Программирование AVR

Программирование AVR (94)

Найджел Джонс
Использование ключевого слова volatile в Си, как правило, плохо понимается программистами. Это не удивительно, так как большинство руководств по Си уделяют этому вопросу одно - два предложения. Эта статья научит вас, как использовать его правильно.

Сталкивались ли вы во время работы с Си или Си++ кодом со следующими ситуациями?

- код, который прекрасно работает, пока вы не включите оптимизацию
- код, который прекрасно работает, пока запрещены прерывания
- задачи ОСРВ, которые превосходно работают в изоляции, пока не создана какая-нибудь  другая задача
   В качестве дополнения к статье по управлению семисегментным индикатором написал программу цифрового вольтметра  на микроконтроллере. Он измеряет постоянное напряжение в диапазоне от 0 до 30 В с разрешением 30мВ и точностью ~0,2В. Все нижеизложенное - пояснение к проекту.

   

   Для отображения цифровой информации в системах на базе микроконтроллеров  используются светодиодные семисегментные индикаторы. Они просты в управлении, имеет высокую яркость, широкий диапазон рабочих температур и низкую стоимость. К недостатком светодиодных индикаторов относятся – скудные возможности по выводу буквенной информации, высокое энергопотребление и отсутствие управляющего контроллера.
  Светодиодный семисегментный индикатор представляет собой группу светодиодов   расположенных в определенном порядке и объединенных конструктивно. Зажигая одновременно несколько светодиодов можно формировать на индикаторе символы цифр.
    Для ввода цифровой и буквенной информации в приложениях на базе микроконтроллеров используются клавиатуры. Клавиатура представляет собой блок из нескольких кнопок, объединенных конструктивно и связанных между собой электрически по матричной схеме. В этой статье мы рассмотрим алгоритм опроса матричной клавиатуры и разберем пример его программной реализации.

   Эта статья представляет собой попытку объяснить основную причину неоправданного  раздувания кода, происходящего при вызове функций из обработчиков прерываний, и как с этим справиться.

   Все микроконтроллеры AVR семейства mega имеют в своем составе 16-ти разрядный таймер/счетчик T1. Он позволяет формировать длительные временные задержки/интервалы и у него большее число режимов работы и прерываний, чем у 8-ми разрядных таймеров. В составе таймера/счетчика Т1 есть блок захвата, который по сигналу компаратора или сигналу на выводе ICP сохраняет значение счетного регистра TCNT1 в регистре ICR1. Эту особенность таймера можно использовать для измерения периода сигналов, длительности импульсов или для ведения лога/журнала событий. Рассмотрим использование прерывания по событию захват для реализации простого частотомера на микроконтроллере AVR.
    Выбирая пример для этой статьи, я колебался между несколькими вариантами. С одной стороны хотелось написать простую программу, чтобы было понятно начинающим, с другой стороны программа должна оправдывать применение событийной системы.
   Думал я, думал и в итоге остановился на термостате. Программа носит учебный характер и не претендует на оптимальность. Некоторые функции в ней не реализованы.
   Вопросы организации программ встраиваемых систем довольно скудно освещены в отечественной литературе. Поэтому у начинающих программистов микроконтроллеров рано или поздно возникают проблемы при написании  больших проектов.
   Стандартный подход к построению микроконтроллерных программ сводится к использованию бесконечного цикла, внутри которого происходит опрос флагов, и вызываются разные функции. Однако, такая программа не наглядна, и ее сложно модифицировать.
   Организация программы в виде событийной системы (event driven system) лишена этих недостатков, позволяет реализовывать сложную логику, и не так “тяжеловесна” как операционные системы (RTOS). В этой статья мы разберемся с принципом ее работы и рассмотрим простой вариант ее реализации.
   Будучи программистом, вам не нужно полностью знать ISO/ANSI C стандарт. Можно создавать довольно сложные приложения на Си, не зная всех деталей. Однако, стандарт – лучший помощник, когда вы разбираетесь в менее очевидных частях языка и исследуете его закоулки.
   Когда вы читаете стандарт, некоторые моменты выглядят совершенно ясными на бумаге, но когда вы компилирует свой код, он так переворачивается, что делает все, кроме того, что вы хотели. Некоторые части стандарта требуют анализа, прежде чем вы полностью поймете их поведение и сможете использовать в своих интересах.
   Реализация обмена данными по USART`у, которую мы рассматривали в предыдущей статье имеет некоторые недостатки. Функция отправки символа перед тем как инициировать передачу выполняет опрос флага UDRE регистра UCSRA в цикле while. А это значит, что микроконтроллер тратит свое драгоценное время на пустую работу. Прием данных осуществляется в однобайтовый буфер, при этом предыдущие данные затираются, если микроконтроллер не успевает их считывать.
   Для простых приложений такого подхода вполне достаточно, но для сложных гораздо эффективнее организовать передачу (прием) данных используя кольцевой (циклический) буфер.