July 22nd, 2017

Externe Interrupts mit dem AVR leicht gemacht3

Die Unterschiede zwischen Polling und Interrupt sind in einem älteren Beitrag schon aufgelistet. Theorie findet man jedoch sehr oft. Hier findet ihr ein einfaches Beispiel wie man einen Taster per Interrupt eine Aktion ausüben lässt. Das Beispiel ist für einen AT90CAN128 mit folgender Hardwarekonfiguration:

  • - Taster an PORT E, PIN 7
  • - LED an PORT E, PIN 6

Beim Initialisieren aktiviert man die Interrupts und konfiguriert wann dieser ausgelöst werden soll:

//  Init Taster
DDRE  &= ~_BV(7);    // PORT E, PIN 7 als Eingang definieren

EIMSK |= _BV(INT7);  // Interrupt fuer Pin 7 aktivieren
EICRB |= _BV(ISC50); // steigende Flanke erzeugt einen INT
EICRB |= _BV(ISC51);

//  Init LED
DDRE  |= _BV(6);     // PORT E, PIN 6 als Ausgang definieren

sei();    //activate global interrups

In der ISR für Signal 7 kann dann eine Aktion erfolgen oder ein selbst erstelltes Flag (in einer Variablen) gesetzt werden.

//  ISR Taster
SIGNAL(SIG_INTERRUPT7)
{
  // LED an
  PORTE |= _BV(6);

  // entprellen
  delay_ms(100);
}

Die beiden Dateien stehen hier zur Verfügung.

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Beispiel CAN Bus Testapplikation für AT90CAN1289

at90can128 Ich habe es in letzter Zeit oft erlebt, dass sich angehende Mikrocontrollerprogrammierer mit dem AT90CAN beschäftigen wollen oder müssen um eine CAN Anwendung zu entwickeln. Dabei stößt man immer auf folgendes Problem: Man wird in den Wald geworfen und weiß nicht welchen Baum man zuerst studieren soll. Wenn man nach einfachen Testanwendungen sucht, dann findet man meist ausgeklügelte Bibliotheken oder Anwendungen wo man zunächst nicht durchsieht. Außerdem sind die meist viel zu umfangreich und können auch beide CAN 2.0 Standards. Diesem Problem mache ich heute ein Ende, hier folgt eine einfache Anwendung für den AT90CAN und eine kleine Einführung in die Software. Es sind alle Derivate des AT90CAN verwendbar (32, 64, 128), man muss selbstverständlich beim Kompilieren darauf achten den Richtigen einzustellen.

Beginnen wir mit der Struktur der Software:

- main.c Hauptdatei, Aufruf der Funktionen
- at90can.c Sourcedatei für CAN-Funktionen, inkl. ISR
- at90can.h Headerdatei für CAN, Definition der Struktur, Geschwindigkeiten
- utils.h Korrekte Definitionen für True/False und nützliche Dinge

Für die Variablen in denen CAN-Nachrichten gespeichert werden sollen wurde eine Struktur CAN_messageType erstellt. Die im Datenblatt empfohlenen Einstellungen für die Geschwindigkeiten sind in einem Feld (array) in der at90can.h hinterlegt. Die Applikation besteht nun darin, dass in der main-Funktion zunächst die Initialisierung aufgerufen wird und anschließend eine CAN-Botschaft testweise gesendet wird. Die Empfangenen Nachrichten werden nur in der globalen Variable recMsg abgespeichert, jedoch nicht weiter verarbeitet. Bei jeder Operation mit MObs muss die CANPAGE auf das entsprechende gesetzt werden.

Wichtig ist zunächst die korrekte Initialisierung. Der CAN-Controller muss zum konfigurieren in den config-mode versetzt werden um Geschwindigkeit und Interrupteinstellungen zu ändern. Die globalen Interrupts sollte man erst nach der Konfiguration aktivieren, denn sonst könnte mitten in der Konfiguration beim aktivieren der einzelnen Interrupts ein kommender die Konfiguration verfälschen. Zur Initialisierung des CAN-Controllers gehört das aktivieren des config-mode, die Einstellungen der Interrupts und das Setzen der Busgeschwindigkeit. Die Konfiguration der einzelnen MObs kann auch in gesonderten Funktionen erledigt werden.

Bei einem Empfang einer Nachricht wird in der entsprechenden Interrupt-Service-Routine (ISR) die CAN-Botschaft aus den Registern ausgelesen und in eine globale Variable gespeichert. Variablen die in einer ISR beschrieben werden sollen, müssen als volatile deklariert werden. Nach dem speichern der Daten muss der Interrupt durch readmodwrite resetet werden. Ebenso muss das Bit CONMOBn gesetzt werden, um erneut Empfangsbereitschaft zu signalisieren.

Zum Senden einer Nachricht werden die gewünschten Daten und ID in einer Variable gespeichert und die Funktion can_tx aufgerufen werden. Diese kopiert die Daten in die Register des Controllers und setzt das Bit CONMOBn des als Sender konfigurierten MOb.

Fragen, Anregungen oder Verbesserungsvorschläge können gerne als Kommentare erfolgen!

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Einstellungen im EEPROM eines AVR speichern2

Es gibt kaum eine Anwendung in der man keine Einstellungen speichern möchte. Doch wenn man sich schon den Aufwand macht Einstellungen zu speichern, sollten diese nach dem Reset auch wieder abrufbar sein. Daher wird so etwas im EEPROM gespeichert und ausgelesen. Wie man das ganz sinnvoll programmieren kann folgt hier:

Am sinnvollsten überlegt man sich vorher was zu speichern ist, dann erstellt man gesondert dafür eine Sourcedatei mit deren Header. Im Header erfolgt die Definition der Benötigten Bytes:

#define EEPROM_SECTION  __attribute__ ((section (".eeprom")))

/*
** this global variables are stored in EEPROM
*/
uint16_t  dummy          EEPROM_SECTION  = 0;  // avoid using lowest addresses

//——————————————————————————
// section 1: default settings
uint8_t   eeprom_def_brightness EEPROM_SECTION  = 1;  // EEPROM address 0002
uint16_t  eeprom_def_TempID     EEPROM_SECTION  = 2;  // EEPROM address 0003
uint8_t   eeprom_def_TempUnit   EEPROM_SECTION  = 3;  // EEPROM address 0005
uint16_t  eeprom_def_Filter     EEPROM_SECTION  = 4;  // EEPROM address 0006
uint8_t   eeprom_def_CANspeed   EEPROM_SECTION  = 5;  // EEPROM address 0008

// placeholder
uint16_t  eeprom_def_dummy1     EEPROM_SECTION  = 6;  // EEPROM address 0009
uint16_t  eeprom_def_dummy2     EEPROM_SECTION  = 7;  // EEPROM address 000B
uint8_t   eeprom_def_dummy3     EEPROM_SECTION  = 8;  // EEPROM address 000D
uint8_t   eeprom_def_dummy4     EEPROM_SECTION  = 9;  // EEPROM address 000E
uint8_t   eeprom_def_dummy5     EEPROM_SECTION  = 10; // EEPROM address 000F

//——————————————————————————
// section 2: user settings
uint8_t   eeprom_usr_brightness EEPROM_SECTION  = 11;  // EEPROM address 0010
uint16_t  eeprom_usr_TempID     EEPROM_SECTION  = 12;  // EEPROM address 0011
uint8_t   eeprom_usr_TempUnit   EEPROM_SECTION  = 13;  // EEPROM address 0013
uint16_t  eeprom_usr_Filter     EEPROM_SECTION  = 14;  // EEPROM address 0014
uint8_t   eeprom_usr_CANspeed   EEPROM_SECTION  = 15;  // EEPROM address 0016

// placeholder
uint16_t  eeprom_usr_dummy11    EEPROM_SECTION  = 16;  // EEPROM address 0017
uint16_t  eeprom_usr_dummy12    EEPROM_SECTION  = 17;  // EEPROM address 0019
uint8_t   eeprom_usr_dummy13    EEPROM_SECTION  = 18;  // EEPROM address 001B
uint8_t   eeprom_usr_dummy14    EEPROM_SECTION  = 19;  // EEPROM address 001C
uint8_t   eeprom_usr_dummy15    EEPROM_SECTION  = 20;  // EEPROM address 001D

Anschließend werden in der Sourcedatei die entsprechend der Reservierung benötigten Funktionen erstellt um die Werte zu lesen/schreiben.

#include <stdbool.h>
#include <stdint.h>
#include <avr/io.h>
#include <avr/eeprom.h>
#include "eeprom_access.h"

// returns the dataset from eeprom
uint16_t get_eeprom_word(uint8_t setting)
{
  uint16_t   eeprom_word;

  switch (setting)
  {
    case 12:
      eeprom_word = eeprom_read_word( &eeprom_usr_TempID );
      break;
    case 14:
      eeprom_word = eeprom_read_word( &eeprom_usr_Filter );
      break;
    default:
      break;
  }
  return eeprom_word;
}

// save data to eeprom
void set_eeprom_word( uint16_t eeprom_word, uint8_t setting )
{
  switch (setting)
  {
    case 12:
      eeprom_write_word( &eeprom_usr_TempID, eeprom_word );
        break;
    case 14:
      eeprom_write_word( &eeprom_usr_Filter, eeprom_word );
        break;
    default:
      break;
  }
}

// returns the dataset from eeprom
uint8_t get_eeprom_byte(uint8_t setting)
{
  uint8_t   eeprom_byte;

  switch (setting)
  {
    case 15:
      eeprom_byte = eeprom_read_byte( &eeprom_usr_CANspeed );
        break;
    default:
      break;
  }

  return eeprom_byte;
}

// save data to eeprom
void set_eeprom_byte( uint8_t eeprom_byte, uint8_t setting )
{
  switch (setting)
  {
    case 15:
      eeprom_write_byte( &eeprom_usr_CANspeed, eeprom_byte );
        break;
    default:
      break;
  }
}

In der main-Datei (oder wo man die Funktion aufrufen möchte) muss anschließend definiert werden wie die Einstellungen heißen und die externen Funktionen deklariert werden.

//——–
// EEPROM
//——–
// settings
#define CAN_Speed 15
#define CAN_Filter 14
#define Temp_ID 12

extern void set_eeprom_byte( uint8_t eeprom_byte, uint8_t setting );
extern uint8_t get_eeprom_byte(uint8_t setting);
extern void set_eeprom_word( uint16_t eeprom_word, uint8_t setting );
extern uint16_t get_eeprom_word(uint8_t setting);

Der Aufruf aus der main-Datei könnte dann wie folgt aussehen:

CANspeed = get_eeprom_byte(CAN_Speed);

set_eeprom_byte(CANspeed, CAN_Speed);

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CANlogger mit Temperaturmessung0

Vor einiger Zeit hatte ich das Konzept der Projektarbeit schon einmal vorgestellt. Nun wurde Version 1.0 fertig gestellt.

Features:

  • - Temperaturmessung mit Thermoelement und MAX6675
  • - ISP Stecker nach ATMEL Standard
  • - Schutz zum CAN durch DC-DC und Optokoppler
  • - CAN Stecker ist CAN-CiA konform
  • - Stromversorgung wählbar zwischen CAN und extern
  • - zusätzlich I²C EEPROM auflötbar für große Bilder
  • - Einstellmöglichkeit mit Drehgeber für CAN-Speed, ID und Filter
  • - Anzeige von empfangenen CAN-Nachrichten auf dem TFT
  • - 65k Farb-TFT mit 176×132 Pixel von display3000

Hier eine kleine Demo des Moduls:

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Fehler bei AVR ISP Parallel-Programmieradapter0

Ich habe bereits zweimal den scheinbar unerklärlichen Fehler gehabt, dass bei einem Flashvorgang der AVR plötzlich nicht mehr antwortet. Nach viel Kontakt mit Atmel und einigen Profis konnte ich den Fehler trotzdem nicht lokalisieren.

Vor einigen Tagen nun habe ich mich mit einem Elektroniker unterhalten, der diesen Fehler auch hatte und genauer nachgeforscht hat. Es wurde in beiden Fällen der Programmieradapter von Robotikhardware verwendet. Hier wurde allerdings ein einfacher Schaltplan von früher verwendet, der sich damals weit verbreitet hatte. Hier fehlt eine Diode um die Spannung auf 5V zu begrenzen, denn RS232 hat ja einen höheren Pegel als 5V. Bei einer bestimmten Kombination von Code wird der Massepegel des AVR abgesenkt und daher der Spannungspegel über 5V angehoben. Das passiert nur wenn die Pegel zweier aufeinanderfolgenden Befehle die maximale Differenz haben. Da ist der Port nicht schnell genug und durch die fehlende Diode entsteht kurzzeitig ein Peak von mehr als 5V. Das ist der Grund warum der AVR unvorhergesehen kaputt geht.

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Inkrementalgeber Auswertung6

Die Zeit der Taster oder sogar Bedienkreuze ist schon lange vorbei. IMG_5950Seit vielen Jahren werden in Radios, Navis, Handys,etc. so genannte Inkrementalgeber (encoder) eingesetzt. Mit Knopf oder ohne (Taste). Immer öfter werden diese kleinen Dinger auch im Hobbybereich interessant und verwendet. Die Ansteuerung in der Firmware ist zwar recht einfach, jedoch möchte ich euch den Weg erleichtern, so dass keiner das Rad zweimal erfinden muss.

Es ist empfehlenswert die im Datenblatt angegebene Beschaltung mit Entprellung und Strombegrenzung aufzubauen, falls keine vorhanden ist: 10k gegen Vcc, 10k zum µC-Pin und 100nF gegen GND. Die Abfrage gestaltet sich per Interrupt am sinnvollsten, denn wenn man den Flankenwechsel detektiert hat sollte sofort der Level des anderen Signals abgefragt werden. Meist bekommt man vom Hersteller nur so ein winziges Diagramm:

phase_diag

Es ist ja schon aussagekräftig, allerdings dauert es ein paar Minuten bis man mit der richtigen Sichtweise darauf schaut. Es gibt vier Fälle, je zwei pro Drehrichtung. Man lässt Signal A per Levelchange Interrupt Triggern und fragt danach Signal B ab. Hier ein Beispiel: Signal A steigende Flanke. Wenn dann Signal B low ist, dann war es eine ClockWise Rotation. (Zeitpunkt zwischen T2 und T3, C.W.) Hier die ISR:

code_a Immer daran denken: Variablen auf die in der ISR zugegriffen werden soll als volatile deklarieren!

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Projektarbeit, CANlogger mit Temperaturmessung9

Lange habe ich gewartet, aber nun soll es soweit sein. Ich hatte ja schonmal am Rande erwähnt, dass ich mit dem 2,1″TFT von display3000 einen Temperatur- und CANlogger bauen werde. Nun die versprochene Vorstellung der Idee und Hardware.

Es geht an sich nur um meine Projektarbeit im Rahmen des Diploms Fahrzeuginformatik. Das Projekt soll für mich gleichzeitig ein Vortest sein ob man Display und andere Elemente für eine MFA V2.0 für den Golf einsetzen könnte.

In dem Projekt geht es darum mit einem MAX6675 die Umgebungstermperatur über ein Thermoelement zu messen und durch den Controller (AT90CAN128) auf dem Display darzustellen und auf die CAN Schnittstelle zu senden. Gleichzeitig soll es möglich sein CAN-Nachrichten zu empfangen. Damit das Ganze etwas flexibel bleibt sollen auch Einstellungen möglich sein wie z.B. CAN ID, Temperatureinheit, Helligkeit des Displays, etc. Das wird von dem Modul selbst bewerkstelligt. Zu dem Projekt gehört außerdem eine Software, die auf einem PC mit Windows XP mit PCI-CAN-Karte von Peak System, laufen wird. Diese Software stellt die auf den CAN gesendete Temperatur dar und ermöglicht es dem Benutzer CAN-Nachrichten mit beliebiger ID (außer der, der Temperaturnachricht) zu versenden. Das Modul wird diese dann aufgrund der Logging-Funktionalität darstellen. Die CAN-Stecker sind in SUB-D 9 nach CiA DS102-1 ausgeführt.

Die Hardware und 30% der Firmware sind bereits fertig gestellt (13.11.2008, 01:23). Hier ein aktuelles Bild des Moduls:

Die fertige Platine hatte ich HIER schon einmal präsentiert. Des Weiteren ein kleiner Vorgeschmack aus meinem Konzeptbuch:

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Zweiter Test des 2,1″TFT0

Wiedereinmal muss ich euch mit dem Display nerven. Aber ihr werden sehen..es hat seinen Grund!

Ich habe nach dem erfolgreichen Test1 mit Linien nun eine Vollgrafik in den Controller geladen und dargestellt. Das Ergebnis ist….ja, mir fehlen die Worte! Einfach unglaublich, seht selbst!

Nochwas: Es steht nicht umsonst in dem Programmierhandbuch, man solle es unbedingt komplett lesen bevor man anfängt. Der Grafikkonverter ist zwar sehr hilfreich, aber die Ausgabe dessen muss hinterher angepasst werden!

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Erster Test des 2,1″TFT1

Heute hatte ich die Gelegenheit, nachdem das Evaluationboard erfolgreich in Betrieb genommen wurde, mein TFT von display3000 mal einem ersten Test zu unterziehen (dazu wurde ein Programm mitgeliefert welches eine blaue Linie zeichnet).

Das habe ich ein wenig meinen Designansprüchen angepasst, und siehe da… es passiert NIX! Warum? Die Anschlussbelegung in dem Manual war anders als die in der Testsoftware definierten. (beides mitgeliefert für 20€ Aufpreis) Naja, Fehler schnell gefunden, siehe da:

Es zeigt einen schwarzen Hintergrund mit 2 weißen Linien und 100% Beleuchtung. Auf dem Foto leider nicht so schön, in Realität, hier neben mir, sehr sehr chic!

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Evaluationboard für AT90CAN TQFP641

Mit freundlicher Unterstützung von Mark C. konnte ich am Wochenende ein sehr praktisches Evaluationboard für den AT90CANxx aufbauen. Ursprünglich wollte ich einen Adapter für den Chip bauen um ihn auf mein Steckbrett stecken zu können, das erwies sich allerdings schnell als unhandlich.

Da der AT90CANxx einer der wenigen AVRs ist, die per PDI und PDO programmiert werden (siehe hier), ist das Board speziell für diesen TQFP64 AVR entwickelt. Wenn man diese Pininkompabilität ausmärzt kann man theoretisch jeden AVR damit betreiben. Jedoch muss er aufgrund der Bauform direkt aufgelötet werden.

Features:

ISP Programmierung, CAN treiber onboard, MAX208 onboard, zwischen 5,0V und 3,3V Betriebsspannung (AVR und Ports getrennt) wählbar, Betriebsspannungen an extra klemmen abgreifbar, an jedem Port-Wannenstecker Port-Betriebsspannung und GND verfügbar, RTS und CTS lines per Jumper trennbar, 2 RS232 Schnittstellen

Schaltplan evboard_tqfp64

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Unterschiede bei ISP-Programmierung von AVRs2

Normalerweise wird ein AVR über ISP immer durch MOSI und MISO programmiert, dass sind die SPI Input und Output Anschlüsse. Wer jedoch den AT90CANxx zum ersten mal anfasst wird schnell eine Überraschung erleben.

Denn wie im Datenblatt Seite 345 unter “Signal Names” beschrieben sind bei dem Chip und sicher auch bei wenigen weiteren die MOSI und MISO Pins auf PDI und PDO gemappt. Also, immer genau hinschauen!

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AVR Programmer für USB0

Viele kennen das Problem…kein Serialport mehr mit D-SUB9, kein Parallelport mehr. Also muss ein Gerät für USB her. Da bieten sich viele an, USBprog, USBasp, MKII, usw.

Alle funktioniern sicherlich unterschiedlich schnell und unterschiedlich komfortabel. Einen AVR können sie alle flashen. Wer sich einen einfachen Brenner mit nur einem Atmel und nur einem Layer auf der Platine nachbauen möchte ist mit dem USBASP von Thomas Fischl am besten beraten. Einfach Platine herstellen, bestücken, Mega8 flashen und USB Treiber auf dem PC installieren. Dann kann man bequem mit Batchdatei oder Burn-O-mat für AVRdude arbeiten.

Wer das Layout noch ein bisschen komprimiert bekommt es sogar in eine Schachtel für Büroklammern.

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Veröffentlichung des fertigen LET1

Nach dem Wettbewerb werden nun von uns die Dateien und Bild des fertigen Trucks veröffentlicht. Erreicht haben wir einen Sonderpreis für Naturschutz und Umwelttechnik.

LET Schaltungen

LET Software GLCD

img_3517_1.jpg

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Moderne LED Technik mit organischen Stoffen5

Heute habe ich ein nagelneues PLED Display von Electronic Assembly in Betrieb genommen. Es soll einen Kontrast von 100:1 haben, einen Stromverbrauch von nur 20µA pro Pixel und absolut verzögerungsfreie Anzeige. Genaueres ist im Datenblatt zu finden.

Hier ein paar Impressionen von Kontrast und Blickwinkel des OLED:

img_3388a.jpg img_3391a.jpg img_3393a.jpg img_3395a.jpg

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Verwendung des GLcd mit dem T6963C nicht möglich0

Nach vielen, vielen Stunden die ich mit meinem PIC und dem Display verbracht habe stellt sich nun heraus, dass der integrierte Inverter für die Kontrastspannung hochohmig ist anstatt -9V auszugeben. Des weiteren bricht die Kontrastspannung auf 0,22V zusammen, wenn man das Display anschließt. Alles deutet auf einen Defekt des Displays hin, denn die Signale habe ich in mühevoller Handarbeit mit dem Oszilloskop überprüft.

Nun werde ich mich nach einem neuen Display umsehen, welches blaue Hintergrundbeleuchtung hat. Das ist eh viel schöner. ;-)

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