RN-Control Demoprogramm in C: Unterschied zwischen den Versionen

Aktuelle Version vom 18. April 2010, 14:43 Uhr

Funktionen des Boards

Für User, die in C einsteigen möchten, hat jetzt RN-User Corone das gleiche Programm auch für C umgesetzt und hier bereitgestellt. Einige zusätzliche Grundfunktionen in der Header-Datei erleichtern die Umsetzung.

Die C Header-Datei

/*
###################################################
rncontrol.h

Diese Header-Datei stellt grundlegende Funktionen für das RN-Control 1.4 in C zur Verfügung.

Autor: Georg Richter
#######################################################
*/


#include <util/delay.h>



/*### waitms - Programm pausieren lassen ###*/

/*Die Funktion lässt circa so viele Millisekunden verstreichen, wie angegeben werden.
Angepasst auf das RN-Control 1.4 mit 16 MHz-Quarz!
Vorsicht, Wert ist nur experimentell angenähert, nicht exakt berechnet!*/

void waitms(uint16_t ms)
{
	for(; ms>0; ms--)
	{
		uint16_t __c = 4000;
		__asm__ volatile (
			"1: sbiw %0,1" "\n\t"
			"brne 1b"
			: "=w" (__c)
			: "0" (__c)
		);
	}
}




/*### Ports setzen ###*/

//Ports auf HIGH setzen
static inline void setportaon(const uint8_t n)
{PORTA |= (1<<n);}	//set PORTA.n high

static inline void setportbon(const uint8_t n)
{PORTB |= (1<<n);}	//set PORTB.n high

static inline void setportcon(const uint8_t n)
{PORTC |= (1<<n);}	//set PORTC.n high

static inline void setportdon(const uint8_t n)
{PORTD |= (1<<n);}	//set PORTD.n high



//Ports auf LOW setzen
static inline void setportaoff(const uint8_t n)
{PORTA &= ~(1<<n);}	//set PORTA.n low

static inline void setportboff(const uint8_t n)
{PORTB &= ~(1<<n);}	//set PORTB.n low

static inline void setportcoff(const uint8_t n)
{PORTC &= ~(1<<n);}	//set PORTC.n low

static inline void setportdoff(const uint8_t n)
{PORTD &= ~(1<<n);}	//set PORTD.n low





/*### Senden per USART - RS232-Kommunikation ###*/

/*Zum senden von Zeichen im Hauptprogramm entweder

char irgendwas[] = "meintext";
sendUSART(irgendwas);

oder direkt

sendUSART("meinText");

verwenden.*/ 

void init_USART(void)
{
	UCSRB |= (1<<TXEN);	//UART TX (Transmit - senden) einschalten
	UCSRC |= (1<<URSEL)|(3<<UCSZ0);	//Modus Asynchron 8N1 (8 Datenbits, No Parity, 1 Stopbit)
	UBRRH = 0;				//Highbyte ist 0
	UBRRL = 103;	//Lowbyte ist 103 (dezimal) -> (Frequenz_in_Hz / (Baudrate * 16)) - 1 <- Quarfrequenz = 16*1000*1000 Hz!!!!
}



void sendchar(unsigned char c)
{
	while(!(UCSRA & (1<<UDRE))) //Warten, bis Senden möglich ist
	{
	}
	
	UDR = c; //schreibt das Zeichen aus 'c' auf die Schnittstelle
}



void sendUSART(char *s) //*s funktiniert wie eine Art Array - auch bei einem String werden die Zeichen (char) einzeln ausgelesen - und hier dann auf die Sendeschnittstelle übertragen
{
	while(*s)
	{
	sendchar(*s);
	s++;
	}
}





/*### ADC-Ansteuerung ###*/

uint16_t adcwert(uint8_t kanal)
{
	uint16_t wert = 0; //Variable für Ergebnis deklarieren

	ADCSRA = (1<<ADEN)|(1<<ADPS2)|(1<<ADPS1)|(1<<ADPS0);	//ADEN aktiviert überhaupt erst den internen ADC-Wandler, ADPS2 bis ADPS0 stellen den verwendeten Prescaler ein, denn die Wandlerfrequenz muss immer zwischen 50 und 200 kHz liegen! Der Prescaler muss bei 16MHz also zwischen 80 und 320 eingestellt werden, als einzige Möglichkeit bleibt hier 128 (=alle auf 1).   

	ADMUX = kanal;
	//ADMUX = (1<<REFS1)|(1<<REFS0); //Einstellen der Referenzspannung auf "extern", also REFS1 und REFS0 auf "0" - daher auskommentierte Zeile
	
	ADCSRA |= (1<<ADSC);	//nach Aktivierung des ADC wird ein "Dummy-Readout" empfohlen, man liest also einen Wert und verwirft diesen, um den ADC "warmlaufen zu lassen"      
    while(ADCSRA & (1<<ADSC)) {} //auf Abschluss der Konvertierung warten
	wert = ADCW;	//ADCW muss einmal gelesen werden, sonst wird Ergebnis der nächsten Wandlung nicht übernommen.
 
	/* Eigentliche Messung - Mittelwert aus 4 aufeinanderfolgenden Wandlungen */
	wert = 0; 
	for(uint8_t i=0; i<4; i++)
	{
		ADCSRA |= (1<<ADSC); 	//eine Wandlung "single conversion" starten
		while(ADCSRA & (1<<ADSC)) {} 	//auf Abschluss der Konvertierung warten
		wert = wert + ADCW;	 //Wandlungsergebnisse aufaddieren
    }
	
	ADCSRA &= ~(1<<ADEN);	//ADC deaktivieren
 
	wert = wert/4;		//Durchschnittswert bilden
 
	return wert;
}





/*### Buttonabfrage ###*/

uint8_t button(void)
{
	uint8_t taste = 0; 	//Variable für Nummer des Tasters
	uint16_t analog7 = adcwert(7);	//Wert des Ports
	
	setportaon(7);		//Ohne das hier "flackern" die Werte aus irgend einem Grund -> es werden mitunter Tasten erkannt, die gar nicht gedrückt wurden oder das Programm bleibt für einige Sekunden "hängen"
	waitms(1);
	setportaoff(7);
	
	//Abfrage des gedrückten Tasters - um Störungen zu vermeiden wurden
        //die Bereiche sehr eng gefasst, sollten bei Bedarf an jedes Board extra angepasst werden.
	if((analog7>=337) && (analog7<=343)) {taste = 1;}
	else if((analog7>=268) && (analog7<=274)) {taste = 2;}
	else if((analog7>=200) && (analog7<=206)) {taste = 3;}
	else if((analog7>=132) && (analog7<=138)) {taste = 4;}
	else if((analog7>=64) && (analog7<=70)) {taste = 5;}
	else {}
	
	return taste;
}




/*### Sound durch den Speaker ausgeben ###*/

/*i wird immer um das doppelte der Tonhöhe hochgezählt. Grund: Um so tiefer
der Ton, desto größer ist "hoehe" -> desto länger sind die Pausenzeiten pro
"Tonschwingung". Dadurch würden tiefe Töne immer länger werden, was durch
diese Funktion abgefangen wird. Alle Töne mit der Länge x werden auch
ca x ms lang gespielt. Vernachlässigt wird hierbei jedoch die benötigte Zeit
zum Umschalten der Pins und Hochzählen der Schleife, um so höher der Ton, 
desto länger wird er also real gespielt, weil öfter gezählt und umgeschaltet
werden muss. Bei hoehe=1 benötigt ein Ton etwa das 1,733-fache der Zeit, die
als Dauer angegeben wird; bei hoehe=30 wird sie hingegen beinahe eingehalten.
Der Multiplikator von 15 in der Länge gleicht die seltsame Dauer, die die
Delay-Schleife hat, aus (die kommt aus irgend einem Grund nicht mal annähernd
an Millisekunden heran).*/


void sound(uint8_t hoehe, uint16_t laenge)
{
	for(uint16_t i=0; i<laenge*15; i=i+(2*hoehe))
	{
		setportdon(7);
		_delay_loop_2(hoehe<<7); // 0,032ms*hoehe warten bei einem 16 MHz-Quarz
		setportdoff(7);			// (hoehe<<7) ist eine effizientere Schreibweise von hoehe*128
		_delay_loop_2(hoehe<<7);
	}
}





/*### PWM-Routinen zur Motoransteuerung ###*/

void init_timer1(void)	//Initialisierung des Timers für Erzeugung des PWM-Signals
{
   /* normale 8-bit PWM aktivieren (nicht invertiert),
   Das Bit WGM10 wird im Datenblatt auch als PWM10 bezeichnet */
   TCCR1A = (1<<COM1A1)|(1<<COM1B1)|(1<<WGM10);

   /* Einstellen der PWM-Frequenz auf 14 kHz ( Prescaler = 1 ) */
   TCCR1B = (1<<CS10);

   /* Interrupts für Timer1 deaktivieren
   Achtung : Auch die Interrupts für die anderen Timer stehen in diesem Register */
   TIMSK &= ~0x3c;
}



void setPWMlinks(uint8_t speed) //Geschwindigkeit linker Motor
{OCR1BL = speed;}

void setPWMrechts(uint8_t speed) //Geschwindigkeit rechter Motor
{OCR1AL = speed;}



void Mlinkszur(void)	//Uhrzeigersinn
{PORTC |= (1<<PC6); PORTC &= ~(1<<PC7);}

void Mlinksvor(void)	//mathematischer Drehsinn
{PORTC &= ~(1<<PC6); PORTC |= (1<<PC7);}

void Mlinksstop(void)	//aus
{ PORTC &= ~(1<<PC6); PORTC &= ~(1<<PC7);}



void Mrechtsvor(void)	//Uhrzeigersinn
{PORTB |= (1<<PB0); PORTB &= ~(1<<PB1);}

void Mrechtszur(void)	//mathematischer Drehsinn
{PORTB &= ~(1<<PB0); PORTB |= (1<<PB1);}

void Mrechtsstop(void)	//aus
{PORTB &= ~(1<<PB0); PORTB &= ~(1<<PB1);}	

Das C Demoprogramm

/*
###################################################
RNControl-Test.c

Aufgabe:
 Dieses Testprogramm testet gleich mehrere Eigenschaften auf dem Board
 Den verschiedenen Tasten sind bestimmte Funktionen zugeordnet
 Taste 1: Zeigt Batteriespannung über RS232 an
 Taste 2: Angeschlossene Motoren beschleunigen und abbremsen
 Taste 3: Einige Male Lauflicht über LED´s anzeigen. Am I2C-Bus
          darf in diesem Moment nichts angeschlossen sein
 Taste 4: Zeigt analoge Messwerte an allen Port A PIN´s über RS232 an
 Taste 5: Zeigt digitalen I/O Zustand von PA0 bis PA5 an


 Sehr gut kann man aus dem Demo auch entnehmen wie Sound ausgegeben wird,
 wie Tasten abgefragt werden und wie Subroutinen und Funktionen angelegt werden

Autor: Georg Richter
#######################################################
*/





#include <stdlib.h> 
#include <avr/io.h>
#include "rncontrol.h"





/*### Variablen ###*/
const float referenzspannung = 0.0048828125;	//Referenzwert zur Multiplikation mit den Werten der Analogports (0...1023), um auf die Voltzahl zu kommen (0...5). Ergibt sich aus 5/1024.
uint16_t analog; //Variable für jeweils an einem Analogport gemessenen Wert, um nicht für eine Ausgabe mehrere Messungen durchführen zu müssen.
char wort[5];	//Zahlen (Integer und Float) müssen vor der Ausgabe per RS232 in ASCII-Zeichen konvertiert werden, für die ein Speicher benötigt wird.





/*### Batteriespannung ###*/
void Batteriespannung(void)
{
	sendUSART("Analog6 = "); analog = adcwert(6);
	utoa(analog, wort, 10);	sendUSART(wort); sendUSART(" = ");
	dtostrf(analog*referenzspannung, 11, 8, wort);	sendUSART(wort); sendUSART(" Volt\r\n");
	dtostrf(adcwert(6)*referenzspannung*5.66804, 11, 8, wort);
	sendUSART("Batteriespannung = "); sendUSART(wort); sendUSART(" Volt\r\n\n\n\n");
	waitms(300);
}





/*### Motortest ###*/
void Motortest(void)
{
	Mlinksvor();
	Mrechtsvor();

	setPWMlinks(0);
	setPWMrechts(0);
	waitms(40);

	for(uint8_t i=0; i<255; i=i+5)
	{
		setPWMlinks(i);
		setPWMrechts(i);
		waitms(40);
	}

	setPWMlinks(255);
	setPWMrechts(255);
	waitms(40);

	for(uint8_t i=255; i>0; i=i-5)
	{
		setPWMlinks(i);
		setPWMrechts(i);
		waitms(40);
	}

	setPWMlinks(0);
	setPWMrechts(0);

	Mlinksstop();
	Mrechtsstop();
	waitms(300);
}





/*### LED-Lauflicht ###*/
void Lauflicht(void)
{
	for(uint8_t i=0; i<10; i++)
	{
	setportcoff(0);
	waitms(150);
	setportcon(0);
	setportcoff(1);
	waitms(150);
	setportcon(1);
	setportcoff(2);
	waitms(150);
	setportcon(2);
	setportcoff(3);
	waitms(150);
	setportcon(3);
	setportcoff(4);
	waitms(150);
	setportcon(4);
	setportcoff(5);
	waitms(150);
	setportcon(5);
	waitms(300);
	}
}





/*### Analogwerte ###*/
void Analogwerte(void)
{
	//Alle internen Pullups an, ausgenommen Port A3 und Batteriespannung/Taster (A6 und A7). Da A3 aber nun auch nicht auf GND liegt, ergibt sich ein "Rauschen", der Wert variiert mit jeder Messung mehr oder weniger stark.
	setportaon(0);
	setportaon(1);
	setportaon(2);
	setportaoff(3);
	setportaon(4);
	setportaon(5);
	
	for(uint8_t i=0; i<8; i++)
	{
		analog = adcwert(i);	//Messung Analogport [i]
		utoa(i, wort, 10); sendUSART("Analog"); sendUSART(wort); sendUSART(" = "); //Ausgabe: "Analog[i] = "
		utoa(analog, wort, 10);	sendUSART(wort); sendUSART(" = "); //Ausgabe: "[Analogwert] = "
		dtostrf(analog*referenzspannung, 11, 8, wort);	sendUSART(wort); sendUSART(" Volt\r\n"); //Ausgabe: "[Reale Voltzahl] Volt[Umbruch]"
	}
	
	sendUSART("\n\n\n");
	waitms(300);
}





/*### Digitalwerte ###*/
void Digitalwerte(void)
{
	//Einige interne Pullups an, andere aus -> gibt bei einigen "Rauscheffekt", mal misst er "high", mal "low" und mal irgendwas dazwischen "?".
	//Ein kleines Stückchen Draht an einem der Ports wirkt wahre Wunder, was das Rauschen betrifft -> viel öfter "low" dabei als ohne. Nachteil: Die Tastenerkennung funktioniert kaum noch.
	setportaoff(0);
	setportaon(1);
	setportaoff(2);
	setportaon(3);
	setportaon(4);
	setportaon(5);
	
	for(uint8_t i=0; i<8; i++)
	{
		utoa(i, wort, 10); sendUSART("Digital"); sendUSART(wort); sendUSART(" = ");	//Ausgabe: "Digital[i] = "
		if (PINA & (1<<i)) {sendUSART("high");} else {sendUSART("low");}	//Abgleich des Zustandes - Ausgabe: "high" oder "low"
		sendUSART("\r\n");
	}
	
	sendUSART("\n\n\n");
	waitms(300);
}





/*### Hauptschleife ###*/
int main(void)
{

	/*###Initialisierungsphase###*/

	//Pins bzw. Ports als Ein-/Ausgänge konfigurieren
	DDRA |= 0x00;	//00000000 -> alle Analogports als Eingänge
	DDRB |= 0x03;	//00000011 -> PORTB.0 und PORTB.1 sind Kanäle des rechten Motors
	DDRC |= 0xFF;	//11111111 -> PORTC.6 und PORTC.7 sind Kanäle des linken Motors, Rest sind LEDs für Lauflicht
	DDRD |= 0xB0;	//10110000 -> PORTD.4 ist PWM-Kanal des linken Motors, PORTD.5 des rechten
	
	//Initialisierungen
	setportcon(0); setportcon(1); setportcon(2); setportcon(3); setportcon(4); setportcon(5); //LEDs ausschalten
	setportdoff(7);	//Speaker aus
	init_timer1();	//Initialisierung Timer für PWM
	init_USART();	//USART konfigurieren



	/*###Hauptschleife###*/
	sound(6, 270); //Startmelodie
	sound(8, 270);
	sound(11, 270);
	sound(7, 270);
	waitms(10);
	sound(7, 270);
	sound(6, 270);
	sound(11, 540);
	sendUSART("\r\n\n\n"); //Sendet einen kleinen Begrüßungstext. "\r" setzt den Cursor wieder auf Zeilenanfag, "\n" beginnt dann die nächste Zeile
	sendUSART("**** RN-CONTROL 1.4 *****\r\n");
	sendUSART(" \r\n");
	sendUSART("Fuer C umgeschrieben Version des mitgelieferten\r\n");
	sendUSART("Bascom-BASIC Beispielprogramms inkl. eigener\r\n"); 
	sendUSART("Header-Datei mit wichtigen Grundfunktionen.\r\n");
	sendUSART(" \r\n");
	sendUSART("Vielen Dank an die RN-Community fuer ihre Hilfe!\r\n\n\n\n");



	Mlinksstop();
	Mrechtsstop();


	setPWMlinks(0);
	setPWMrechts(0);


	while(1)
	{
		switch(button())
		{
			case 1: Batteriespannung(); break;
			case 2: Motortest(); break;
			case 3: Lauflicht(); break;
			case 4: Analogwerte(); break;
			case 5: Digitalwerte(); break;
			default: break;
		}
	}
	
	
	return 0;
}

Anmerkungen

• Bitte beachtet, dass dieses C-Demoprogramm bei den for-Schleifen den sogenannten ISO-Standard ISO/IEC 9899:1999 (kurz: C99) verwendet. Dieses muss dem AVR Compiler mittels -std=gnu99 oder -std=c99 mitgeteilt werden, da man sonst den Fehler "error: 'for' loop initial declaration used outside C99 mode" erhält. Soll dennoch der alte Standard verwendet werden, so muss die Deklaration der Zählvariablen aus den for-Schleifen rausgezogen werden.
• Werft auch einen Blick in die Diskussions-Seite zu diesem Artikel. Dort stehen weitere hilfreiche Anmerkungen, die z.T. noch nicht in dieses C-Demoprogramm eingeflossen sind.

Autoren

• RN-User Corone
• Frank (nur Gestaltung und Übernahme)
• CsT (Verbesserung von kleinen Fehlern)
• Manni2k (Verbesserung von kleinen Fehlern und Anmerkungen)

Siehe auch

• RN-Control
• Bascom