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Raspberry Pi

Raspberry Pi – Eigenbau Pegelwandler für serielle Kommunikation RS232 3,3Volt zu 5Volt TTL für AVR Mikrocontroller

Da mir der unter Raspberry Pi – Serielle Schnittstelle (RS232) nutzen vorgestellte Aufbau zu sperrig war, habe ich ein wenig gesucht, ob sich nicht ein Pegelwandler zusammen löten lässt, der direkt zwischen GPIO der Pi und RX / TX Pins des Mikrocontrollers hängt.

Unter http://www.elektronik-kompendium.de/sites/praxis/bausatz_pegelwandler-mit-transistoren.htm fand ich eine brauchbare Schaltung mit Transistoren und Widerständen, die ich so ähnlich in der Werkzeugkiste hatte.

Die folgenden Bilder zeigen meinen Schaltplan und den Testaufbau.

Der erste Test funktionierte einwandfrei sowohl in die Richtung Pi als auch in Richtung AVR Mikrocontroller.

Eigenbau_Pegelwandler_2Eigenbau_PegelwandlerSchaltplan_Pegelwandler_Raspberry_Pi_TTLEigenbau_Pegelwandler_3

Das dritte Bild zeigt den verwendeten Schaltplan und das vierte Bild den Aufbau auf Lochrasterplatine.

Jetzt kann ich mein Testboard und die Pi über normale Jumper Kabel verbinden, ohne diverse Zusatzplatinen herum hängen zu haben.

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ATMega8

ATMega8 – Registerinhalte auf dem Mikrocontroller über serielle Schnittstelle steuern

Pollin_Board_klein
Wie im Beispiel Hello World über serielle Schnittstelle senden und im Beispiel LED’s des Pollin Evaluationboards über die serielle Schnittstelle steuern dargestellt, ist es recht einfach möglich Buchstaben oder Bytes zu einem PC zu übertragen und auch anders herum vom PC aus Schaltzustände zu verändern.
Die neue Herausforderung ist es nun Registerinhalte via serieller Schnittstelle zu füllen und Diese wieder auszulesen.

Gedacht ist die Übung als Vorbereitung für eine interne Systemuhr auf dem ATMega8, die von einem PC oder z.B. auch der Raspberry Pi gestellt und abgelesen werden kann.

PollinBoard_ATMega8_Registerinhalte_per_UART_steuern_und_ausgeben_Ablaufplan_VSWie im Ablaufplan (Bild links) dargestellt, habe ich das Programm so strukturiert, dass

  • im Hauptprogramm die Variablen initialisiert werden und der Interrupt sobald ein Byte über RX/UART empfangen wird, aktiviert ist
  • Das Unterprogramm IncommingByte entscheidet, ob es sich um ein Aktives, oder Neues Unterprogramm handelt und ruft ein weiteres Unterprogramm FunctionCall auf, was an das aktive oder gewählte Unterprogramm weiterleitet.
  • Das Unterprogramm StelleUhr, wird durch das Senden eines Bytes mit dem Inhalt 1 aufgerufen und erwartet das danach 3 weitere Bytes als Inhalt für die Register Stunde, Minute und Sekunde via RX/UART übergeben werden. Diese werden in den Registern gespeichert.
  • Das Unterprogramm Sende Uhrzeit, wird mit einem Byte mit Inhalt 2 aufgerufen und sendet 3 Byte mit den Inhalten Stunde, Minute und Sekunde zurück an den PC.

Der hier abgebildete Assemblercode ist mit vielen Kommentaren versehen.

Quellcode des Assemblerprogramms:

; avrdude -p m8 -c stk500v2 -P /dev/ttyACM0 -U flash:w:Registerinhalte_via_UART_steuern_und_ausgeben.hex
; 13.9.2013 Das Programm soll Registerinhalte per serielle Datenübertragung manipulieren können und diese auch wieder ausgeben
.NOLIST
;.INCLUDE "/home/henry/Dokumente/Mikrocontroller/AVR-Assembler/AVR_Definitionsfiles/m8def.inc"
.INCLUDE "m8def.inc"
.LIST
;
.def Sekunde                = R2
.def Minute                 = R3
.def Stunde                 = R4
;--------------------------------
.def temp                   = R16               ; Register 16 der Variable temp zuweisen 
.def ByteNummer             = R17               ; Enthält die Nummer des aktuell übertragenen Bytes innerhalb eine Unterprogramms
.def aktivesUnterprogramm   = R19               ; Enthält die numerische ID des aktuell aktiven Unterprogamms
.def EmpfRXByte             = R20               ; Enthält das zuletzt via. UART empfangene Byte 
 
.equ F_CPU = 16000000                           ; Systemtakt in Hz
.equ BAUD  = 9600                               ; Baudrate
 
; Berechnungen
.equ UBRR_VAL   = ((F_CPU+BAUD*8)/(BAUD*16)-1)  ; clever runden
.equ BAUD_REAL  = (F_CPU/(16*(UBRR_VAL+1)))     ; Reale Baudrate
.equ BAUD_ERROR = ((BAUD_REAL*1000)/BAUD-1000)  ; Fehler in Promille
 
.if ((BAUD_ERROR>10) || (BAUD_ERROR<-10))       ; max. +/-10 Promille Fehler
  .error "Systematischer Fehler der Baudrate grösser 1 Prozent und damit zu hoch!"
.endif
 
; Startvektoren 
.org 0x00
    rjmp main
.org URXCaddr                                   ; Interruptvektor für UART-Empfang
    rjmp IncommingByte
 
; --------------------------------Hauptprogramm--------------------------------------
main:
 
    ; Stackpointer initialisieren
    ldi     temp, HIGH(RAMEND)
    out     SPH, temp
    ldi     temp, LOW(RAMEND)
    out     SPL, temp
 
    ; Baudrate einstellen
    ldi     temp, HIGH(UBRR_VAL)
    out     UBRRH, temp
    ldi     temp, LOW(UBRR_VAL)
    out     UBRRL, temp
 
    ; Frame-Format: 8 Bit
    ldi     temp, (1<<URSEL)|(1<<UCSZ1)|(1<<UCSZ0)     out     UCSRC, temp     sbi     UCSRB, RXCIE                        ; Interrupt bei Empfang     sbi     UCSRB, RXEN                         ; RX (Empfang) aktivieren          sei                                         ; Interrupts global aktivieren loop:     rjmp    loop                                ; Endlosschleife / idle mode ; ---------------------------ENDE Hauptprogramm-------------------------------------- ; ---------------------------IncommingByte------------------------------------------- ; Interruptroutine: wird ausgeführt sobald ein Byte über das UART empfangen wurde IncommingByte:     in      EmpfRXByte, UDR                     ; empfangenes Byte lesen,                                                 ; dadurch wird auch der Interrupt gelöscht     cpi     aktivesUnterprogramm, 1             ; vergleich aktivesUnterprogramm mit 1     brge    UPAufruf                            ; ist aktivesUnterprogramm > 0, springe zu UPAufruf
    mov     aktivesUnterprogramm, EmpfRXByte    ; kopiere EmpfRXByte in aktivesUnterprogramm
    clr     ByteNummer                          ; setze ByteNummer aud 0
 
UPAufruf:
    rcall   FunctionCall                        ; rufe Unterprogramm FunctionCall auf
EndIncommingByte:
    reti                                        ; Interrupt beenden
; ----------------------Ende-IncommingByte-------------------------------------------
 
; ---------------------------FunctionCall--------------------------------------------
; Abfrage aktivesUnterprogramm und Aufruf der entsprechenden Unterprogramme
FunctionCall:
    cpi     aktivesUnterprogramm, 1
    breq    Byte1                               ; Wenn eine 1 übertragen wurde zu Byte1 springen 
    cpi     aktivesUnterprogramm, 2
    breq    Byte2                               ; Wenn eine 2 übertragen wurde zu Byte2 springen 
    rjmp    EndFunctionCall                     ; zum Unterprogramm - Ende (Es wurde kein Wert der einem gültigem Unterprogarmm entspricht übertragen.)
 
Byte1:
    rcall   StelleUhr                           ; StelleUhr aufrufen
    rjmp    EndFunctionCall                     ; zum Unterprogramm - Ende
Byte2:
    rcall   SendeUhrzeit                        ; SendeUhrzeit aufrufen
    rjmp    EndFunctionCall                     ; zum Unterprogramm - Ende
EndFunctionCall:
    ret                                         ; Ende - zurück springen
; ----------------------Ende-FunctionCall--------------------------------------------
 
; ---------------------------StelleUhr-----------------------------------------------
StelleUhr:
    cpi     ByteNummer, 1                       ; vergleich ByteNummer mit 1
    breq    StelleSekunde                       ; ist ByteNummer = 1, springe zu StelleSekunde
 
    cpi     ByteNummer, 2                       ; vergleich ByteNummer mit 2
    breq    StelleMinute                        ; ist ByteNummer = 2, springe zu StelleMinute
 
    cpi     ByteNummer, 3                       ; vergleich ByteNummer mit 3
    breq    StelleStunde                        ; ist ByteNummer = 3, springe zu StelleStunde
 
    rjmp    ErhoeheByteNummer                   ; springe zu ErhoeheByteNummer
 
StelleSekunde:
    mov     Sekunde, EmpfRXByte                 ; Kopiere EmpfRXByte in Sekunde
    rjmp    ErhoeheByteNummer                   ; spinge zu ErhoeheByteNummer
 
StelleMinute:
    mov     Minute, EmpfRXByte                  ; Kopiere EmpfRXByte in Minute
    rjmp    ErhoeheByteNummer                   ; spinge zu ErhoeheByteNummer
 
StelleStunde:
    mov     Stunde, EmpfRXByte                  ; Kopiere EmpfRXByte in Stunde
    clr     aktivesUnterprogramm                ; setze aktivesUnterprogramm auf Null, wir sind fertig mit Uhr stellen :-)
    rjmp    EndStelleUhr                        ; spinge zu EndStelleUhr
 
ErhoeheByteNummer:
    inc     ByteNummer                          ; erhöhe ByteNummer um 1
EndStelleUhr:
    ret                                         ; Ende - zurück springen
; ----------------------Ende-StelleUhr-----------------------------------------------
 
; ---------------------------SendeUhrzeit--------------------------------------------
SendeUhrzeit:
    cbi     UCSRB, RXEN                         ; RX (Empfang) deaktivieren
    sbi     UCSRB, TXEN                         ; TX (Senden) aktivieren
 
Sekunde_wait:
    sbis    UCSRA,UDRE                          ; Warten bis UDR für das nächste Byte bereit ist
    rjmp    Sekunde_wait                        ; Springe zurück zu Sekunde_wait, solange UDR noch nicht bereit ist
    out     UDR, Sekunde                        ; sende das Byte Sekunde via UART
 
Minute_wait:
    sbis    UCSRA,UDRE                          ; Warten bis UDR für das nächste Byte bereit ist
    rjmp    Minute_wait                         ; Springe zurück zu Minute_wait, solange UDR noch nicht bereit ist
    out     UDR, Minute                         ; sende das Byte Minute via UART
 
Stunde_wait:
    sbis    UCSRA,UDRE                          ; Warten bis UDR für das nächste Byte bereit ist
    rjmp    Stunde_wait                         ; Springe zurück zu Stunde_wait, solange UDR noch nicht bereit ist
    out     UDR, Stunde                         ; sebnde das Byte Stunde via UART
 
    cbi     UCSRB, TXEN                         ; TX (Senden) deaktivieren
    sbi     UCSRB, RXEN                         ; RX (Empfang) aktivieren
    clr     aktivesUnterprogramm                ; setze aktivesUnterprogramm auf Null, wir sind fertig mit Uhrzeit ausgeben :-)
EndSendeUhrzeit:
    ret                                         ; Ende - zurück springen
; ----------------------Ende-SendeUhrzeit--------------------------------------------

 

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ATMega8

ATMega8 – LED’s des Pollin Evaluationboards über die serielle Schnittstelle steuern

Pollin_Board_kleinRS232_VS
Das Prinzip der seriellen Schnittstelle (RS232), wie Sie früher an nahezu jedem PC zu finden war ist nach wie vor aktuell.
Für den PC sind RS232 zu USB Adapter verfügbar und auf der Mikrocontroller – Seite lässt sich z.B. ein Bluetooth zu Serial Adapter einsetzen, womit ganz auf die Kabel verzichtet werden kann und die Kommunikation auch jedes Smartphone übernehmen kann.

In diesem Beispiel soll ein Byte vom PC an das Evaluationboard gesendet werden.
Sobald Dieses über UART empfangen wird, beginnt die Prüfung des übertragenen Bytes.
Ist der Wert = 1, soll die LED1 eingeschaltet werden, bei 2 soll die LED1 ausgeschaltet werden.
Bei 3 soll die LED2 eingeschaltet werden und bei 4 soll die LED2 ausgeschaltet werden.
Werden andere Inhalte empfangen, sollen keine Aktionen ausgelöst werden.
Um Bytes über die serielle Schnittstelle zu übertragen, gibt es mehrere Möglichkeiten.
Unter Linux nutze ich Cutecom, unter Windows geht Putty.
Es gibt aber auch noch viele andere Programme. Auch ein entsprechendes Script ist für diesen Zweck schnell geschrieben.

PollinBoard_ATMega8_LEDS_per_UART_steuern_Ablaufplan_VSWie im Ablaufplan Links zu erkennen, ist dieses Beispiel ein wenig komplexer als die vorherigen beiden Posts zum Evaluationsboard (LED 1 und 2 über Taster T1 und T2 schalten und Hello World über serielle Schnittstelle senden).
Dennoch lässt sich der Code sehr gut in Assembler abbilden.
Kein Grund hier C einsetzen zu müssen oder gar ein Embedded Linux System o.ä.

Der hier abgebildete Assemblercode ist mit vielen Kommentaren versehen.

Quellcode des Assemblerprogramms:

; avrdude -p m8 -c stk500v2 -P /dev/ttyACM0 -U flash:w:LEDs_via_UART_schalten.hex
; 31.8.2013 Das Programm soll über UART empfangene Bytes auswerten und wenn ein Zahlenwert 
; zwischen 1 und 4 empfangen wurde die LED1/2 folgendermßen schalten
; 1 - LED1 an
; 2 - LED1 aus
; 3 - LED2 an
; 4 - LED2 aus
; Der UART Receive Teil des Programms ist in Teilen aus 
; http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Tutorial:_UART#Empfangen_von_Zeichen_per_Interrupt
; übernommen. Dort gibt es noch viel weitere Infos und Tipps
.NOLIST
;.INCLUDE "/home/henry/Dokumente/Mikrocontroller/AVR-Assembler/AVR_Definitionsfiles/m8def.inc"
.INCLUDE "m8def.inc"
.LIST
;
.def temp   = R16                               ; Register 16 der Variable temp zuweisen 
.def RXByte = R17                               ; Register 17 der Variable RXByte zuweisen
 
.equ F_CPU = 16000000                           ; Systemtakt in Hz
.equ BAUD  = 9600                               ; Baudrate
 
.equ LED1       = PD5                           ; Pin LED1
.equ LED2       = PD6                           ; Pin LED2
 
 
; Berechnungen
.equ UBRR_VAL   = ((F_CPU+BAUD*8)/(BAUD*16)-1)  ; clever runden
.equ BAUD_REAL  = (F_CPU/(16*(UBRR_VAL+1)))     ; Reale Baudrate
.equ BAUD_ERROR = ((BAUD_REAL*1000)/BAUD-1000)  ; Fehler in Promille
 
.if ((BAUD_ERROR>10) || (BAUD_ERROR<-10))       ; max. +/-10 Promille Fehler
  .error "Systematischer Fehler der Baudrate grösser 1 Prozent und damit zu hoch!"
.endif
 
; Startvektoren 
.org 0x00
    rjmp main
.org URXCaddr                                   ; Interruptvektor für UART-Empfang
    rjmp IncommingByte
 
; --------------------------------Hauptprogramm--------------------------------------
main:
 
    ; Stackpointer initialisieren
    ldi     temp, HIGH(RAMEND)
    out     SPH, temp
    ldi     temp, LOW(RAMEND)
    out     SPL, temp
 
    ; Baudrate einstellen
    ldi     temp, HIGH(UBRR_VAL)
    out     UBRRH, temp
    ldi     temp, LOW(UBRR_VAL)
    out     UBRRL, temp
 
    ldi     temp, (1<<URSEL)|(1<<UCSZ1)|(1<<UCSZ0)
    out     UCSRC, temp
 
    sbi     UCSRB, RXCIE                    ; Interrupt bei Empfang
    sbi     UCSRB, RXEN                     ; RX (Empfang) aktivieren
 
    ; Port D, LED Pins auf Ausgang und Taster Pins auf Eingang schalten
    ldi     temp, (1<<LED1) | (1<<LED2)                         
    out     DDRD, temp                      ; LED1/2 Pollin Evaluationsboard ,, PD5/6 auf Ausgang schalten  
 
    sei                                     ; Interrupts global aktivieren    
 
loop:
    rjmp    loop                            ; Endlosschleife / idle mode
 
; ---------------------------ENDE Hauptprogramm--------------------------------------
 
; ---------------------------IncommingByte-------------------------------------------
; Interruptroutine: wird ausgeführt sobald ein Byte über das UART empfangen wurde
IncommingByte:
    in      RXByte, UDR                     ; empfangenes Byte lesen,
                                            ; dadurch wird auch der Interrupt gelöscht
; Abfrage des Byte Inhaltes und aufruf der entsprechenden Unterprogramme zum schalten der LED's
    cpi     RXByte, 1
    breq    Byte1                           ; Wenn eine 1 übertragen wurde zu Byte1 springen 
    cpi     RXByte, 2
    breq    Byte2                           ; Wenn eine 2 übertragen wurde zu Byte2 springen 
    cpi     RXByte, 3
    breq    Byte3                           ; Wenn eine 3 übertragen wurde zu Byte3 springen 
    cpi     RXByte, 4
    breq    Byte4                           ; Wenn eine 4 übertragen wurde zu Byte4 springen 
    rjmp    EndIncommingByte                ; zum Unterprogramm - Ende (Es wurde kein Wert zwischen 1 und 4 übertragen.)
 
Byte1:
    rcall   LED1Ein                         ; LED1Ein aufrufen
    rjmp    EndIncommingByte                ; zum Unterprogramm - Ende
Byte2:
    rcall   LED1Aus                         ; LED1Aus aufrufen
    rjmp    EndIncommingByte                ; zum Unterprogramm - Ende
Byte3:
    rcall   LED2Ein                         ; LED2Ein aufrufen
    rjmp    EndIncommingByte                ; zum Unterprogramm - Ende
Byte4:
    rcall   LED2Aus                         ; LED2Aus aufrufen
    rjmp    EndIncommingByte                ; zum Unterprogramm - Ende
 
EndIncommingByte:
    reti                                    ; Interrupt beenden
; ----------------------Ende-IncommingByte-------------------------------------------
; ----------------------Die 4 Unterprogramme zum LED's schalten----------------------
LED1Ein:
    sbi     PORTD, LED1                     ; Setze das LED1 Bit in PORTD
    ret
 
LED1Aus:
    cbi     PORTD, LED1                     ; Lösche das LED1 Bit in PORTD
    ret
 
LED2Ein:
    sbi     PORTD, LED2                     ; Setze das LED2 Bit in PORTD
    ret
 
LED2Aus:
    cbi     PORTD, LED2                     ; Lösche das LED2 Bit in PORTD
    ret
; -----------------Ende-Die 4 Unterprogramme zum LED's schalten----------------------

 

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ATMega8

ATMega8 – Hello World über serielle Schnittstelle senden


Pollin_Board_kleinDas Pollin Evaluations – Board ist mit einer seriellen RS232 Schnittstelle ausgestattet, was einen einfachen zum Datenaustausch mit einem PC ermöglicht.

RS232_VS
PollinBoard_ATMega8_HelloWorld_per_UART_Beispiel_VS
PollinBoard_ATMega8_HelloWorld_per_UART_Beispiel_Ablaufplan_VS

Die folgenden Ausführungen bauen auf das Beispiel ‘mit Taster T1/2 die LED1/2 ansteuern‘ auf.

Ziel ist es ein ‘Hello World’ an die serielle Schnittstelle zu senden, sobald der Taster T1 gedrückt wurde.
Die im Assemblerprogramm anzusteuernden Ports und Pins sind aus der Grafik auf der rechten Seite ersichtlich.
Auch dieses Beispiel habe ich so ähnlich aus dem AVR Tutorial von Mikrocontroller.net entnommen und auf die Gegebenheiten des Pollin Boards angepasst.

Der hier abgebildete Assemblercode ist mit vielen Kommentaren versehen.

Quellcode des Assemblerprogramms:

; avrdude -p m8 -c stk500v2 -P /dev/ttyACM0 -U flash:w:HelloWorld_via_UART.hex
; 5.8.2013 Das Programm soll die Worte 'Hello World' via. UART ausgeben, sobald der Taster1 gedrückt wurde
; Das Programm ist zum grossen Teil aus 
; http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Tutorial:_UART#Senden_von_Zeichen
; übernommen. Dort gibt es noch viel weitere Infos und Tipps
.NOLIST
;.INCLUDE "/home/henry/Dokumente/Mikrocontroller/AVR-Assembler/AVR_Definitionsfiles/m8def.inc"
.INCLUDE "m8def.inc"
.LIST
;
.def temp       = R16
 
.equ F_CPU      = 16000000                      ; Systemtakt in Hz
.equ BAUD       = 9600	                        ; Baudrate
 
.equ Taster1 	= PD2
 
; Berechnungen
.equ UBRR_VAL   = ((F_CPU+BAUD*8)/(BAUD*16)-1)  ; clever runden
.equ BAUD_REAL  = (F_CPU/(16*(UBRR_VAL+1)))     ; Reale Baudrate
.equ BAUD_ERROR = ((BAUD_REAL*1000)/BAUD-1000)  ; Fehler in Promille
 
.if ((BAUD_ERROR>10) || (BAUD_ERROR<-10))       ; max. +/-10 Promille Fehler
  .error "Systematischer Fehler der Baudrate grösser 1 Prozent und damit zu hoch!"
.endif
 
.org 0x00
        rjmp main
 
; Hauptprogramm
 
main:
 
; Stackpointer initialisieren
    ldi     temp, HIGH(RAMEND)
    out     SPH, temp
    ldi     temp, LOW(RAMEND)
    out     SPL, temp
 
; Baudrate einstellen
    ldi     temp, HIGH(UBRR_VAL)
    out     UBRRH, temp
    ldi     temp, LOW(UBRR_VAL)
    out     UBRRL, temp
 
; Frame-Format: 8 Bit
    ldi     temp, (1<<URSEL)|(1<<UCSZ1)|(1<<UCSZ0) 
    out     UCSRC, temp 
    sbi     UCSRB,TXEN                  	; TX aktivieren 
    sei                                         ; Interrupts global aktivieren Tastenabfrage: 
    sbic	PIND, Taster1 
    rcall 	SendHelloWorld			; Wenn Taster1 auf High (gedrückt), dann rufe SendHelloWorld auf 
    rjmp 	Tastenabfrage                   ; Endlosschleife 
SendHelloWorld:
T1entprellen:
    sbic	PIND, Taster1			; loope solange der Taster1 nicht wieder losgelassen wurde 
    rjmp 	T1entprellen 
    ldi		zl,low(my_HelloWorld*2)		; Z Pointer laden 
    ldi		zh,high(my_HelloWorld*2) 
    rcall	serout_string 
    ret   
; Ausgabe eines Strings aus dem Flash  serout_string: 
    lpm						; nächstes Byte aus dem Flash laden 
    and	        r0,r0				; = Null? 	     
    breq	serout_string_ende		; wenn ja, ->; Ende
serout_string_wait:
    sbis	UCSRA,UDRE			; Warten bis UDR für das nächste
						; Byte bereit ist
    rjmp	serout_string_wait
    out		UDR, r0
    adiw	zl:zh,1				; Zeiger erhöhen
    rjmp	serout_string			; nächstes Zeichen bearbeiten
serout_string_ende:
    ret	         				; zurück zum Hauptprogramm
 
my_HelloWorld:			.db "Hello World",10,0

 

Video, zur Demonstration

Im Video wird der serielle Port mittels eines Perl Scripts abgefragt.
Das geht natürlich auch mit Programmen wie Cutecom oder Putty.

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ATMega8

ATMega8 – LED 1 und 2 über Taster T1 und T2 schalten

Pollin_Board_kleinDie meisten elektronischen Geräte / Schaltungen / Projekte müssen in irgendeiner Form auf Eingaben reagieren.
Sei es wie hier dargestellt auch ‘nur’ auf einen Taster.
Das Pollin Board bietet mehrere Taster, LED’s, einen Piepser und weitere Hardware zum ansteuern.


In diesem Beispiel wird die LED1 und 2 über Taster 1 und 2 angesteuert.

Wie in der Grafik zu erkennen, sind alle LED’s und Taster mit dem PortD verbunden.
PollinBoard_ATMega8_Taster_LED_Beispiel_Vorschau

Für dieses Beispiel werden keine weiteren Bauteile rund um das Evaluationsboard benötigt.

Der hier abgebildete Assemblercode ist mit vielen Kommentaren versehen.
Ich habe den Source auf Grundlage dieser Beispiele von Mikrocontroller.net aufgebaut.

Quellcode des Assemblerprogramms:

; avrdude -p m8 -c stk500v2 -P /dev/ttyACM0 -U flash:w:LED1_und_2_mit_Taster1_und_2.hex
; 9.8.2013 Das Programm soll sobald der Taster1 gedrückt wurde, die LED1 an bzw. ausschalten und
; sobald der Taster2 gedrückt wurde, die LED2 an bzw. ausschalten
; Das Programm ist zum grossen Teil aus 
; http://www.mikrocontroller.net/articles/AVR-Tutorial:_IO-Grundlagen
; übernommen. Dort gibt es noch viel weitere Infos und Tipps
.NOLIST
;.INCLUDE "/home/henry/Dokumente/Mikrocontroller/AVR-Assembler/AVR_Definitionsfiles/m8def.inc"
.INCLUDE "m8def.inc"
.LIST
 
.def temp 	= R16
 
.equ Taster1 	= PD2
.equ Taster2 	= PD3
.equ LED1 	= PD5
.equ LED2 	= PD6
 
; Port D, LED Pins auf Ausgang und Taster Pins auf Eingang schalten
 
	ldi	temp, (1<<LED1) | (1<<LED2)							
	out	DDRD, temp					; LED1/2 Pollin Evaluationsboard ,, PD5/6 auf Ausgang schalten	
 
Tastenabfrage:
	sbic	PIND, Taster1
	rjmp 	LED1Schalten					; Wenn Taster1 auf High (gedrückt), dann rufe LED1Schalten
	sbic	PIND, Taster2
	rjmp 	LED2Schalten					; Wenn Taster2 auf High (gedrückt), dann rufe LED2Schalten
	rjmp	Tastenabfrage					; zurück zur Tastenabfrage
 
LED1Schalten:
T1entprellen:
	sbic	PIND, Taster1					; loope solange der Taster1 nicht wieder losgelassen wurde
	rjmp 	T1entprellen
	sbic	PORTD, LED1					; überspringe die nächste Instruktion, wenn die LED1 ausgeschaltet ist
	rjmp	LED1ausschalten
LED1einschalten:	
	sbi	PORTD, LED1					; Setze das LED1 Bit in PORTD
	rjmp	EndeLED1schalten				; springe zu EndeLED1schalten
LED1ausschalten:
	cbi	PORTD, LED1					; Lösche das LED1 Bit in PORTD
EndeLED1schalten:	 
	rjmp 	Tastenabfrage					; zurück zum Hauptprogramm
 
LED2Schalten:
T2entprellen:
	sbic	PIND, Taster2					; loope solange der Taster2 nicht wieder losgelassen wurde
	rjmp 	T2entprellen
	sbic	PORTD, LED2					; überspringe die nächste Instruktion, wenn die LED2 ausgeschaltet ist
	rjmp	LED2ausschalten
LED2einschalten:	
	sbi	PORTD, LED2					; Setze das LED2 Bit in PORTD
	rjmp	EndeLED2schalten				; springe zu EndeLED2schalten
LED2ausschalten:
	cbi	PORTD, LED2					; Lösche das LED2 Bit in PORTD
EndeLED2schalten:	 
	rjmp 	Tastenabfrage					; zurück zum Hauptprogramm

 

Video, zur Demonstration

 

Kategorien
Messen - Steuern - Regeln

002 – automatisierte Verbrauchsgenerierung und Messung

Intro:

Wie bereits im Artikel Manuelle Verbrauchsgenerierung und -Messung dargestellt, möchte ich die Menge der Energie, welche die kleine Solarzelle liefert beziffern können.

Die manuelle Messung hat sich als nicht praktikabel erwiesen. So ist es z.B. Voraussetzung vor Ort zu sein. Scheint die Sonne also stark wenn ich im Urlaub bin, schaltet der Laderegler ab und weg ist er, der Ertrag. Auch ein Grund, warum ich im sonnigen Halbjahr soviel verschenkt habe. Die bisher gemessene Leistung habe ich auf der Seite 10 Kilowattstunden in 2012 zusammengefasst.

Ein paar Bilder vom ‘Messgerät’ und dem Aufbau der Versuchsanlage:

Video:

Zielstellung:

  • Die Batterie soll immer einen gewissen Ladezustand halten, der für Aktivitäten wie Rasen trimmen oder andere diverse Elektrogeräte in der Garage benötigt wird.
  • Die Solarzellen sollen nicht leer laufen. Das heißt, dass alles was die Sonne bringt umgesetzt werden soll und wenn es auch erst einmal nur über die 26 Watt Glühlampe verbraucht wird.
  • Die Lampe soll dementsprechend ein- oder ausgeschaltet werden, um die überschüssige Energie zu verbrauchen
  • Die Anzahl der Minuten ( 10 Minutenintervalle), die die Lampe bereits eingeschaltet war soll via. Bluetooth auf dem Handy angezeigt werden.

Ablaufschema Der entsprechenden Logik:

Quellcode meines Assemblerprogramms:

;Pollin Board Stromverbrauchsgenerator und Messeinheit mit ATMega8
;Ausgabe via UART
.NOLIST
.INCLUDE "m8def.inc"
.LIST
;
; Henry Koch 5.8.2012
;
.def vierSekunden       = r1
.def Ladewert           = r2
.def IntervallCounter   = r3
;----------------------------
.def temp               = r16                   ; Register für kleinere Arbeiten
.def zeichen            = r17                   ; in diesem Register wird das Zeichen an die
                                                ; Ausgabefunktion übergeben
.def count              = r18
.def temp1              = r19
.def temp2              = r20
.def sync1              = r21
.def sync2              = r22
;
;.def messungen  = r23
.equ Schwellwert = 212                          ; 212 entspricht ca. 13,3 Volt bei meinem Spannungsteiler
.equ F_CPU = 4000000                            ; Systemtakt in Hz
.equ BAUD  = 9600                               ; Baudrate
;
; Berechnungen
.equ UBRR_VAL   = ((F_CPU+BAUD*8)/(BAUD*16)-1)  ; clever runden
.equ BAUD_REAL  = (F_CPU/(16*(UBRR_VAL+1)))     ; Reale Baudrate
.equ BAUD_ERROR = ((BAUD_REAL*1000)/BAUD-1000)  ; Fehler in Promille
;
.if ((BAUD_ERROR>10) || (BAUD_ERROR Ende
serout_string_wait:
    sbis    UCSRA,UDRE                          ; Warten bis UDR für das nächste
                                                ; Byte bereit ist
    rjmp    serout_string_wait
    out     UDR, r0
    adiw    zl:zh,1                             ; Zeiger erhöhen
    rjmp    serout_string                       ; nächstes Zeichen bearbeiten
serout_string_ende:
    ret                                         ; zurück zum Hauptprogramm
;
; Umwandlung in Dezimalzahlen
;**********************************************************************
;
; Eine 8 Bit Zahl ohne Vorzeichen ausgeben
;
; Übergabe:      Zahl im Register temp1
; veränderte Register: keine
;
lcd_number:
    push    temp1                               ; die Funktion verändert temp1 und temp2,
    push    temp2                               ; also sichern wir den Inhalt, um ihn am Ende
                                                ; wieder herstellen zu können
 
    mov     temp2, temp1                        ; das Register temp1 frei machen
                                                ; abzählen wieviele Hunderter
                                                ; in der Zahl enthalten sind
 
;** Hunderter **
    ldi     temp1, '0'-1                        ; temp1 mit ASCII '0'-1 vorladen
lcd_number_1:
    inc     temp1                               ; ASCII erhöhen (somit ist nach dem ersten
                                                ; Durchlauf eine '0' in temp1)
    subi    temp2, 100                          ; 100 abziehen
    brcc    lcd_number_1                        ; ist dadurch kein Unterlauf entstanden?
                                                ; nein, dann zurück zu lcd_number_1
    subi    temp2, -100                         ; 100 wieder dazuzählen, da die
                                                ; vorherhgehende Schleife 100 zuviel
                                                ; abgezogen hat
    rcall   lcd_data                            ; die Hunderterstelle ausgeben
;** Zehner  **
    ldi     temp1, '0'-1                        ; temp1 mit ASCII '0'-1 vorladen
lcd_number_2:
    inc     temp1                               ; ASCII erhöhen (somit ist nach dem ersten
                                                ; Durchlauf eine '0' in temp1)
    subi    temp2, 10                           ; 10 abziehen
    brcc    lcd_number_2                        ; ist dadurch kein Unterlauf enstanden?
                                                ; nein, dann zurück zu lcd_number_2
    subi    temp2, -10                          ; 10 wieder dazuzählen, da die
                                                ; vorherhgehende Schleife 10 zuviel
                                                ; abgezogen hat
           rcall lcd_data                       ; die Zehnerstelle ausgeben
 
;** Einer **
    ldi     temp1, '0'                          ; die Zahl in temp2 ist jetzt im Bereich
    add     temp1, temp2                        ; 0 bis 9. Einfach nur den ASCII Code für
    rcall   lcd_data                            ; '0' dazu addieren und wir erhalten dierekt
                                                ; den ASCII Code für die Ziffer
 
    pop     temp2                               ; den gesicherten Inhalt von temp2 und temp1
    pop     temp1                               ; wieder herstellen
    ret                                         ; und zurück
 
lcd_data:
    mov     zeichen, temp1
    loop1:
    rcall   serout                              ; Unterprogramm aufrufen
    rcall   sync
    brne    loop1                               ; solange die Null nicht erreicht ist springe zur loop
    ret
 
my_Schwellwert:     .db "ges. SchwellWert:  ",0
my_Ladewert:        .db "akt. Ladewert:  ",0
my_Intervalle:      .db "Anz. 10 Min. Int.: ",0
my_10MinIntervall:  .db "**10 Min. Int. **",10,0

Schaltplan und technische Details:

Das Pollin Board ist an der Stelle des ATMega8 Prozessors mit einem 4 MHZ Quarz bestückt.
Das ist so, weil der Stromverbrauch des Prozessors so niedriger ist und die 16 MHZ für die Anwendung absolut nicht erforderlich sind.
Das hat den Haken, dass die Baud Rate für die Kommunikation via UART nicht riesig sein kann. Aber 9600 Baud sind vollkommen ok.

Die Relaiseinheit zum schalten der 26 Watt Glühbirne und die Bluetoothkarte ist von Ebay

Die 5V Stromversorgung für das Pollin Board und die Relais Steuereinheit wurde mit einem handelsüblichen KFZ – USB Adapter realisiert.

Wünsche an eine verbesserte Version:

  • Stromzuführung für das Bluetooth Modul mit Taster des Pollin Boards steuern
  • UART Kommunikation in der Programmlogik nur aktiv betreiben, wenn das Bluetooth Modul angeschaltet ist
  • Es sollte ein Tageswechsel erkennbar sein, z.B. Start eines neuen Counters, mit jedem neuen Tag und Ausgabe einer Counterliste
  • Die 10 Minuten AUS Intervalle sind ungünstig. Möglicherweise ist der Ladezustand schon während der 10 Minuten wieder erreicht, bzw. geht so hoch, dass der Laderegler abschaltet. Habe ich am 9.8.2012 beobachtet!
  • normales Relais durch SSR tauschen und dementsprechend ansteuern
  • bessere Stabilisierung der Spannung, so dass die Messwerte nicht so sehr schwanken
  • den Spannungsteiler evtl. mit einer 10 Volt Zehnerdiode realisieren