Aus RN-Wissen.de
Beim Controllerboard RN-Control wir ein Demo-Programm mitgeliefert, welches demonstriert, wie man Tasten abfragt, Spannungen misst, Sound ausgibt oder Ports abfragt. Also elementare Dinge, damit man einen schnellen Einstieg findet. Bislang gab's dieses Demo nur für Bascom Basic, weil diese Sprache sehr leicht erlernbar ist.
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.
Inhaltsverzeichnis
Die C Header-Datei
/*
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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_ms(hoehe);
setportdoff(7);
_delay_ms(hoehe);
}
}
/*### 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
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*/
#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;
}
Autoren
- RN-User Corone
- Frank (nur Gestaltung und Übernahme)
- CsT (Verbesserung von kleinen Fehlern)
Siehe auch
