Laborator MicrocontrolereLucrarea 1Microcontrolerul ATmega32.
Utilizarea porturilorScopul lucrriia) Noiuni generale despre
ATmega32b) Setul de instruciuni al ATmega32c) Porturile ATmega32 i
exemple de utilizared) Programarea unor aplicaii utiliznd placa de
dezvoltare EasyAVRv71. Noiuni generaleATmega32 este un micro
controler RISC pe 8 bii realizat de firma Atmel. Caracteristicile
principale ale acestuia sunt: 32KB de memorie Flash re inscriptibil
pentru stocarea codului 2KB de memorie RAM 1KB de memorie EEPROM
dou numrtoare/temporizatoare de 8 bii un numrtor/temporizator de 16
bii conine un convertor analog - digital cu intrri multiple conine
un comparator analogic conine un modul USART pentru comunicaie
serial dispune de oscilator intern ofer 32 de linii I/O organizate
n patru porturi.Structura intern general a controlerului este
prezentat n Figura 1. Se poate observa c exist o magistral general
de date la care sunt conectate mai multe module: unitatea aritmetic
i logic (ALU) registrele generale memoria RAM i memoria EEPROM
liniile de intrare (porturile - I/O Lines) i celelalte blocuri de
intrare/ieire. Aceste ultime module sunt controlate de un set
special de registre, fiecare modul avnd asociat un numr de registre
specifice.Memoria Flash de program mpreun cu ntreg blocul de
extragere a instruciunilor, decodare i execuie comunic printr-o
magistral proprie, separat de magistrala de date menionat mai sus.
Acest tip de organizare este conform principiilor unei arhitecturi
Haivad i permite controlerului s execute instruciunile foarte
rapid.
Figura 1. Structura bloc general a microcontrolerului
ATmega32
ATmega32 conine 32 de registre de uz general i 64 de registre
speciale pentru modulele I/O. Aceste registre sunt mapate la adrese
din memoria RAM cuprinse ntre OOOOh i 005Fh.Una din
caracteristicile foarte importante pentru orice procesor i n
particular pentru microcontrolere este sistemul de ntreruperi. O
ntrerupere reprezint un semnal generat de un modul extern unitii
centrale de procesare (CPU) pentru a anuna apariia unui eveniment
care trebuie tratat. Utilizarea unui astfel de sistem permite
implementarea de module specializate care s execute operaii n
paralel cu CPU i s solicite intervenia acestuia numai la terminarea
operaiilor sau n alte cazuri definite.ATmega32 dispune de 21 surse
de ntrerupere. Atunci cnd una dintre ele devine activ se suspend
cursul normal de execuie i se face salt automat la o adres
prestabilit din memoria program. Astfel, structura tipic a unui
program conine la adresele respective instruciuni care apeleaz
procedurile create special pentru fiecare ntrerupere:jmpRESET jmp
EXTJNTO jmp EXTJNT1 jmp EXTJNT2 jmp TIM2_COMP jmp TIM2_OVF jmp
TIM1_CAPT
jmp TIMljOOMPA jmp TIMl_COMPB jmp TIMl_OVF jmp TIMO_COMP jmp
TIMOjOVF jmp SPI_STC jmp USART_RXC jmp USARTJJDRE jmp USART_TXC
jmpADC jmp EE_RDY jmp ANA_COMP jmp TWI jmp SPM_RDY RESET:Idi
rl6,high (RAMEND) ou SPH,rl6 Idi r 16, low (RAMEND) oul SPL,r 16Dac
una din ntreruperi nu este utilizat se recomand ca pe poziia
acesteia s se introduc o instruciune de salt ctre eticheta
RESET.Primele patru instruciuni care apar dup eticheta RESET sunt
utilizate pentru a iniializa pointer-ul de stiv definit de
registrele SPH i SPL.2. Setul de instruciuniReadiWne In lia Va
jeATmega32 dispune de un registru special de stare ai crui bii ofer
informaii despre rezultatul ultimei instruciuni aritmetice sau
logice executate. Componena registrului de stare este prezentat n
Figura 2.BitTHSVNZ
R.'WaRJW 0RAY 0R.'W DR'WDRiWR.'W SREGR.'W G
Figura 2. Registrul de stareRegistrul de stare SREG conine
urmtorii bii: bitul 7 - activare/dezactivare global ntreruperiAcest
bit trebuie s aib valoarea 1" pentru a permite execuia oricrei
ntreruperi. Dac are valoarea 0" orice surs de ntrerupere este
dezactivat. bitul 6 - bit de copiere bitul 5 - indicator de
transport la jumtate bitul 4 - indicator de semn bitul 3 -
indicator de depire n cazul operaiilor n complement fa de doi bitul
2 - indicator de rezultat negativ bitul 1 - indicator de zeroAcest
bit devine 1" dac rezultatul unei operaii aritmetice sau logice a
fost zero.
bitul O - indicator de transportAcest bit devine 1" n cazul unei
depiri la operaii pe 8 bii. ATmega32 dispune de un set de 131 de
instruciuni grupate n mai multe categorii ce vor fi prezentate n
continuare.2.1. Instruciuni aritmetice i logiceCele mai uzuale
instruciuni aritmetice i logice sunt: ADD Rd,RrEfectul: se adun
coninutul registrului Rd cu cel al registrului Rr i rezultatul se
pune n Rd. ADC Rd,RrEfectul: se adun coninutul registrului Rd cu
cel al registrului Rr i cu indicatorul de transport i rezultatul se
pune n Rd. SUB Rd,RrEfectul: se scade coninutul registrului Rr din
cel al registrului Rd i rezultatul se pune n Rd. AND Rd,RrEfectul:
se face I logic" ntre coninutul registrului Rd i cel al registrului
Rr iar rezultatul se pune n Rd. INC RdEfectul: incrementeaz
coninutul registrului Rd i pune rezultatul n Rd. DEC RdEfectul:
decrementeaz coninutul registrului Rd i pune rezultatul n Rd.2.2.
Instruciuni de saltCele mai uzuale instruciuni de salt sunt:
JMPkEfectul: se face salt necondiionat cu k" poziii fa de adresa
curent din memoria program. Instruciunea se poate utiliza i n forma
JMP etichet". RCALL subrutinEfectul: se apeleaz o subrutin. Pentru
a reveni din aceasta se utilizeaz instruciunea RET. RETIEfectul: se
revenire dintr-o subrutin de tratare a unei ntreruperi. CPSE
Rd,RrEfectul: se compar valorile regitrilor Rd i Rr i n caz de
egalitate instruciunea imediat urmtoare nu se mai execut. CP
Rd,RrEfectul: compar valorile regitrilor Rd i Rr iar s modifice
coninutul acestora. Ca urmare a execuiei acestei instruciuni se vor
schimba corespunztor biii registrului de stare. SBRC Rd,bEfectul:
dac bitul b din registrul Rd are valoarea 0" instruciunea imediat
urmtoare nu se mai execut. SBRS Rd,bEfectul: dac bitul b din
registrul Rd are valoarea 1" instruciunea imediat urmtoare nu se
mai execut. SBIC P,bEfectul: dac bitul b din registrul de
intrare/ieire P are valoarea 0" instruciunea imediat urmtoare nu se
mai execut. SBIS P,bEfectul: dac bitul b din registrul de
intrare/ieire P are valoarea 1" instruciunea imediat urmtoare nu se
mai execut. BREQ etichetEfectul: dac indicatorul Z are valoarea 1"
se face salt la etichet.2.3. Instruciuni de transferCele mai uzuale
instruciuni de transfer sunt: MOV Rd,RrEfectul: copiaz coninutul
registrului Rr n registrul Rd. LDI Rd,kEfectul: copiaz valoarea k n
registrul Rd. Aceast instruciune lucreaz numai cu registrele rl 6 -
r31. IN Rd,PEfectul: copiaz coninutul registrului de intrare/ieire
P n registrul Rd. OUT P,RrEfectul: copiaz coninutul registrului Rr
n registrul de intrare/ieire P.2.4. Instruciuni care lucreaz la
nivel de bitCele mai uzuale instruciuni care lucreaz la nivel de
bit sunt: SBI P,bEfectul: bitul b din registrul de intrare/ieire P
ia valoarea 1". Instruciunea se poate utiliza numai pentru regitri
P situai la adresele de memorie 20h - 3Fh. CBI P,bEfectul: bitul b
din registrul de intrare/ieire P ia valoarea 0". Instruciunea se
poate utiliza numai pentru regitri P situai la adresele de memorie
20h - 3Fh. LSL RdEfectul: Registrul Rd este deplasat logic la stnga
cu o poziie. ROR RdEfectul: Registrul Rd este rotit la dreapta cu o
poziie prin bitul indicator de transport.2.5. Instruciuni speciale
Instruciunile speciale sunt: NOP SLEEP WDR3. Porturile ATmega323.1.
Prezentare generalATmega32 dispune de 32 de linii de I/O grupate n
patru porturi de 8 bii. Porturile sunt denumite cu literele A, B, C
i D. Fiecare pin al oricrui port se poate seta individual ca
intrare sau ieire iar s afecteze ceilali pini. In plus, anumii
pinise pot utiliza pentru funcii speciale ale micro controlerului.
In Figura 3 este prezentat structura general a unui pin.Toi cei 32
de pini au fiecare cte o rezisten pull-up" care poate fi activat
sau dezactivat.ha RpuPotFigura 3. Structura general a unui
pinOperaiile cu porturile se fac prin intermediul unui set de patru
regitri alocai fiecrui port: PORTx, PINx i DDRx; x poate fi A, B, C
sau D. Aceti regitri fac parte din categoria regitri de
intrare/ieire de aceea instruciunile care pot lucra direct cu ei
sunt CBI, SBI, IN i OUT.Regitrii DDRx stabilesc dac un pin este
intrare sau ieire. Astfel, un bit cu valoarea 1" n registrul DDRx
face ca pinul corespunztor s fie considerat ieire; altfel pinul va
fi intrare.Regitrii PORTx sunt utilizai pentru a scrie o valoare n
portul corespunztor iar regitrii PINx se folosesc pentru a citi
valoarea prezent pe pinii unui port.Activarea sau dezactivarea
rezistenelor pull-up" este determinat de bitul PUD din registrul
SFIOR i de valorile regitrilor PORTx i DDRx aa cum se poate observa
n tabelul urmtor.Bitul din DDRxBitul din PORTxBitul PUDTipul
pinuluiRezisten pull-up
00nu conteazintrareinactiv
010*intrareactiv
011intrareinactiv
10nu conteazieireinactiv
11nu conteazieireinactiv
Valoare implicit
3.2. Prezentare general a mediului software Atmel StudioAtmel
Studio este un mediu software dezvoltat de Atmel pentru scrierea n
limbaj de asamblare sau C/C++, compilarea i simularea de programe
destinate microcontrolerelor produse de aceast companie.Orice
program scris n Atmel Studio este coninut ntr-o structur de tip
proiect. Paii care trebuie urmai pentru a crea un program nou
sunt:- dup lansarea programului, apare o fereastr similar cu cea
din Figura 4.L_JLJ
'irr Vflfi" - AtmpJ itiidi- fic Edit Vcu> VAssr.* ASF Projzct
?:bug Tools Wrdow help: 'br n* :i Vr - . . : KJJ . I . -wLJ]
Ncwrrfcijccl-Nn lynm r Pr>(*+ ..[5j OnmPi^ia... R;::;mI
Pmjisl'[S /'.IV l.ltfAfij ilcliuril 3 i n*-p-g^ iftiT-f-jert lord
71 Show p=ge :n rtartupg2t-Drt2d TmjIs HhI|] I h h-I Npw,'.
V/plonmfr link: arrWcIcoti to Atmel E:udioGetto krcwA:"-:l tudioSe
va alege opiunea New Project";OutputT *
I Show outpu:''?".:IIMll
fjeh nq i-tsrted P'cgrammrg Dia og FAO>VAic* "g VA
Ciulin:>> S: ution E>:.
Figura 4. Fereastra de dialog primar din Atmel Studio- n acest
moment se va afia o fereastr asemntoare cu cea din Figura 5. Se
selecteaz ca Template Assembler" i apoi AVR Assembler Project" i se
bifeaz opiunea Create directory for solution". Apoi se completeaz
cmpurile Name" i Location" i se apas butonul OK";New Projectrr
Recent TemplatesSort by: I DefaultSearch Installed
TemplatesInstalled TemplatesC/O*AssemblerAtmel Studio SolutionType:
AssemblerCreates an AVR 8-bit Assembler projectAVR Assembler
ProjectAssembler
>HI
Name:AssemblerApplicationl
location:C:\Program Files (*86)\Atmer\Atmel Studio 6.2\
Browse...
Solution name:AssemblerApplicationl[y Create directory for
solution
OK 1 Cancel
rHI Search for deviceDevice Info:Oevice Name: ATmeqa32
Speed:0Vcc:2,7/5.5Family:megaAVRDatasheetsSupported Tools
Atmel-ICEV AVR Dragon AVRISP mkllf AVR ONE!3 JTAGICE3 JTAGICE mkll%
SimulatorTSTK500STK600Figura 5. Fereastra de dialog pentru
denumirea proiectului (solution)din fereastra care apare se
selecteaz din list modelul de microcontroler n cazul acestui
laborator ATmega 32" i n final se apas butonul OK";Device
SelectionNameApp./Boot Memory (Kbytes)Data Memory (bytes)EEPROM
(b;
ATmegal69PA161024512*
ATmega 16A161024512
ATmegalHVA16512256
ATmegal6HVB161024512
ATmegal6HVBrevB 161024512
ATmegal6Ml161024512
ATmegal6U216512512
ATmegal6U4161280512
ATmega256025681924096
ATmega256125681924096
ATmega2564RFR2256327688192
ATmega256RFR2256327688192
I ATmega323220481024
ATmega324A3220481024
ATmega324P322041024
ATmega324PA322041024
ATmega325322041024
ATmega3250322041024
T -t~\rr\ * n
in 1
Device Family:Ail
Figura 6. Alegerea tipului de controler utilizat ntr-un
proiect
nainte de a scrie programul propriu-zis, se introduce urmtoarea
linie:.include ,,m32def.inc" Aceast linie este o directiv de
compilare care indic numele fiierului ce conine descrierea
regitrilor i caracteristicilor microcontrolerului. dup scrierea
programului, se aleg opiunile Save AH" din meniul File" i apoi
Build Solution" din meniul Build". Orice erori de sintax vor fi
semnalate de compilator. Acestea trebuie corectate i apoi se vor
repeta paii anteriori.pentru a scrie un nou program, din meniul
File" se va alege opiunea New Project" i apoi se vor repeta paii
prezentai mai sus.3.3. Programarea microcontrolerlorfolosind
software-ul A VRFLASH"AVRFLASH este un program oferit mpreun cu
placa de dezvoltare EasyAVRv7 care permite programarea unei game
largi de microcontrolere utilizndaaceast plac conectat la
calculator prin intermediul interfeei USB. nainte de orice operaie
se va specifica prin intermediul opiunii Device" tipul de
microcontroler programat.Pentru orice microcontroler trebuie
programate dou elemente distincte: biii de configurare i programul
propriu-zis.Aa cum se poate vedea n Figura 7, biii de configurare
sunt disponibili n zona central a ferestrei programului AVRFLASH.
Valorile acestor bii se stabilesc/V
Selectarea tipului de microcontrolerSelectarea frecvenei
microcontroleruluipe baza datelor de catalog. In cadrul
laboratorului nu se vor modifica valorile acestor
bii.mikroElektronika - AVRFLASH [ v2.14 ]File Device Buffer Windows
USB About HistoryI Mode 1 3 IbLBO Mode 1|bLB1 Mode 1
Selectarea tipului de semnal de tactNo memory lock features
enabled.FUSE Bitsf OCDEN JTAGENV SPI Enable r CKOPT f EESAVE
BOOTRSTExternal ClockCOOE Size: 32 K DATA Size: 1024 Bytes"31|BOD
DisabledStartup: 6 CK + 65ms I Boot block 2048 WordsType: Unknown
Device Status: IdleReadWrite
VerifyErase
CODEDATA
Load ^Load
Reload
SaveSave
CODEDATA
OptionsProgress:
0%Butonul care comand scrierea codului n microcontrolerButonul
care permite selectarea codului surs
CODE HEX File: D:\DOCUMENTE\FlLE.HEX DATA HEX File: Device:
ATmega32Figura 7. Fereastra programului AVRFLASHScrierea
programului propriu-zis presupune urmtorii pai: se asigur
conectarea plcii de dezvoltare la calculator - ledul Link trebuie s
fie aprins; la opiunea Device" se alege ATmega32" iar la opiunea
Device frequency [MHz]" se alege valoarea 8; se selecteaz opiunea
Externai Clock" pentru semnalul de tact al microcontro Ierului; se
deschide fiierul care conine codul: se apas butonul Load" din
cadrul grupului de butoane numit Flash" i se identific fiierul
.hex" corespunztor. Acest tip de fiier este generat automat de
AVRStudio dup compilarea cu succes, fr erori, a unui program. se
apas butonul Write" i se ateapt finalizarea operaiei urmrind
indicatorul Progress" din partea inferioar a programului.3.4. Placa
de dezvoltare EasyA VRv7EasyAVRv7 este o plac de dezvoltare produs
de firma Mikroelectronika i permite realizarea de aplicaii cu micro
controlere Atmel.Placa dispune de urmtoarele resurse hardware
principale: programator cu interfa USB; bloc de alimentare a plcii
cu posibilitatea de a utiliza o surs de tensiune extern sau
tensiunea furnizat de interfaa USB; socluri pentru conectarea micro
controlerelor Atmel n capsule DIP40, DIP28, DIP18, DIP20, DIP14 sau
DIP8; SW pushbuton conectate la toate porturile microcontrolerului;
LED-uri conectate la toate porturile microcontrolerului; rezistene
externe de pull-up sau pull-down pentru fiecare pin al fiecrui
port. Prin intermediul unor micro-comutatoare aceste rezistene pot
fi conectate sau deconectate de pe pini, pentru fiecare pin
individual. generator de tensiune pentru diferite canale ale
modulului ADC din microcontroler generator de semnal de tact cu
frecvena de 8MHz; modul de afiare cu LED-uri tip 7 segmente;
interfa serial RS232 cu modul harware de conversie de la RS232 la
USB; senzor de temperatur DS1820 cu interfa One-wire; modul de
afiare LCD 2x16 caractere.Sunt disponibile pentru interfaarea cu
alte blocuri suplimentare toate porturile microcontrolerului cu
ajutorul unor conectori.Schema blocului de LED-uri i push-butoane
este prezentat n figura de mai jos. Se observ c pentru fiecare port
se pot dezactiva LED-urile corespunztoare iar pentru aprinderea
unui LED este nevoie ca pinul respectiv s aib valoarea 1 logic. De
asemenea se poate selecta, pentru fiecare port, nivelul de tensiune
la care este conectat pinul n momentul cnd se apas pe push-buton cu
urmtoarele opiuni: mas (GND), +5V sau liber/deconectat.
si tio al t11 a m l tu al tu al ie ii tu Si ti?L L 1*^1 L L
1-^*1 L L s^a -L s^si SL t~*I4. Exemple de programe
l n y IIJ: nilJ m LUi 230 BUTTON PRES5 LEVEL DU
230poitrajjvB-;
irtt^iiiin tmf rpiis nmu) rpw rhmm nwta nwtn ni Uuk Ui Unic Um*
Ui Uiok Uiac UiUJ_ CNUEHa) S se scrie un program care menine
aprinse doar led-urile PAO i PA7 i le stinge la fiecare apsare a
pushbuton-ului corespunztor de pe portul D. Se va asigura c apsarea
butonului determin conectarea pinului la potenialul GND.
Setare porturi
Aprinde PAO i PA7
.include "m32def.inc"jmp resetjmp resetjmp resetjmp resetjmp
resetjmp resetjmp resetjmp resetjmp resetjmp resetjmp resetjmp
resetjmp resetjmp resetjmp resetjmp resetjmp resetjmp resetjmp
resetjmp resetjmp resetreset:ldi rl 6,high(RAMEND)out SPH,rl6ldi
rl6,low(RAMEND)out SPL,rl6ldi rl6,0b00000000out DDRD,rl6 ; portul D
este setat ca intrare ldi rl6,0bl 1111111out PORTD,rl6 ; se
activeaza rezistentele pull-up pentru toti pinii portului D ldi rl
6,0bl 1111111out DDRA,rl 6 ; portul A, unde sunt conectate
led-urile, este setat ca ieire main:ldi rl7,0b00000000in rl 6,PIND
; se citesc pushbutoanelesbrc rl6,PD0 ; s-a apasat butonul
corespunztor led-ului PAO ?ldi rl 7,0b00000001 ; nu s-a apasat deci
led-ul PAO trebuie sa fie aprinsout PORTAjl ?ldi
rl7,0b00000000inrl6,PINDsbrc rl6,PD7 ; s-a apasat butonul
corespunztor led-ului PA7 ?ldi rl 7,0bl 0000000 ; nu s-a apasat
deci led-ul PA7 trebuie sa fie aprinsout PORTA,r 17jmp mainS se
scrie un program care aprinde unul din ledurile portului A
corespunztor valorii binare creat de primele 2 butoane PD0 - PD1 ai
portului D, considernd PD0 LSB. Ledul 0 se consider PAO. Se va
asigura c apsarea butonului determin conectarea pinului la
potenialul GND.
.include "m32def.inc"jmp resetjmp resetjmp resetjmp resetjmp
resetjmp resetjmp reset jmp reset jmp reset jmp reset jmp reset jmp
reset jmp reset jmp reset jmp reset jmp reset jmp reset jmp reset
jmp reset jmp reset jmp reset reset:ldi rl 6,high(RAMEND)out
SPH,rl6ldi rl 6,low(RAMEND)out SPL,rl6ldi rl6,0b00000000out
DDRD,rl6 ; portul D este setat ca intrare ldi rl6,0bl 1111111out
PORTD,rl6 ; se activeaza rezistentele pull-up pentru toti pinii
portului D ldi rl6,0bl 1111111out DDRA,rl 6; portul A, unde sunt
conectate led-urile, este setat ca ieire main:in rl 6,PIND ; se
citesc pushbutoaneleandi rl 6,0b00000011 ;se izoleaza doar valorile
de pe primele 2 butoane ldi rl 7,0x00cp rl 6,rl7 ;configuratia
butoanelor corespunde valorii 0 ?bme et 1;nu, se merge mai
departeldi rl 8,0b00000001 ;da, se va aprinde led-ul PAOout
PORTA,rl8jmp mainetl:ldi rl 7,0x01 cp rl6,rl7 bme et2ldi
rl8,0b00000010 out PORTA,r 18 jmp main et2:ldi rl 7,0x02 cp rl6,rl7
bme et3ldi rl8,0b00000100 out PORTA,r 18 et3:ldi rl 7,0x03 cp
rl6,rl7 bme et4ldi rl8,0b00001000 out PORTA,rl8 et4:jmp mainc) S se
scrie un program care deplaseaz n mod automat ledul aprins de pe
portul A cu o poziie ctre stnga i se oprete la apsarea butonului
PDO. Ledul 0 se consider PAO. Se va asigura c apsarea butonului
determin conectarea pinului la potenialul GND.
.include "m32definc"jmp resetjmp resetjmp resetjmp resetjmp
resetjmp resetjmp resetjmp reset jmp reset jmp reset jmp reset jmp
reset jmp reset jmp reset jmp reset jmp reset jmp reset jmp reset
jmp reset jmp reset jmp reset reset:ldi rl6,high(RAMEND) out
SPH,rl6 ldi rl6,low(RAMEND) out SPL,rl6 ldi rl6,0b00000000 out
DDRD,rl6 ldi rl6,0bl 1111111 out PORTD,rl6 ldi rl6,0bl 1111111 out
DDRA,rl6 ldi rl7,0b00000001 out PORTA,rl 7 clc main:ldi rl8,0xFF
ldi rl9,0xFF ldi r20,0x13 bucla: dec rl8 brne bucla ldi rl8,0xFF
dec rl9 brne bucla ldi rl9,0xFF dec r20 brne bucla rol rl7out
PORTA,rl7 inrl6,PIND sbrc rl6,PD0 jmp main Idirl7,0b00000001 out
PORTA,rl7 end:;initial se aprinde ledul PAO ;idicatorul carry se
face 0jegistni rl8,rl9 si r20 sunt utilizati pentru a crea o
temporizare;dupa terminarea temporizrii se face o rotatie ctre
stanga prin carry ;se scrie noua valoare la leduri;am apasat
butonul PDO ?;nu, se cotinua deplasarea ledului aprins;da, aprind
ledul PAO si ma oprescjmp endTeme i exerciiiS se scrie un program
care aprinde toate LED-urile portului B, mai puin cel corespunztor
numrului butonului apsat pe portul A (se va alege acest buton).
Observaie: butoanele i LED-urile se numeroteaz corespunztor valorii
pinului pe care sunt conectate.S se scrie un program care adun dou
valori de 8 bii i aprinde ledurile portului D astfel nct acestea s
reflecte reprezentarea binar a rezultatului. Observaie: butoanele i
LED-urile se numeroteaz corespunztor valorii pinului pe care sunt
conectate.S se scrie un program care deplaseaz n mod automat ledul
aprins al portului B cu o poziie ctre dreapta i se oprete la
apsarea butonului PC3; n acest moment se va aprinde ledul 3
considernd c ledul 0 este PBO.Laborator Microcontrolere
Lucrarea 2Microcontrolerul ATmega32. Utilizarea modulelor
timer
Scopul lucrriia) Prezentarea modulului Timer/CounterO pe 8 biib)
Prezentarea modulului timer pe 16 biic) Programarea unor aplicaii
utiliznd placa de dezvoltare EasyAVRv71. Noiuni generale privind
sistemul de ntreruperiMicrocontrolerul ATmega32 dispune de mai
multe tipuri de module hardware care pot funciona independent de
unitatea central utiliznd sistemul de ntreruperi. Astfel, dup ce un
modul termin activitatea pe care trebuie s o realizeze, genereaz o
ntrerupere pentru a avertiza procesorul c este pregtit s execute o
nou sarcin. Ca exemple de module hardware se pot meniona: dou
numrtoare (timere) de 8 bii i un numrtor (timer) de 16 bii modul de
comunicaie serial pe dou fire TWI modul de comunicaie serial USART
convertor analog - digital comparator analogic.Tabela de ntreruperi
se plaseaz de obicei la nceputul zonei de memorie flash.AIn cazul
microcontrolerului ATmega32, fiecare linie din tabela de ntreruperi
ocup dou locaii de memorie. Aceast structur permite utilizarea
instruciunii jmp pentru saltul ctre rutina de tratare a
ntreruperii. Instruciunea jmp, spre deosebire de rjmp, ocup un numr
dublu de bii (32) i ofer posibilitatea de a accesa orice zon din
cei 32KB de memorie flash ai microcontrolerului ATmega32. Cea mai
uzual amplasare a ntreruperilor este descris n tabelul de mai
jos.Nr. crt.Adresa n memoria FlashDescriere
10x00Generat la alimentare sau la un semnal pe pinul RESET
20x02ntrerupere extern 0
30x04ntrerupere extern 1
40x06ntrerupere extern 2
50x08Generat cnd Timer/Counter2 atinge valoarea de prag
6OxOAGenerat cnd Timer/Counter2 atinge valoarea maxim
7OxOCGenerat de unitatea de captur a timerului pe 16 bii
8OxOEGenerat cnd timerul pe 16 bii atinge valoarea de prag A
90x10Generat cnd timerul pe 16 bii atinge valoarea de prag B
100x12Generat cnd timerul pe 16 bii atinge valoarea maxim
110x14Generat cnd Timer/CounterO atinge valoarea de prag
120x16Generat cnd Timer/CounterO atinge valoarea maxim
130x18Generat de unitatea SPI
14OxlAGenerat la recepia complet a unor date de ctre modulul
USART
150x1 CGenerat cnd registrul de date al modulului USART este
gol
16OxlEGenerat la transmisia complet a unor date de ctre modulul
USART
170x20Generat de modulul ADC
180x22Generat de modulul EEPROM
190x24Generat de comparatorul analogic
200x26Generat de modulul TWI
210x28Generat de modulul de auto-scriere a memoriei Flash
Pentru orice surs de ntrerupere, exist un bit specific de
activare/dezactivare./VIn afar de biii specifici, toate
ntreruperile sunt controlate de bitul I din registrul de stare.
Astfel, dac acest bit este 0, nu se va executa nici o ntrerupere,
indiferent de setarea biilor individuali. Bitul I se poate face 0
cu instruciunea cli i 1 cu instruciunea sei./VIn rutina de tratare
a ntreruperii, utilizatorul trebuie s salveze de la nceput
registrul de stare SREG i apoi s l restaureze la sfritul rutinei.
De asemenea, ieirea din rutina de tratare a ntreruperii se face cu
instruciunea reti.Un exemplu tipic de rutin pentru ntreruperi este
prezentat mai jos:intrerupere:in r20, SREG ; salvarea registrului
de stare in r20out SREG, r20 ; restaurarea registrului de stare din
r20 reti2. Modulul Timer/CounterO pe 8 biiModulul Timer/CounterO pe
8 bii poate fi utilizat pentru realizarea de/Vtemporizri, numrarea
evenimentelor externe sau generarea de forme de und. In Figura 1
este prezentat schema bloc a modulului timer. Dintre cele mai
importante caracteristici se pot meniona: un prag independent de
comparaie poate numra impulsuri externe posibilitate de
auto-iniializare posibilitate de generare facil a semnalelor Puise
Width Modulation (PWM)
Figura 1. Schema bloc a modulului Timer/CounterO pe 8
biiRegitrii alocai acestui timer pot fi mprii n trei mari
categorii: registrul de numrare: TCNTO pragul de comparaie: OCRO
comand i control: TCCRO, TIMSK i TIFRConinutul regitrilor de comand
i control este prezentat n Figura 2.rFOCOtfGMOOCOMOICOM
00WGM01CS02CS01CSOO1TCCRO
7e54321c
iOC!E2TOIE2TIC IEOCIE1AOCIE1BTOI ElOCIEOTOIEO|TIMSK
7efi43210
iOCF2TOV2IC K1OCF1AOCMBTOV1OCFOTOVO1TIFR
Figura 2. Coninutul regitrilor de comand i control ai
Timer/CounterO
Modurile principale de funcionare ale Timer/CounterO sunt:
funcionare normal re-iniializare la atingerea valorii de prag
(CTC)
TC.,1 (Irrt.Req.)mXti Int P jq.)Wf"=iform Sa rationOCn
semnal PWM rapid semnal PWM corect n fazBiii care selecteaz
modul de funcionare se regsesc n registrul TCCRO. Rezultatul
posibilelor combinaii ale acestora este dat n Figura 3.
ModeWGM01 (CTCO)WGMOO (PWMO)Timer/Counter Mode of
OperationTOPUpdate of OCROTOVO Flag Set-on
000NormalOxFFImmediateMAX
101PWM, Phase CorrectOxFFTOPBOTTOM
210CTCOCROImmediateMAX
311Fast PWMOxFFBOTTOMMAX
Figura 3. Setarea modului de funcionare al Timer/CounterO
Toate modurile de funcionare se bazeaz pe incrementarea sau
decrementarea automat a registrului de numrare TCNTO. Frecvena de
incrementare/decrementare este controlat de combinaia biilor CS02,
CS01, CSOO din registrul TCCRO conform tabelului de mai jos (cu
fosc s-a notat frecvena ceasului
microcontrolerului).CS02CS01CSOOFrecvena de inc/dec
000timer oprit
001f /1^osc' 1
010fosc/8
011fosc/64
100fosc/256
101fosc/1024
110frecvena semnalului de pe pinul TO, frontul descendent
111frecvena semnalului de pe pinul TO, frontul ascendent
^^/VUnitatea timer compar n permanen valoarea TCNTO cu OCRO. In
modurile de funcionare normal i re-iniializare la atingerea valorii
de prag, valoarea 1 a bitul OCIEO din registrul TIMSK determin
generarea unei ntreruperi cnd TCNTO atinge valoarea registrului de
prag OCRO./V_In vederea utilizrii timerului Timer/CounterO,
programatorul trebuie s prevad o secven iniial de cod pentru
setarea parametrilor de funcionare. Aceast secven trebuie s cuprind
cel puin urmtorii pai: dezactivarea global a ntreruperilor
(folosind cli); setarea porturilor ce urmeaz a fi folosite, dac
este cazul; alegerea modului de funcionare dorit prin modificarea
biilor corespunztori din registrul de control. Se va avea n vedere
s nu se porneasc timerul. iniializarea cu o valoarea a registrului
de numrare i/sau a pragului, dac este cazul; activarea
ntreruperilor dorite prin modificarea biilor corespunztori din
registrul TIMSK. Se va avea n vedere s nu se modifice biii
corespunztori altui modul timer. pornirea timerului la frecvena
dorit, avnd n vedere s nu se modifice valoarea altor bii din
registrul de control;
- activarea global a ntreruperilor folosind sei, dac este
cazul.2.1. Modul de funcionare normal/V_^In acest mod valoarea
TCNTO este incrementat continuu la fiecare tact de numrare. Cnd se
atinge valoarea maxim reprezentabil pe 8 bii, TCNTO ia valoarea 0 i
apoi continu s numere.Dac bitul TOIEO din registrul TIMSK are
valoarea 1, se va genera o ntrerupere cnd se atinge valoarea maxim
reprezentabil pe 8 bii.2.2. Modul de funcionare cu re-iniializare
la atingerea valorii de prag (CTC)/V_^In acest mod valoarea TCNTO
este incrementat la fiecare tact de numrare/V_^pn cnd devine egal
cu OCRO. In acest moment, TCNTO se re-iniializeaz cu 0 i numrtoarea
rencepe.n funcie de valorile biilor COMOl i COMOO din registrul
TCCRO (Figura 4), este posibil s se programeze modificarea
nivelului logic al pinului OCO cnd^^/VTCNTO atinge valoarea
registrului de prag OCRO. In acest caz pinul trebuie setat ca
ieire. COMOlCOMOODescription
00Normal port operation, OCO disconnected.
01Toggle OCO on compare match
10Clear OCO on compare match
11Set OCO on compare match
Figura 4. Efectul combinaiilor posibile ale biilor COMOl i
COMOO
2.3. Modul de funcionare semnal PWM rapid/V_^In acest mod de
funcionare, TCNTO este incrementat pn atinge valoarea/V_^OxFF. In
acest moment se iniializeaz TCNTO cu 0 i se reia
numrtoarea.Valoarea logic a pinului OCO se modific numai cnd TCNTO
este egal cu o valoare de prag i cnd ajunge la valoarea 0, aa cum
se poate vedea n Figura 5./VyOCn OCn(COMnliO - 2) (COMnliO -
3)j~L_ru in_Period |i1 -Jf2 _|94+5+67>|Figura 5. Modul de
funcionare semnal PWM rapidIn acest mod de funcionare utilizatorul
poate modifica oricnd valoarea de prag deoarece ea nu va fi
transferat n modulul timer dect dup ce TCNTO a realizat un ciclu
complet de numrare.ccRn interrupt nag setCCRn Update and TOVn
Inteirupt Rag Sety2.4. Modul de funcionare semnal PWM corect n
faz/V_^In acest mod de funcionare TCNTO este incrementat pn atinge
valoarea/V_^OxFF. In acest moment TCNTO ncepe s fie decrementat pn
ajunge la 0 dup care se reia ciclul.Valoarea logic a pinului OCO se
modific numai cnd TCNTO este egal cu valoarea de prag n timp ce
crete i apoi n timp ce descrete, aa cum se poate vedea n Figura
6./VIn acest mod de funcionare utilizatorul poate modifica oricnd
valoarea de prag deoarece ea nu va fi transferat n modulul timer
dect dup ce TCNTO a realizat un ciclu complet de numrare.OCn
Interrupt Flag SetOCfln UpdateTOVn Interrupt Flag Set
Period|J*2Jf3>|Figura 6. Modul de funcionare semnal PWM
corect n faz3. Modulul timer pe 16 biiModulul timer pe 16 bii poate
fi utilizat pentru realizarea de temporizri,/Vnumrarea
evenimentelor externe sau generarea de forme de und. In Figura 7
este prezentat schema bloc a modulului timer. Dintre cele mai
importante caracteristici se pot meniona: lucreaz cu registre de 16
bii dou praguri independente de comparaie unitate de captur
evenimente posibilitate de auto-iniializare posibilitate de
generare facil a semnalelor Puise Width Modulation
(PWM)CountlOY(Intrteq.JCbck SelectClear DirectionControl Ld[
jok
/ITnEdge J ctor
CP BOTTOM
Timer, Counier i ( From Pnaacr'Br)
= 0TCHTn
iCnA"(IntReq.)VtoreturmOCiA
ane re on
O " fJz\IkX-UtRnATOP Valu?-f IL.I-OCknfl-ICFn (IntHsq.)
iQ"(IrrtReq.;W . mOTnB
S jrib ration
( crom Ar -, Competitor (Xput
/IcaoDetectorNoiae CancelarICUn
ICPn
TCCBnB7CCiAFigura 7. Schema bloc a modulului timer pe 16
biiRegitrii alocai acestui timer pot fi mprii n trei mari
categorii: registrul de numrare: TCNT1H i TCNT1L praguri de
comparaie: OCR1AL i OCR1AH, OCR1BL i OCR1BH, ICR1H i ICR1L comand i
control: TCCR1A, TCCR1B, TIMSK i TIFRConinutul regitrilor de comand
i control este prezentat n Figura 8.
[]COMTA1 C0M1 AO COM 181 COM _C F0C1A FOC1B WGM1 WGM 0 ' T
f=lkHzin rl6,TCCROandi rl6,OblllllOOO;se pornete timerul si este
setat sa numereori rl6,ObOOOOOOll;la fiecare 64 perioade de ceas,
fara a modifica alti bitiout TCCRO,rl6seibucla: rjmp bucla
refresh: in r20,SREG out PORTA,mux ldi rl6,0b00001000 cp mux,rl6
brne PC+3 mov rl7,digitl rjmp refresh_out ldi rl6,0b00000100 cp
mux,rl6 brne PC+3 mov rl7,digit2 rjmp refresh_out ldi
rl6,0b00000010 cp mux,rl6 brne PC+3 mov rl7,digit3 rjmp refresh_out
mov rl7,digit4 refresh_out: ldi ZH,high(2*cifre) ldi
ZL,low(2*cifre) ldi tempi,0x00 add ZL,rl7 adc ZH,tempi lpm tempi,Z
ldi rl6,0b00000010 cp mux,rl6 brne PC+2ori tempi,0bl0000000 out
PORTC,tempi lsr mux ldi rl6,0x00 cp mux,rl6 brne PC+3 ldi
rl6,0b00001000 mov mux,rl6 out SREG,r20 reticitire_temp: in
r20,SREG call wire_reset ldi temp,OxCC/comanda "skip ROM"call
wire_write/trimite la DS1820 continutul registrului templdi
temp,0x44/comanda de iniiere conversiecall wire_writecbi
wirectrl,wirepintemp_wait:sbis wirein,wirepin/atept sa termine
conversiarjmp temp_waitcall wire_reset/a terminat conversia, voi
citi rezultatul/se selecteaza digitul corespunztor/se incarca cifra
corespunztoare /digitului selectatse identifica codulcorespunztor
cifrei /alesezpentrul digitul 3/trebuie sa aprind si virgula/in
templ este codul corespunztor cifrei selectate /se pregtete selecia
urmtorului digitldi temp,OxCC
:comanda de citire scratchpadrse citete in registrul temp primul
octet din scratchpad :care este octetul inf al conversiei;se
extrage in carry bitul indicator de 1/2 gradrdigitul 4 (cel mai din
dreapta) afiseaza 1/2 gradpe baza rezultatului conversieicall
wire_write ldi temp,OxBE call wire_write call wire_read call
wire_resetldi rl7,0x00 lsr temp brcc PC+2 ldi rl7,0x05 mov
digit4,rl7ldi rl6,0x00 mov digitl,rl6 mov digit2,rl6 mov digit3,rl6
temp_buclal: inc digit3 ldi rl6,OxOA cp digit3,rl6 brne buclal_next
clr digit3 inc digit2 ldi rl6,OxOA cp digit2,rl6 brne PC+3 clr
digit2 inc digitl buclal_next: dec temp breq PC+2 rjmp temp_buclal
out SREG,r20 retise calculeaza cele 3 cifre zecimale care se vor
afia
wire_reset: sbi wirectrl,wirepin cbi wireport,wirepin clildi
rl6,34 ldi temp2,10 wr_loopl:_lusdec temp2 brne wr_loopl ldi
temp2,10 dec rl6//34 * 113 cicluri * 0,125us//8 cicluri //I
ciclu//2 cicluri la salt inapoi; 1 ciclu altfel //I ciclu480us//I
ciclu
brne wr_loopl//2 cicluri la salt inapoi; 1 ciclu altfel cbi
wirectrl,wirepin//2 cicluri//70,5us410us1 ciclu altfel1 ciclu
altfel//se verifica daca senzorul a rspuns //senzorul nu a
rspuns,aprind un led //senzorul a rspuns,sting ledul//29 * 113
cicluri * 0,125us//8 cicluri //I ciclubrne wr_loop3//2 cicluri la
salt inapoi; ldi temp2,10 //I ciclu dec rl6//I ciclubrne
wr_loop3//2 cicluri la salt inapoi;ldi rl6,50 wr_loop2:_lus dec rl6
brne wr_loop2 sbis wirein,wirepin rjmp PC+3 sbi PORTD,0 rjmp PC+2
cbi PORTD,0ldi rl6,29 ldi temp2,10 wr_loop3:_lusdec temp2sei
ret
wire_write: clildi temp2,0x08 ww_sendl:Isr temp brcs PC+2 rjmp
wwO wwrite_l rjmp ww_nextbit wwO: wwrite_0 ww_nextbit: dec temp2
breq PC+2 rjmp ww_sendl sei retwire_read: clildi temp2,0x08
wr_getl:sbi wirectrl,wirepincbi
wireport,wirepin_lus_lus_lus_lus_lus_lus_luscbi
wirectrl,wirepin_lus_lus_lus_lus_lus_lus_lus_lus_lussec//lciclu ;
presupun ca am primit 1sbis wirein,wirepinclcror temp;in temp se va
memora octetul primitldi rl6,50 //50 * 11 * 0,125us =~ 68.75us
wre_loopl: _lus dec rl6brne wre_loopl dec temp2 breq PC+2 rjmp
wr_getl sei ret
