки: Новое и лучшее схем для радиолюбителей: Шпионские штучки и не только 2-е издание Arduino для изобретателей. Обучение электронике на 10 занимательных проектах Конструируем роботов. Руководство для начинающих Компьютер в лаборатории радиолюбителя Радиоконструктор 3 и 4 Шпионские штучки и защита от них. Сборник 19 книг Занимательная электроника и электротехника для начинающих и не только Arduino для начинающих: самый простой пошаговый самоучитель Радиоконструктор 1

Рад снова приветствовать постоянных читателей, ожидающих чего-то нового и интересного.

Подключение кнопки к микроконтроллеру

Подключение кнопки к AVR не должно у вас вызывать никаких трудностей. В предыдущей статье мы провели эмуляцию схемы в программе Proteus, помигали светодиодом и научились прошивать наш виртуальный микроконтроллер. Да, разумеется, это возможно. Реализуется довольно легко. Причем можно сэмулировать кнопку как с фиксацией так и без фиксации.

AVR Урок 7. Кнопка

На первом уроке мы научились подавать напряжение ножкой микроконтроллера. Теперь нужно научиться управлять микроконтроллером без перепрошивки. Зачем это нужно?

nRF905 Радиобиблиотека для AVR и Arduino

nRF905 — это микросхема радиопередатчика, похожая на хорошо известную nRF24L01, но работающая на частотах 433/898/915 МГц вместо 2,4 ГГц, имеющая гораздо больший радиус действия и несколько дополнительных контактов ввода-вывода. Однако скорость передачи данных nRF905 составляет всего 50 Кбит/с по сравнению с 2 Мбит/с у nRF24L01.

Эта библиотека предлагает некоторую гибкость: Необязательное использование прерываний, 2 соединения с модулем являются необязательными, поскольку их состояния также могут быть доступны из регистра состояния IC, и поддерживает базовое предотвращение коллизий.

ПРИМЕЧАНИЕ. Версия 3.0.0 библиотеки была выпущена 12 сентября 2017 г., контакт CD по умолчанию изменился, и теперь библиотека использует контакт AM.

Скачать

Arduino: [ЗДЕСЬ] и [Документация] (или используйте менеджер библиотек Arduino и введите «nrf905»)
AVR (не-Arduino): [ЗДЕСЬ] и [Документация]

нРФ905	ATmega48/88/168/328	Ардуино Уно	Описание
ВКЦ	3,3 В	3,3 В	Питание (3,3 В)
СЕ	Д7 (13)	7	Режим ожидания — Высокий = режим TX/RX, Низкий = режим ожидания
ТХЭ	В1 (15)	9	Режим TX или RX – Высокий = TX, Низкий = RX
ПВР	В0 (14)	8	Включение питания – Высокий = вкл. , Низкий = выкл.
CD	Д4 (6)	4	Обнаружение несущей — Высокий уровень при обнаружении сигнала для предотвращения столкновений
AM	Д2 (4)	2	Address Match — высокий уровень при получении пакета с таким же адресом как один, установленный для этого устройства, необязательный, так как состояние хранится в регистре, если используются прерывания (по умолчанию), тогда этот вывод должен быть подключен.
ДР	Д3 (5)	3	Data Ready — Высокий уровень при завершении передачи/Высокий уровень при получении новых данных , необязательный, поскольку состояние сохраняется в регистре, если используются прерывания (по умолчанию), тогда этот вывод должен быть подключен.
СО	В4 (18)	12	SPI MISO (мега контакт 50)
СИ	В3 (17)	11	SPI MOSI (мега контакт 51)
СКК	В5 (19)	13	SPI SCK (Mega pin 52)
ДНС	В2 (16)	10	Нержавеющая сталь SPI
Земля	ЗЕМЛЯ	ЗЕМЛЯ	Заземление

Названия некоторых контактов модуля отличаются от названий контактов микросхемы в таблице данных:

Модуль	ИЦ
СЕ	TRX_EN
ТХЭ	ТХ_EN

nRF905 не совместим с напряжением 5 В, поэтому необходимо выполнить некоторые преобразования уровней с выходами Arduino. Простой делитель напряжения или резистор и стабилитрон сделают свое дело. Только выводы TXE, CE, PWR, SI, SCK и CSN нуждаются в преобразовании уровня (не CD, AM, DR и SO).

Разделитель	Зенер

nRF905 имеет 511 каналов в диапазоне 422,4–473,5 МГц с шагом 100 кГц в диапазоне 433 МГц и 844,8–947 МГц с шагом 200 кГц в диапазоне 868/915 МГц (не забудьте проверить, какие частоты разрешены в вашей стране! ), но каждый канал перекрывает соседние каналы, поэтому одновременно можно использовать только 170 каналов.

Поиск nRF905, PTR8000 и PTR8000+ должен дать некоторые результаты для модулей на AliExpress, Ebay и DealExtreme. Вы должны быть в состоянии получить 2 примерно за 10 фунтов стерлингов.

Обратные вызовы

Начиная с версии 3.0.0 эта библиотека использует обратные вызовы, которые запускаются при возникновении событий. Если опция использования прерываний включена, то обратные вызовы будут выполняться из процедуры прерывания, поэтому убедитесь, что любые глобальные переменные, которые вы используете в них, объявлены «изменчивыми», как если бы вы имели дело с обычными ISR. Эти события разбудят микроконтроллер, если он спит.

Событие	Обратный вызов	Примечания
Входящий новый пакет	NRF905_CB_ADDRMATCH
Получен действительный пакет	NRF905_CB_RXCOMPLETE
Получен неверный пакет	NRF905_CB_RXINVALID
Пакетная передача завершена	NRF905_CB_TXCOMPLETE	Это работает, только если nextMode равен NRF905_NEXTMODE_STANDBY при вызове nRF905_TX()

Мелкие радиоматериалы

Фактическая скорость передачи данных в эфире nRF905 составляет 100 Кбит/с, но данные кодируются в манчестерском коде, что вдвое снижает пропускную способность до 50 Кбит/с. Модуляция GFSK с девиацией ±50 кГц. Радио также добавляет несколько дополнительных битов данных к адресу и полезной нагрузке; преамбула и CRC.

Переданный пакет

Преамбула 10 бит

Адрес 1 или 4 байта

Полезная нагрузка 1–32 байта

CRC 0–2 байта

Адрес также используется в качестве синхрослова и должен иметь как можно больше сдвигов уровня. 10100110 01100101 00011010 11011010 (2791643866) будет хорошим адресом для использования, но 00000000 00000000 00000000 0010000 (32) не будет.

CRC используется для обнаружения ошибок в полученных данных. Наличие CRC не устраняет все плохие пакеты, всегда есть небольшая вероятность того, что плохой пакет пройдет CRC. Использование больших CRC помогает уменьшить этот шанс.
Когда CRC установлен на 16 бит, радио использует алгоритм CRC16-CCITT-FALSE (0xFFFF). Я не уверен, что он использует для 8-битных CRC.

Время передачи
Размеры адреса, полезной нагрузки и CRC можно настроить для баланса между пропускной способностью и задержкой.

Примеры конфигураций

Размер адреса	Размер полезной нагрузки	CRC размер	=	Пропускная способность (бит/с)	Задержка (мс)
4	32	2	=	36940	6,93
1	4	1	=	17680	1,81
1	1	0	=	6838	1,17

Пропускная способность — это количество полезных данных, которое может быть отправлено (часть полезной нагрузки), при условии отсутствия задержек для записи и чтения полезной нагрузки.
Задержка — это время, необходимое для завершения передачи.
Переключение из режима ожидания в режим приема или передачи занимает не более 650 мкс, а переключение между режимами приема и передачи — не более 550 мкс.

Время передачи можно рассчитать с помощью:

t = t _запуск + t _{преамбула} + ((N _адрес + N _{полезная нагрузка} + N _CRC ) / BR)

t _запуск время переключения режима, как указано выше (650 мкс / 550 мкс).
t _{преамбула} составляет 200 мкс для 10-битной преамбулы.
N _адрес , N _{полезная нагрузка} и N _CRC — это адрес, полезная нагрузка и размеры CRC в битах.
BR — это битрейт, равный 50 000.

Для конфигурации 1, переключение из режима ожидания в режим передачи:

t = 0,00065 + 0,0002 + ((32 + 256 + 16) / 50000) t = 0,00693 секунды (6,93 мс)

Примечание для разработчиков: до версии 3. 0.0 эта библиотека загружала байты адреса в обратном порядке, имейте это в виду, если вы используете старую версию библиотеки для интерфейса. с другими радиосистемами!

Программирование AVR 04: Написание кода и т. д.

Добро пожаловать в четвертую и последнюю часть серии. Первых трех частей должно быть достаточно, чтобы сдвинуть вас с мертвой точки, но еще несколько обучающих примеров не помешают. Это также хорошее время, чтобы обсудить некоторые другие вещи, которые могут делать эти маленькие чипы. Присоединяйтесь ко мне после перерыва, чтобы:

• Расширьте пример кода, добавив функции в нашу простую программу, пока я предлагаю вам написать код самостоятельно.
• Обсудите биты предохранителей AVR, как их использовать и на что обратить внимание
• Коснитесь некоторых периферийных устройств, которые вы встретите в этих чипах

В качестве дополнения к серии я использовал пример оборудования из этой последней части для создания велосипедного заднего фонаря. Надеюсь, это вдохновит вас на создание чего-то более умного.

Дорожная карта серии:

• Программирование AVR 01: Введение
• Программирование AVR 02: Аппаратное обеспечение
• Программирование AVR 03: Чтение и компиляция кода
• Программирование AVR 04: Запись кода

Добавление к примеру оборудования

Пример кода, с которым я работал в последних двух частях этого руководства, немного скучен. Он заставляет один светодиод мигать и выключаться с частотой около 1 Гц. Этот светодиод был подключен к контакту PD0, поэтому давайте начнем с добавления светодиода и резистора к остальным контактам PORT D, чтобы в общей сложности получилось 8 светодиодов. Мы также должны поговорить о входах, поэтому давайте добавим переключатель на PC0. Вот схема, показывающая наши изменения:

Я переместил исходный светодиод на открытое пространство с правой стороны макетной платы. Я подключаю катод к заземляющей шине внизу, перемыкаю траншею резистором и соединяю перемычкой этого резистора с контактами порта D на микроконтроллере. Я расположил светодиоды в порядке возрастания справа налево, чтобы упростить их адресацию при написании кода:

Если вы знаете цветовые коды своих резисторов, вы заметите, что коричнево-зелено-красные резисторы, которые я использую, имеют номинал 1,5. кОм, подавляя ток до крошечной струйки для светодиодов. Ну, я использую суперяркие светодиоды, и эти резисторы были первыми, которые я вытащил. Они отлично подходят для прототипирования, но должны быть заменены правильно рассчитанным значением готового продукта.

Далее я подключил кнопку. Цифровые входы микроконтроллеров должны иметь значение 0 В или VCC (в нашем случае входное напряжение равно 5 В). Если они не имеют четкого значения, говорят, что они «плавающие», что может привести к ложным показаниям кнопок и другим неприятным событиям. Нам нужно настроить аппаратное обеспечение, которое всегда будет принудительно устанавливать значение 0 В или 5 В. Это оказывается совсем просто. При подключении переключателя от контакта к земле и резистора от контакта к VCC (называемого подтягивающим резистором) всегда будет очень небольшой ток 5 В, просачивающийся на контакт, за исключением случаев, когда неограниченный путь к земле создается нажатием кнопка. Нам даже не нужен собственный резистор, так как он есть внутри микроконтроллера, которым мы воспользуемся. Вот схема, показывающая, как выглядит это соединение вместе с внутренним подтягивающим резистором:

Это описание слишком длинное, но на самом деле мы всего лишь помещаем кнопку между PC0 и Ground. Контакт 23 — это PC0 на ATmega168, а контакт рядом с ним (контакт 22) — это GND. Я подключил переключатель соответственно. Обратите внимание, что на следующем изображении контакт 22 подключен перемычкой к шине заземления над ним, но закрыт черным проводом от кнопки:

И, наконец, я хочу подключиться к микросхеме для Внутрисистемное программирование. Мне нравится делать это с помощью созданной мной коммутационной платы. Это позволяет мне использовать 10-контактный кабель IDC для простого подключения к моему программатору:

Вот и все. Я планирую использовать это оборудование с несколькими примерами различных прошивок, поэтому перепроверьте свою проводку, а затем начните писать код.

Написание кода

Время попрактиковаться в написании собственного кода. Я придумал четыре примера прошивки, различающихся по сложности от «Hello World» до «Чертовски круто». Я кратко расскажу о каждом из них, но попутно вы должны попробовать написать свой собственный код, используя мои примеры как… примеры. Лучший способ научиться программировать — это написать небольшую часть кода, позволить компилятору покричать на вас за ошибку, а затем выяснить, как это исправить.

Мигают все 8 (8 светодиодов_1 Гц)

Прежде всего, можете ли вы вы заставить код из примера из Части 2 мигать всеми 8 светодиодами вместо одного?

Есть только две вещи, которые вам нужно изменить по сравнению с оригиналом, чтобы это произошло. Во-первых, при настройке ввода/вывода сделайте все контакты порта D выходами, а затем включите их все. Во-вторых, при переключении битов в подпрограмме обслуживания прерываний используйте битовую маску, которая влияет на все восемь битов. 9= 0xFF; // Используйте xor для переключения светодиодов

Как видите, обе части кода используют 0xFF в качестве битовой маски. Это байт, содержащий все единицы, который будет манипулировать каждым выводом в регистрах, к которым мы его применяем. До этого я немного сдвинулся, используя это:

 '1<<0' 

Это привело к битовой маске 0x01, защищающей верхние семь битов от изменения во время манипуляций с регистром.

Заставьте светодиоды делать что-нибудь интересное (m168_led_effects)

Теперь я собираюсь сделать большой шаг вперед в сложности C-кода. Но я предлагаю вам самостоятельно разработать три различных типа светодиодных эффектов:

• Двоичный счетчик, который считает 1 бит в секунду
• Мигалка, которая попеременно зажигает каждый второй светодиод
• Сканер Ларсона (простой, не требует ШИМ)

Вы найдете мой пример кода в каталоге m168_led_effects. Вот некоторые из новых вещей, которые я использую в своем коде:

Определения: Я использую определения для общих настроек и для контактов ввода-вывода, портов и регистров направления. Это константы, которые компилятор заменит соответствующими значениями, но они значительно облегчат вашу работу. Если вы пройдёте большую часть проекта и поймёте, что вам нужно изменить часть аппаратного обеспечения, это упростит вам задачу. Нужно перейти с порта D на порт C? Нет проблем, измените #define, и остальная часть кода по-прежнему будет работать

Задержка: В AVR libc есть хорошая утилита задержки, называемая delay. h. Вы можете видеть, что я включил его в начало исходного файла, а также написал функцию с именем delay_ms(). Это умеренно точный способ отметить течение времени. Недостатком этого является то, что вы буквально тратите время, когда процессор может заниматься другими делами. Тем не менее, это просто, и если вы новичок в микроконтроллерах, вы, вероятно, поначалу часто будете использовать это.

В этой версии кода также примечательно то, что я использую функции для упрощения MAIN. Мне нравится делать это, когда я могу сделать программу более читабельной. Если вы используете описательные имена функций, другим будет легко увидеть, как работает прошивка, просто взглянув на main. Вот почему я так много комментирую свой код. Не только для других, но и для того, чтобы я мог быстро прочитать ее, если вернусь к ней позже и не вспомню, для чего изначально написал программу.

Прежде чем мы продолжим, вот краткий обзор того, как я решил три задачи:

• При отображении двоичного счетчика с частотой 1 Гц я просто запускаю Таймер 2 так же, как я делал это для мигающего светодиода во второй части руководства. Каждый раз, когда он срабатывает, я не переключаю контакты, а устанавливаю для всего порта значение 8-битной переменной, одновременно увеличивая его. ++binary_counter увеличивает это значение непосредственно перед установкой порта D. Крайне важно, чтобы это значение было глобальной переменной с ключевым словом volatile, поскольку оно изменяется как ISR, так и в основном цикле. Если вы не сделаете его изменчивым, компилятор может оптимизировать код таким образом, что это нарушит или нарушит предполагаемую функциональность.
• Создание альтернативной мигалки очень похоже на переключение одного светодиода. Я настроил эффект, создав экземпляр переменной, где каждый второй бит равен 1. При использовании оператора исключающего ИЛИ (XOR) для этого значения все биты будут инвертированы. Я мог бы настроить прерывание с более короткой задержкой, чем прерывание в 1 Гц, чтобы позаботиться об этом, но вместо этого в целях обучения я использовал задержку.
• Сканер Ларсона — классическое чудо. Основная функция состоит в том, чтобы зажечь один светодиод и перемещать его вперед и назад. Для этого я просто создал цикл для сдвига битов, ожидая после каждого изменения. Как только загорится светодиод в конце, программа выйдет из цикла и войдет в другой, чтобы сдвинуть биты в другую сторону. То же самое можно было бы сделать с помощью переменной, которая отслеживает, в каком направлении движется светодиод, проверяя каждую итерацию.

Когда вы прочитали и поняли, как работает этот код, пришло время запустить кнопку.

Заставьте кнопку что-то делать (m168_led_button)

Мы принесли кнопку на вечеринку, давайте изменим наши светодиодные эффекты, чтобы кнопка использовалась для переключения между тремя возможностями. Если вы никогда раньше не писали код для кнопки ввода, у вас мало шансов, что вы сможете сделать это самостоятельно, поэтому откройте код в папке m168_led_button и давайте пройдемся по нему.

Отказ: Кнопки часто регистрируют более одного нажатия, если не обрабатываются правильно, этот процесс называется устранением дребезга. Для этого есть аппаратное исправление, но вы можете узнать об этом в свободное время. Недавно я собрал пост, полный различных кодов для устранения отказов, но тот, который я почти всегда использую, основан на коде [Peter Dannegger]. Он состоит из нескольких частей:

• Код для запуска таймера с прерыванием переполнения
• ISR для обслуживания переполнения таймера, сброса таймера для 10-миллисекундных прерываний и опроса вывода кнопки.
• Битовая маска и определения контактов, которые определяют, как кнопки подключены
• Функция, используемая для проверки того, было ли зарегистрировано нажатие кнопки
• Код для проверки этой функции и действия при нажатии кнопки.

Волшебство кроется в коде устранения дребезга ISR. Он переворачивает биты в двоичном счетчике, чтобы зарегистрировать четыре последовательных показания нажатия кнопки в общей сложности 40 мс. Это сигнализирует о законном нажатии кнопки, и когда вызывается функция get_key_press, она возвращает заполненную маску клавиши. Чтобы помочь понять, как работает этот код устранения дребезга, я включил пример кода, который называется button_debounce. Он был сокращен, чтобы включать только код, используемый для устранения дребезга. Нажатие кнопки переключает светодиоды.

Во время настройки оборудования я говорил об использовании внутренних подтягивающих резисторов. Я должен не забыть установить их в начале программы, иначе входной контакт будет плавающим. В таблице данных об этом говорится на странице 71. Когда контакт настроен на ввод с использованием регистра направления данных, запись высокого значения в бит порта для этого контакта активирует подтягивающий резистор. Оттуда текущий статус вывода можно получить из соответствующего регистра вывода. Обратите внимание, что ISR, используемый для устранения дребезга, читает KEY_PIN, который определен как регистр PINC в начале исходного кода. Вам не нужно читать регистр Pin, потому что ISR делает это за вас.

Моя реализация подавления дребезга кнопок в коде m168_led_button очень хороша, но мое использование кнопки — это хак. Я должен был использовать конечный автомат и избавиться от функций задержки в коде. Для простоты я просто засорял вызовы get_key_press по всему коду всякий раз, когда я зацикливал программу. Я использовал обнаружение нажатия клавиши, чтобы вернуться к главному из функции, в которой застряла программа.

Разберите это по частям, напишите простой код, который вы понимаете, и постепенно вы создадите базу знаний, необходимую для понимания этого кода в целом.

Создание чего-то полезного (m168_bike_light)

Я хотел закончить раздел написания кода полезным приложением для нашего тестового железа. Вот, велосипедный задний фонарь. У него есть кнопка для прокрутки нескольких различных шаблонов красного света, и он использует спящий режим для отключения светодиодов и экономии заряда батареи.

Я изменил поток программы, чтобы использовать конечный автомат. Это что-то вроде жонглирования. Я использую прерывание для установки флага под названием «таймер». Основной цикл постоянно опрашивает этот флаг, а также кнопку и действует соответствующим образом. Всякий раз, когда этот флаг установлен, выполняется следующий шаг светодиодного эффекта.

В этом примере также используется спящий режим. Одно замечание: в спящем режиме чип почти не потребляет ток, экономя заряд батареи. Но линейный регулятор мощности все равно сгорает как сумасшедший. Чтобы это было полезно, код должен быть перенесен на чип, работающий при низком напряжении. Например, вы можете использовать крошечную 13 и две батарейки АА без регулятора. Потребуется внести коррективы для меньшего количества контактов и скорректировать значения резисторов светодиодов, но это несложные изменения. Взгляните на код в папке m168_bike_light. Комментарии и ваши с трудом заработанные знания AVR помогут вам понять, как это работает. Удачи!

Теперь я перейду к обсуждению одной из наиболее важных частей этих микроконтроллеров:

Биты предохранителей AVR

Биты предохранителей представляют собой набор регистров, управляющих некоторыми основными функциями линейки микросхем AVR. Вы можете думать о них как о другом типе памяти, запрограммированной отдельно от кода, который вы хотите выполнить.

Прочтите техническое описание

Фьюз-биты для ATmega168 рассматриваются, начиная со страницы 285 технического описания. Вы должны тщательно ознакомиться с этой информацией. Неправильное программирование этих регистров может сделать ваш чип бесполезным, если у вас нет программатора, способного к программированию высокого напряжения (HVP).

На нашем чипе есть три регистра фьюз-битов: расширенный фьюз-байт, старший фьюз-байт и младший фьюз-байт. Все они используют обратную логику, то есть «1» означает, что соответствующая функция НЕ выбрана. Я начинаю каждый проект с этими регистрами, установленными на заводские значения по умолчанию, информацию, которую я храню в текстовом файле с заводскими значениями предохранителей по умолчанию для всех микросхем, с которыми я работаю. В начале каждого проекта я пытаюсь поговорить с чипом, используя опцию «-v» AVRdude, чтобы убедиться, что программатор и чип работают правильно, чтобы сэкономить время на последующей отладке. Вот значения по умолчанию для ATmega168:

• излияние: 0b11111111 (0xFF)
• hпредохранитель: 0b11011111 (0xDF)
• lfuse: 0b01100010 (0x62)

Я коснусь большинства этих функций в следующем разделе. Но особую озабоченность вызывают биты, которые выбирают источник синхронизации, и бит отключения сброса. Если вы отключите контакт сброса случайно или для того, чтобы использовать его в качестве контакта ввода-вывода, вам нужно будет использовать HVP или debugWire, чтобы снова использовать программирование ISP. Если контакты синхронизации изменены, вам потребуется соответствующий внешний сигнал синхронизации или HVP по той же причине.

Вы можете запрограммировать фьюз-биты с помощью AVRdude. Собственно, в документации есть пример. Эта команда вернет предохранители к заводским настройкам:

 avrdude -c dragon_isp -P usb -p m168 -U efuse:w:0xff:m -U hfuse:w:0xdf:m -U lfuse:w:0x62:m 

Периферийные устройства AVR (краткий обзор)

Проведите краткий обзор функций, доступных на этом чипе. Это будет быстро, но у вас уже есть основные навыки, которые вам нужны. Просто прочитайте техническое описание и с помощью Интернета соедините остальные точки.

Память EEPROM

Большинство (если не все) микросхем AVR поставляются с электронно стираемой программируемой постоянной памятью. Это постоянная память, в которой хранятся данные между сбросами и при отсутствии питания на микросхеме. Именно здесь регистраторы данных хранят информацию и часто содержат такие вещи, как текстовые строки, данные шрифтов и т. д. AVR-GCC сгенерирует файл .EEP во время компиляции с любыми данными EEPROM, которые вы используете в своих программах. Это необходимо запрограммировать в чип отдельно от флэш-данных.

Таймеры (обычные и сторожевые)

Таймеры — это лучшее место с точки зрения функциональности. Они выходят далеко за рамки простого измерения времени и могут использоваться для вывода микросхемы из спящего режима, для генерации частот широтно-импульсной модуляции и многого другого. Некоторые чипы имеют асинхронные таймеры, такие как Timer/Counter 2 на ATmega168, которые могут использовать внешний тактовый сигнал отдельно от других таймеров.

Не упустите также сторожевой таймер. Эти таймеры могут сэкономить деньги и даже жизни. Это аппаратный таймер, активируемый через фьюз-биты, которые сбрасывают микроконтроллер, если он не обрабатывается программно. Почему вы хотите это сделать? Потому что никто не пишет идеальный код. При использовании сторожевого таймера вы часто сбрасываете его счетчик во время успешного выполнения кода. Таким образом, если ваш код когда-либо зависнет или попадет в цикл, сторожевой таймер автоматически перезагрузит устройство, избавив вас от привязки, вызванной программным обеспечением. Посмотрите, что [Джек Ганссле] говорит о них.

Счетчик реального времени

Выше я упоминал, что Таймер/Счетчик 2 может работать асинхронно с остальными таймерами/счетчиками. Почему это ценно? Одно из применений — счетчик реального времени (RTC). Это работает в сочетании с часовым кристаллом для отслеживания времени и даты.

Аппаратная ШИМ

Продолжая тему таймера/счетчика, эти микросхемы имеют аппаратную широтно-импульсную модуляцию. ШИМ генерирует сигнал между 0 В и VCC, часто включая и выключая выходной контакт. Используемая частота и рабочий цикл (соотношение высокого и низкого уровня за один период) устанавливаются в регистрах, и вам не нужно думать об этом снова, пока вы не захотите их изменить. Это полезно для множества вещей, таких как затемнение светодиода, управление серводвигателем или создание звука на пьезоэлементе.

АЦП

Если вы хотите измерить аналоговое значение, вам нужен аналого-цифровой преобразователь. Большинство микросхем AVR имеют несколько из них с разной степенью точности. Это позволяет вам делать такие вещи, как измерение уровня освещенности с помощью фоторезистора и считывание значения потенциометра (используя его как ручку настройки).

USART

ATmega168 имеет универсальный синхронный и асинхронный последовательный приемник и передатчик, которые позволяют обмениваться данными разными способами. Это включает в себя последовательную связь, такую ​​​​как USB (с использованием стека V-USB), а также стандарты связи между микросхемами, такие как SPI, I2C и TWI.

SPI

Семейство AVR часто включает в свое оборудование протоколы связи шины последовательного периферийного интерфейса. USART на ATmega168 предлагает функции основного SPI, используемые для управления другими микросхемами, которые также используют протокол, через три соединения; два для данных один для часов.

I2C/TWI

USART также предлагает аппаратные функции I2C и двухпроводного интерфейса. Как и SPI, это распространенные протоколы между чипами, но они используют только два провода; один для данных, а другой для тактового сигнала.

Аналоговый компаратор

Аналоговый компаратор использует два входных контакта для сравнения аналоговых сигналов. Основываясь на их соотношении, микросхема может быть настроена на срабатывание прерываний, если одно из них меняет значение по сравнению с другим. Два входа могут быть сопоставлены с любым выводом АЦП, но одновременно можно сравнивать только два значения. Я никогда не использовал эту функцию, и я основываю это описание исключительно на том, что я прочитал в техническом описании. Извини!

Биты блокировки

Любой код, который вы записываете в эти чипы, может быть прочитан и сохранен (хотя то, что возвращается, является машинным кодом, код C, который мы писали, никогда не может быть идеально воспроизведен из того, что вы получаете от чип). Затем его можно использовать для программирования других идентичных чипов. Но есть функция, называемая битами блокировки, которая может защитить этот код. После установки чип не может быть прочитан, и в зависимости от того, какие биты установлены, его нельзя будет перепрограммировать. То есть до тех пор, пока чип не будет стерт, что сбрасывает эти биты блокировки.

JTAG, debugWire и программирование высокого напряжения

В этом руководстве мы использовали системное программирование, но есть несколько других способов программирования микросхем AVR. JTAG — это стандартный интерфейс аппаратной отладки (и программирования), который есть у некоторых микросхем, но не у ATmega168. Многие из этих микросхем могут использовать протокол debugWire для программирования и отладки, используя только один провод, соединяющийся с выводом сброса. Протоколы JTAG и debugWire настраиваются с использованием фьюз-битов.

Высоковольтное программирование используется для спасения чипов, до которых невозможно добраться другими методами программирования. Существует два вида: параллельное программирование высокого напряжения, как в ATmega168, или последовательное программирование высокого напряжения, которое используют микросхемы с малым числом выводов. Если вы отключите контакт Reset или включите debugWire, или неправильно установите источник тактового сигнала в настройках фьюза, HVPP или HVSP должны сбросить фьюзы и спасти «замурованную» микросхему.