1 z 40
Artykuł pochodzi ze strony XYZ HOBBY ROBOT (xyz.isgreat.org)
Kurs AVR-GCC cz.5 (v1)
29.03.2010 ABXYZ
Uwaga, to jest dopiero szkic artykułu, tekst jest wcią\
w trakcie
edycji, wszelkie uwagi, podpowiedzi i komentarze będą bardzo
pomocne.
Ostatnio omawiane były tablice i funkcje, a jeszcze wcześniej:
zmienne, pętle i instrukcje warunkowe. W tej części kursu tematem
przewodnim będzie tekst i działania na tekście. Napiszę te\
kilka
zdań na temat preprocesora języka C. Kolejnym omawianym
zagadnieniem będzie podział kodu z
ródłowego programu na
oddzielnie kompilowane pliki. W części praktycznej będziemy bawić
się alfanumerycznym wyświetlaczem LCD, przyłączymy do AVRa
termometr cyfrowy ds18b20, a dalej połączymy AVRa
z komputerem PC poprzez port szeregowy RS232C.
Programy z tekstem
Dotąd w przykładach z kursu u\
ywane były jedynie zmienne
liczbowe. A co z tekstem ? Oczywiście tekst przechowuję się
w pamięci komputera równie\
w postaci liczb. Po prostu małym i
wielkim literom alfabetu, cyfrom oraz wszystkim innym znakom
przyporzÄ…dkowuje siÄ™ kolejne liczby z pewnego zakresu. Zwykle
jeden znak zajmuje w pamięci komputera jeden bajt (osiem bitów),
najczęściej u\
ywanym bywa kodowanie ASCII lub jego
rozszerzenia.
Tablica kodów ASCII. Literom alfabetu, cyfrom oraz wszystkim innym znakom
przyporzÄ…dkowuje siÄ™ kolejne liczby. Kliknij w obrazek, \
eby obejrzeć całość.
Inaczej in\
jest w wielu innych językach programowania w C nie
przewidziano specjalnego typu zmiennej przeznaczonego do
przechowywania tekstu. W języku C do przechowywania tekstu
wykorzystuje się tablice typu char. Aby zapamiętać tekst kolejne
pola tablicy wypełniane są kodami ASCII znaków tworzących tekst.
Tablica wypełniona kodami ASCII kolejnych liter tworzących napis "Siemka!". W języku C
2 z 40
tekst przechowuje siÄ™ po prostu w tablicach typu char.
W kodzie z
ródłowym programu mo\
na posługiwać się stałymi
znakowymi i stałymi napisowymi. Stała znakowa ma postać znaku
objętego pojedynczymi cudzysłowami i posiada wartość liczbową
kodu ASCII tego znaku.
int jeden_znak ;
;
;
;
char jakis_napis[7];
;
;
;
/* W zmiennej jeden_znak znajdzie się wartość
65(kod ASCII znaku A) */
jeden_znak = 'A';
;
;
;
/* Zapisujemy tekst do tablicy znak po znaku */
jakis_napis[0] = 'S';
;
;
;
jakis_napis[1] = 'i';
;
;
;
jakis_napis[2] = 'e';
;
;
;
jakis_napis[3] = 'm';
;
;
;
jakis_napis[4] = 'k';
;
;
;
jakis_napis[5] = 'a';
;
;
;
jakis_napis[6] = '!';
;
;
;
Stałe napisowe tworzy się obejmując fragment tekstu parą
podwójnych cudzysłowów. Definiując tablicę znakową mo\
na jÄ…
jednocześnie zainicjować stałą napisową. Tym sposobem tablica,
w momencie jej tworzenie, zostanie wypełniona kodami ASCII
kolejnych znaków tworzących napis.
/*Tworzona tablica zostanie wypełniona ciągiem znaków */
char jakis_napis[] = "Siemka!";
;
;
;
/* Zawartość tablicy:
jakis_napis[0] = 'S'
jakis_napis[1] = 'i'
jakis_napis[2] = 'e'
jakis_napis[3] = 'm'
jakis_napis[4] = 'k'
jakis_napis[5] = 'a'
jakis_napis[6] = '!'
jakis_napis[7] = 0x0 */
W przykładzie wy\
ej, w tablicy za ostatnim znakiem napisu,
kompilator dodatkowo wstawi bajt o wartości zero. Znak o kodzie
zero pełni tu rolę znacznika końca ciągu znaków. Jest zasadą
w języku C \
e ciągi znaków kończą się znakiem o kodzie równym
zero. Tekst mo\
e mięć dowolną długość, aby się tylko zmieścił w
tablicy wzraz z ograniczajÄ…cym go bajtem zero.
Je\
eli w stałej napisowej potrzeba wstawić znak podwójnego
cudzysłowu, to nale\
y go poprzedzić znakiem backslash (\"). A jeśli
chcemy wstawić sam znak backslash, to nale\
y wpisać dwa znaki
backslash (\\). SÄ… to tzw. sekwencje specjalne zaczynajÄ…ce siÄ™ od
znaku backslash, dalej jeszcze będę o nich pisał.
/* Do tablicy zapisany zostanie ciąg znaków:
abcdef"gh\i\jklmnop"qrs'tuv'wxyz */
char jakis_napis[] = "abcdef\"gh\\i\\jklmnop\"qrs'tuv'wxyz";
;
;
;
Jeśli jakaś funkcja oczekuje jako argumentu tablicy typu char, to
jako argument, zamiast nazwy tablicy, mo\
na wstawić stałą
napisowÄ….
/* Definicja tablicy */
3 z 40
char tablica[]="KURS AVR-GCC";
[]= ;
[]= ;
[]= ;
/* Definicja przykładowej funkcji, która jak
argumentu oczekuje tablicy typu char */
void funkcja( tablica[])
(char [])
( [])
( [])
{
{
{
{
}
}
}
}
int main( )
(void)
( )
( )
{
{
{
{
/* Wywołanie funkcji */
funkcja( );
(tablica)
( )
( )
/* Jako argument mo\
na wstawić stałą napisową */
funkcja( AVR-GCC");
("KURS );
( );
( );
W języku C brakuje równie\
operatorów przeznaczonych do działań
na tekście, takie operacje jak porównywanie czy łączenie napisów
pozostaje zaprogramować samemu. Nie jest to nic specjalnie
trudnego, oto kilka przykładów prostych operacji na tekstach:
Wykorzystując instrukcję pętli mo\
na porównywać dwa ciągi
znaków.
/* Przyrównanie ciągu znaków */
unsigned char i;
;
;
;
char str1[]= "KURS AVR-GCC";
[]= ;
[]= ;
[]= ;
char str2[]= "KURS AVR-GCC";
[]= ;
[]= ;
[]= ;
for( =0; str1[ ]==str2[ ] && str1[ ]; i++);
(i= ; [i]== [i] && [i]; ++);
( = ; [ ]== [ ] && [ ]; ++);
( = ; [ ]== [ ] && [ ]; ++);
/* Jeśli warunek spełniony, to porównywane
ciągi znaków róz
niÄ… siÄ™ */
if( [i] || str2[ ])
(str1[ ] || [i])
( [ ] || [ ])
( [ ] || [ ])
Podobne u\
ywając instrukcji pętli mo\
na połączyć dwa lub więcej
napisów w jeden tekst.
/* A
ączenie ciągów znaków */
unsigned char i, ;
,j;
, ;
, ;
char str1[]= "KURS";
[]= ;
[]= ;
[]= ;
char str2[]= " AVR-GCC";
[]= ;
[]= ;
[]= ;
char str3[]= " cz.5";
[]= ;
[]= ;
[]= ;
char buffer[ ];
[18];
[ ];
[ ];
/* A
ączy trzy ciągi znaków . Całość
zostanie zapisana w tablicy 'buffer[]' */
for( =0, =0; buffer[j]= [i]; i++, ++);
(i= ,j= ; [ ]=str1[ ]; ++,j++);
( = , = ; [ ]= [ ]; ++, ++);
( = , = ; [ ]= [ ]; ++, ++);
for( =0 ; buffer[ ]=str2[ ]; i++, ++);
(i= ; [j]= [i]; ++,j++);
( = ; [ ]= [ ]; ++, ++);
( = ; [ ]= [ ]; ++, ++);
for( =0 ; buffer[ ]=str3[ ]; i++, ++);
(i= ; [j]= [i]; ++,j++);
( = ; [ ]= [ ]; ++, ++);
( = ; [ ]= [ ]; ++, ++);
A tak z pomocą instrukcji pętli for mo\
na wyznaczyć długość ciągu
znaków zakończonego zerem.
/* Obliczanie długości ciągu znaków */
char s[] = "KURS AVR-GCC";
[] = ;
[] = ;
[] = ;
unsigned char i;
;
;
;
/* Zmienna 'i' zawierać będzie długość ciągu
znaków w tablicy 's[]' . Bajt o wartości zero
na końcu ciągu nie jest liczony.
*/
for( =0; s[ ]; i++);
(i= ; [i]; ++);
( = ; [ ]; ++);
( = ; [ ]; ++);
Je\
eli zamierzamy na wyświetlaczu alfanumerycznym pokazać
wartość zmiennej liczbowej, to koniecznym będzie zamienić wartość
liczbową na ciąg znaków. Kawałek kodu poni\
ej zmienia 16-bitowÄ…
4 z 40
liczbę całkowitą bez znaku na odpowiadający jej ciąg cyfr (kodów
ASCII cyfr). Wartość liczbowa w zmiennej 'a' jest cyklicznie w pętli
dzielona przez 10, dopóki nie stanie się zerem - dzielenie
całkowite. Obliczana w ka\
dej iteracji pętli reszta z dzielenia
stanowi cyfrÄ™ stojÄ…cÄ… na kolejnej pozycji w liczbie, idÄ…c w kierunku
od cyfry najmniej znaczÄ…cej do najbardziej znaczÄ…cej. Reszta
z dzielenia (liczba z zakresu 0..9) zmieniana jest na kod ASCII
cyfry przez dodanie do niej wartości kodu ASCII cyfry zero (48).
/* Zmiana liczby na ciąg znaków ASCII */
signed char i;
;
;
;
unsigned int a ;
;
;
;
char buffer[ ];
[6];
[ ];
[ ];
a = 65535;
= ;
= ;
= ;
/* Wypełnia tablicę 'buffer[]' kodami ASCII cyfr
skaładających się na liczbę w zmiennej 'a' */
for( =4, [5]= ; a; a/= ,i--)
(i= ,buffer[ ]=0; ; /=10, --)
( = , [ ]= ; ; /= , --)
( = , [ ]= ; ; /= , --)
buffer[ ]= a% + '0';
[i]= %10 + ;
[ ]= % + ;
[ ]= % + ;
for(; i>= ; i--)
(; >=0; --)
(; >= ; --)
(; >= ; --)
buffer[ ] = ' ';
[i] = ;
[ ] = ;
[ ] = ;
Opisane działania na tekstach mo\
na zrealizować równie\

wykorzystując funkcje z biblioteki standardowej języka C.
Do przekształcenia wartości liczbowych na ciągi znaków i w ogóle
do formowania komunikatów tekstowy u\
yteczne mogą być
standardowe funkcje printf() i sprintf(); aby móc z nich skorzystać
nale\
y gdzieś na początku pliku wstawić polecenie:
#include
Funkcje printf i sprintf ró\
niÄ… siÄ™ od siebie tym, \
e sprintf zapisuje
dane do tablicy, zaś printf do standardowego wyścia. Na kilku
prostych przykładach wyjaśnię działanie funkcji sprintf.
char buf[ ];
[32];
[ ];
[ ];
int t = 21;
= ;
= ;
= ;
int p = 1013;
= ;
= ;
= ;
int v = 10;
= ;
= ;
= ;
/* W tablicy 'buf' zostanie zapisany ciąg znaków:
'Temperatura powietrza: 21°C' */
sprintf( ,"Temp. powietrza: %d°C", );
(buf, ,t);
( , , );
( , , );
/* W tablicy 'buf' zostanie zapisany ciąg znaków:
'T:21°C, P:1013hPa, V:10m/s' */
sprintf( ,"T:%d°C, P:%dhPa, V:%dm/s", ,p, );
(buf, ,t, ,v);
( , , , , );
( , , , , );
Pierwszym argumentem funkcji sprintf() jest tablica znakowa,
miejsce w pamięci, gdzie zostanie zapisany ciąg znaków
zakończony zerem - tworzony komunikat. Drugim argumentem
sprintf() jest ciąg znaków zawierający format komunikatu. Format
zawiera stałą treść komunikatu wraz z tzw. "specyfikacjami
przekształceń". Specyfikacje przekształceń są to takie "znaczki-
krzaczki":) w rodzaju: %d, %4d, %u, %x, %6.1f i podobnie
wyglądające, które zostaną w wyjściowym komunikacie zastąpione
jakąś treścią. A czym ? W naszym przykładzie, w miejscu
pierwszego wystąpienia specyfikacji %d zostanie wstawiona wartość
trzeciego argumentu funkcji sprintf, czyli wartość zmiennej
't' wypisana w postaci liczby dziesiętnej. Tak samo następne
5 z 40
występujące w formacie specyfikacje zostaną zmienione
wartościami kolejnych argumentów funkcji sprintf. Funkcją sprintf
nie ma ustalonej liczby argumentów, więc w formacie komunikatu
mo\
na umieszczać dowolną ilość specyfikacji przekształceń. Na
temat funkcji o zmiennej liczbie argumentów napiszę jak się
nadarzy okazja.
Specyfikacje przekształcenia zaczynają się od znaku
procenta % i kończą znakiem przekształcenia. Na przykład: %d
-zastąpione zostanie liczbą całkowitą; %u-liczbą całkowitą bez
znaku; o-liczbą ósemkową; %x-liczbą szesnastkową; c-jednym
znakiem; $s-ciągiem znaków; %f-liczbą
niecałkowitą(zmiennoprzecinkową) w postaci: część całkowita,
kropka, część ułamkowa (np.: 12.345). Aby wypisać sam znak
procent % wstawia się dwa znaki procent %%. Następne przykłady
przekształceń: %6d -liczba całkowita zajmująca co najmniej 6
znaków (na przykład: [][][]123); %6.2f -liczba zmiennopozycyjna
o długości 6 znaków i z dwiema cyframi po przecinku (na przykład:
[]12.34)
char buf[ ];
[32];
[ ];
[ ];
double l = 12.3456;
= ;
= ;
= ;
int valve = 80;
= ;
= ;
= ;
/* W tablicy 'buf' zostanie zapisany ciąg znaków:
'Valve: 80%' */
sprintf( ,"Valve%6d%%", );
(buf, ,valve);
( , , );
( , , );
/* W tablicy 'buf' zostanie zapisany ciąg znaków:
'Length= 12.34' */
sprintf( ,"Length=%6.2f",l);
(buf, , );
( , , );
( , , );
Opisałem tu jedynie część mo\
liwości funkcji sprintf(), po resztę
odsyłam do podręcznika języka C i do dokumentacji biblioteki
AVRLibc.
Ale uwaga, u\
ycie w programie dla 8-bitowego mikrokontrolera
dość rozbudowanych funkcji sprintf, printf skutkuje znaczącym
wzrostem wielkości kodu wynikowego. W AVRLibC domyślnie, celem
oszczędzania pamięci, funkcje printf, sprintf nie obsługują liczb
zmiennoprzecinkowych. Aby włączyć obsługę liczb
zmiennoprzecinkowych uruchamiamy program MFile, wczytujemy
plik makefile naszego projektu i w menu "Makefile->printf()options"
zaznaczamy opcjÄ™ "floating point".
6 z 40
Okno programu MFile. Opcja "floating point" włącza dla funkcji printf obsługę zmiennych
zmiennopozycyjnych.
Kto wcześniej uczył się języka C pisząc programy na komputer PC,
ten na pewno pamięta funkcję printf, jej u\
ywa się najczęściej aby
coś napisać na ekranie tekstowym. Funkcja printf ró\
ni siÄ™ od
omawianej wcześniej sprintf tym, \
e wysyła formatowany
komunikat do tzw. standardowego sterumienia wyjściowego
(stdout); funkcja sprintf zapisuje wynik do tablicy znakowej.
Funkcja printf wysyła dane do standardowego wyjścia. Domyślnie na komputerze PC
standardowe wyście to ekran tekstowy.
W chwili uruchomienia programu tworzone sÄ… strumienie danych:
standardowe wejście(stdin), standardowe wyjście(stdout) i
standardowe wyjście dla komunikatów o błędach(stderr) W
przypadku programów uruchamianych na komputerze PC
standardowy strumień wyjściowy kierowany jest domyślnie na
7 z 40
ekran monitora, ale mo\
e być te\
przekierowany do innego
urządzenia jak drukarka lub plikiem na dysku; standardowe wejście
domyślnie połączone jest z klawiaturą komputera PC. W przypadku
programów uruchamianych na mikrokontrolerze, gdy brak monitora
i klawiatury, mo\
na powiązać standardowe strumienie danych
(stdin i stdout) z portem szeregowym uC. Praktycznie wszystkie
mikrokontrolery posiadają wbudowane układy transmisji
szeregowej. Mo\
na podłączyć przewodem uC z komputerem PC
poprzez port szeregowy RS232C i komunikować się z
mikrokontrolerem u\
ywajÄ…c monitora i klawiatury.
W stałych znakowych i napisowych mo\
na umieszczać tzw.
sekwencje specjalne. Sekwencje specjalne zaczynajÄ… siÄ™ od znaku
backslash "\", przykładowo sekwencja "\n" to znak nowego wiersza
(LF Line Feed, kod ASCII 0x0A). Jeśli tekst składa się z wielu
wierszy, to ka\
dy wiersz zakończony jest znakiem nowego wiersza.
W przykładzie poni\
ej uruchomiłem programik, który instrukcją
printf wypisuje trzy linijki tekstu. Dalej wypisany tekst pokazany
jest w postać kodów ASCII. Czerwonym kolorem podkreśliłem
sekwencje specjalne \n w tekście i odpowiadające im kody ASCII
0x0A.
Znak nowego wiersza '\n' kodowany jest bajtem o wartości 0x0A. Kliknij w obrazek, \
eby
obejrzeć całość
Programik ten został skompilowany i uruchomiony w systemie
Linux, ale jeśli ten sam programik skompilujemy w produkcie o
nazwie "Windows", to znak nowej linii \n kodowany będzie z
u\
yciem dwóch bajtów: 0x0D,0x0A.
8 z 40
W Windowsie znak nowego wiersza '\n' kodowany jest z u\
yciem dwóch bajtów: 0x0D,
0x0A. Kliknij w obrazek, \
eby obejrzeć całość
Preprocesor języka C
Nie nale\
mylić poleceń preprocesora z instrukcjami programu,
polecenia preprocesora zaczynajÄ… siÄ™ znakiem hash "#".
Preprocesor przystępuje do działania jeszcze przed właściwą
kompilacjÄ… i automatycznie edytuje tekst z
ródłowy programu.
Preprocesor potrafi wykonywać kilka rodzajów prostych ale
u\
ytecznych operacji na tekście. W programach najczęściej mo\
na
spotkać polecenia #include i #define. Polecenie #include, w miejscu
jego wystąpienia, wkleja zawartość innego wskazanego pliku
tekstowego. Je\
eli nazwa dołączanego pliku jest objęta parą
cudzysłowów, wtedy plik poszukiwany jest w katalogu projektu.
#include "plik.h"
Je\
eli nazwa wklejanego pliku objęta jest parą znaków <>, wtedy
plik poszukiwany jest w katalogu, gdzie znajdujÄ… siÄ™ standardowe
pliki nagłówkowe.
#include
Zwykle nazwy plików dołączanym poleceniem #include posiadają
rozszerzenie .h i nazywane są plikami nagłówkowymi. A co
zawierają dołączane pliki? Mogą zawierać dowolny kod w języku C,
zwykle zawierają deklaracje funkcji i ró\
ne makrodefinicje.
W najprostszym sposobie u\
ycia polecenie #define (makrodefinicja)
zastępuje w tekście z
ródłowym programu ka\
de wystÄ…pienie
wskazanej nazwy na inny podany ciąg znaków - podobnie jak działa
opcja "Zmień" typowego edytora tekstu.
#define NAZWA zastępujący ciąg znaków
Zastępujący ciąg znaków rozciąga się do końca linii, aby go
kontynuować w kolejnych liniach tekstu, nale\
y ka\
dą przedłu\
anÄ…
linię zakończyć znakiem backslash \ .
#define NAZWA zastępujący\
ciąg znaków
9 z 40
Polecenie #define działa od miejsca wystąpienia do końca pliku albo
do wystąpienia polecenia #undef NAZWA, a zawartość stałych
napisowych jest przy zastępowaniu pomijana. Przyjęło się, \
e
nazwy w makrodefinicji pisane sÄ… wielkimi literami aby siÄ™
odró\
niały od zmiennych i stałych programu.
Dla pokazania jak działa polecenie #define skompilowałem niewielki
programik z opcją kompilatora -E. Przy wywołaniu kompilatora GCC
z opcją -E, proces tłumaczenia kodu z
ródłowego programu
zatrzymuje się po przejściu preprocesora i w wyniku otrzymujemy
plik z tekstem programu przetworzonym tylko przez preprocesor.
Warto zapamiętać tę opcję, mo\
e się przydać przy szukaniu błędów.
Efekt działania polecenia #define. Programik w pliku zabawa.c skompilowałem z opcją
kompilatora -E. W wyniku kompilator GCC zwrócił plik zabawa.txt zawierający tekst
z
ródłowy programu przetworzony jedynie przez preprocesor.
A teraz praktyczny przykład wykorzystania makrodefinicji.
Przypuśćmy, \
e jest dioda LED, która ma coś sygnalizować,
przyłączona do jednego z portów we/wy AVRa. A po całym
programie rozsiane są instrukcje włączające lub wyłączające diodę
LED w rodzaju:
PORTD |= (1<PORTD &= ~(1<W instrukcjach tych bezpośrednio wskazano nazwę portu i numer
bitu. Taki sposób pisania programu nie jest dobry. Bo je\
eli
zdecydujemy siÄ™ na zmiany w projekcie i na nowym schemacie
dioda LED będzie przyłączona do innego wyprowadzenia ni\

poprzednio, to wtedy trzeba będzie w całym programie wszystkie
instrukcje sterujące diodą LED odszukać i zmodyfikować. Lepiej
odrazu pisać programy w taki sposób, aby w przyszłości, przy
zmianie schematu, modyfikacja programu nie nastręczała wielkich
problemów. I właśnie do tego celu mo\
e się przydać
prepreprocesor. W przykładowym programie poni\
ej mo\
na
wskazać port, do którego przyłączono diodę LED, edytując
10 z 40
makrodefinicje na poczÄ…tku programu. Poleceniem #define
zdefiniowany trzy nazwy: SET_OUT_LED, SET_LED, CLR_LED, które
preprocesor zastąpi odpowiednim kodem. Nazwy te mogą być
u\
ywane jak instrukcje programu, SET_LED włącza diodę LED,
CLR_LED - wyłącza, SET_OUT_LED ustawia port, do którego
przyłączono diodę LED, jako wyjście.
#include
/* Początkowo diodę LED przyłączono do
wyprowadzenia PD0 */
/*
#define SET_OUT_LED DDRD |= (1<#define SET_LED PORTD |= (1<#define CLR_LED PORTD &= ~(1<*/
/* Schemat się zmienił, aktualnie dioda LED
przyłączona jest do wyprowadzenia PB3 */
#define SET_OUT_LED DDRB |= (1<#define SET_LED PORTB |= (1<#define CLR_LED PORTB &= ~(1<int main( )
(void)
( )
( )
{
{
{
{
/* Ustawia PB3 jako wyjście */
/* Preprocesor zastÄ…pi SET_OUT_LED instrukcjÄ…
DDRB |= (1< SET_OUT_LED;
/* Jakiś kawałek kodu */
/* Zapala diodÄ™ LED */
/* Preprocesor zastÄ…pi SET_LED instrukcjÄ…
PORTB |= (1< SET_LED;
/* Jakiś kawałek kodu */
/* Gasi diodÄ™ LED */
/* Preprocesor zastÄ…pi CLR_LED instrukcjÄ…
PORTB &= ~(1< CLR_LED;
/* Dalsze instrukcje programu */
Istnieje mo\
liwość tworzenia makrodefinicji z argumentami. Listę
argumentów makra umieszcza się między parą nawiasów okrągłych
(), podobnie jak w definicji funkcji. W przykładzie poni\
ej
utworzone zostało u\
yteczne makro _BV(numer_bitu). W tekście
programu ka\
de wystÄ…pienie _BV(numer_bitu) preprocesor zastÄ…pi
wartością (1<o ilość pozycji podaną jako argument makra.
#include
/* Makrodefinicja z argumentem */
#define _BV(bit) (1 << (bit))
int main( )
(void)
( )
( )
{
{
{
{
/* Preprocesor zastÄ…pi _BV(3) wyra\
eniem (1 << (3))*/
PORTB |= _BV(3);
Nie ma potrzeby samemu definiować _BV(bit), jest ju\
takie makro
zdefiniowane w jednym z plików dołączanych poleceniem:
11 z 40
#include
Z pomocÄ… instrukcji preprocesora mo\
na wskazać kompilatorowi,
które fragmenty kodu programu mają być wzięte pod uwagę
w procesie kompilacje, a które fragmenty kodu mają być pominięte.
Nazywa siÄ™ to kompilacjÄ… warunkowÄ… i u\
ywane sÄ… do tego celu
polecenia: #if, #elif, #else, #endif oraz #ifdef, #ifndef. Z poleceń
tych tworzy siÄ™ konstrukcje w rodzaju:
#if WARUNEK_1
/* Fragment kodu włączany do porgramu
jeśli spełniony jest WARUNEK_1*/
#elif WARUNEK_2
/* Fragment kodu włączany do porgramu
jeśli spełniony jest WARUNEK_2*/
#else
/* Fragment kodu włączany do programu jeśli
\
aden w warunków nie został spełniony*/
#endif
Gdzie #elif i #else nie muszą wystąpić. I tak, jeśli spełniony jest
warunek stojący zaraz po #if lub #elif, wtedy następne linie kodu,
a\
do wystąpienia #endif, #elif lub #else, są włączane do
programu. Jeśli \
aden z warunków nie jest spełniony, wtedy częścią
programu staje się fragment kodu między #else i #endif. W
przykładzie poni\
ej zdefiniowano nazwÄ™ F_CPU z przypisanÄ…
częstotliwość pracy mikrokontrolera; zale\
nie od częstotliwości
preprocesor włącza do programu jeden z trzech fragmentów kodu.
//#define F_CPU 1000000UL
#define F_CPU 4000000UL
int main()
()
()
()
{
{
{
{
#if F_CPU <= 1000000
/* Fragment kodu włączany do programu
je\
eli F_CPU <= 1MHz */
#elif 1000000 < F_CPU && F_CPU <= 8000000
/* Fragment kodu włączany do programu
je\
eli 1MHz < F_CPU <= 8MHz */
#else
/* Fragment kodu włączany do programu
je\
eli F_CPU > 8MHz*/
#endif
W warunku po #if i #elif mo\
na wstawiać wyra\
enie
defined(NAZWA), wyra\
enie to przyjmuje wartość logiczną
PRAWDA, je\
eli dana nazwa została wcześnie zdefiniowana
poleceniem #define; w przeciwnym przypadku wyra\
enie to posiada
wartość logiczną FAA
SZ.
#define MICRO
12 z 40
intmain()
()
()
()
{
{
{
{
#if defined(MICRO)
/*
Ten fragment kodu zostanie włączony do programu,
bo wcześniej zdefiniowano nazwę MICRO
*/
#else
/*
Ten fragment kodu byłby włączony do programu,
gdyby nie zdefiniowano nazwy MICRO
*/
#endif
IstniejÄ… tak\
e polecenia #ifdef i #ifndef. Kod występujący po #ifdef
NAZWA jest włączany do programu, je\
eli wcześniej zdefiniowano
nazwÄ™ poleceniem #define NAZWA. Natomiast kod #ifndef NAZWA
jest włączany do programu, je\
eli nie zdefiniowano wcześniej
nazwy poleceniem #define NAZWA. Polecenie #if z warunkiem
defined(NAZWA) mo\
na zastąpić #ifdef NAZWA.
Aby zapobiec sytuacji, \
e jakiś plik mógłby być włączony
poleceniem #include wielokrotnie, treść dołączanego pliku
umieszcza się między parą poleceń #ifndef i #endif.
/* Zawartość przykładowego pliku dołączanego
poleceniem #include "plik.h"*/
/* Je\
eli wcześniej nazwa PLIK została zdefiniowana
poleceniem #define PLIK, to dalsza część pliku nie
zostanie włączona do programu */
#ifndef PLIK
/* Definicja nazwy PLIK, aby zapobiec
wielokrotnemu dołączaniu plik.h */
#define PLIK
/* Deklaracje funkcji, makrodefinicje itp.*/
#endif
/* KONIEC PLIKU */
Podział kodu z
ródłowego programu na osobno kompilowane pliki
Dotychczas, we wszytkich programikach naszego kursu, całość kodu
z
ródłowego umieszczana była w jednym pliku, jak w poni\
szym
przykładzie.
//-----------------------------------------------------------
// plik "main.c"
//-----------------------------------------------------------
#include
/* Definicje zmiennych globalnych */
char tytul[]= AVR-GCC, cz.5";
[]="KURS ;
[]= ;
[]= ;
int czesc = 5;
= ;
= ;
= ;
/* Definicje kilku funkcji */
void funkcja_1( a, int b)
(int , )
( , )
( , )
{
{
{
{
}
}
}
}
int funkcja_2( )
(void)
( )
( )
{
{
{
{
funkcja_4( );
(tytul);
( );
( );
13 z 40
funkcja_1( , 1);
(czesc, );
( , );
( , );
}
}
}
}
double funkcja_3( x)
(double )
( )
( )
{
{
{
{
funkcja_1( , 6);
(2, );
( , );
( , );
funkcja_2();
();
();
();
}
}
}
}
char funkcja_4( s[])
(char [])
( [])
( [])
{
{
{
{
}
}
}
}
/* Główna funkcja programu */
int main( )
(void)
( )
( )
{
{
{
{
funkcja_1( , 6);
(czesc, );
( , );
( , );
funkcja_2();
();
();
();
funkcja_3( );
(3.14);
( );
( );
funkcja_4( );
(tytul);
( );
( );
}
}
}
}
Ale istnieje mo\
liwość podziału kodu z
ródłowego programu na
mniejsze fragmenty umieszczane w osobno kompilowanych plikach.
Przykładowo mo\
emy podzielić nasz programik w następujący
sposób: funkcja_1 i funkcja_2 do pliku "file1.c"; funkcja_3
i funkcja_4 do pliku "file2.c"; zmienne globalne i funkcja main do
pliku "main.c"
//-----------------------------------------------------------
// plik "file1.c"
//-----------------------------------------------------------
#include
/* Deklaracje zmiennych i funkcji zdefiniowanych poza
plikiem "file1.c" */
extern char tytul[];
[];
[];
[];
extern int czesc;
;
;
;
char funkcja_4( s[]);
(char []);
( []);
( []);
void funkcja_1( a, int b)
(int , )
( , )
( , )
{
{
{
{
}
}
}
}
int funkcja_2( )
(void)
( )
( )
{
{
{
{
funkcja_4( );
(tytul);
( );
( );
funkcja_1( ,1);
(czesc, );
( , );
( , );
}
}
}
}
//-----------------------------------------------------------
// plik "file2.c"
//-----------------------------------------------------------
/* Deklaracje funkcji zdefiniowanych poza plikiem "file2.c" */
void funkcja_1( , int );
(int , );
( , );
( , );
int funkcja_2( );
(void);
( );
( );
double funkcja_3( x)
(double )
( )
( )
{
{
{
{
funkcja_1( ,6);
(2, );
( , );
( , );
funkcja_2();
();
();
();
}
}
}
}
char funkcja_4( s[])
(char [])
( [])
( [])
14 z 40
{
{
{
{
return 0;
;
;
;
}
}
}
}
//-----------------------------------------------------------
// plik "main.c"
//-----------------------------------------------------------
#include
/* Definicje zmiennych globalnych */
char tytul[]= AVR-GCC, cz.5";
[]="KURS ;
[]= ;
[]= ;
int czesc = 5;
= ;
= ;
= ;
/* Deklaracje funkcji zdefiniowanych poza plikem "main.c" */
void funkcja_1( , int );
(int , );
( , );
( , );
int funkcja_2( );
(void);
( );
( );
double funkcja_3( );
(double);
( );
( );
char funkcja_4( []);
(char []);
( []);
( []);
/* Główna funkcja programu */
int main( )
(void)
( )
( )
{
{
{
{
funkcja_1( ,6);
(czesc, );
( , );
( , );
funkcja_2();
();
();
();
funkcja_3( );
(3.14);
( );
( );
funkcja_4( );
(tytul);
( );
( );
}
}
}
}
Aby mieć mo\
liwość u\
ycia funkcji zdefiniowanej w innym pliku,
nale\
y gdzieś wcześniej w programie umieścić deklarację tej
funkcji. Deklaracja funkcji wyglÄ…da prawie tak samo jak pierwsza
linia definicji funkcji zakończona średnikiem.
typ nazwa_funkcja( typ_arg_1, typ_arg_2, ... );
( );
( );
( );
Przypominam, \
e definicja oznacza tworzenie funkcji(zmiennej),
natomiast deklaracja jedynie informuje kompilator jakiego typu
wartość funkcja zwraca i jakich oczekuje argumentów. Zatem
definicja funkcji jest jednocześnie jej deklaracją, ale deklaracja nie
definiuje(tworzy) funkcji. I jak wcześniej pisałem, \
eby mieć
mo\
liwość u\
ycia funkcji zdefiniowanej(utworzonej) w oddzielnie
kompilowanym pliku, nale\
y wcześniej przed u\
yciem tÄ™ funkcje
zdeklarować - właśnie, \
eby poinformować kompilator jakiego typu
wartość funkcja zwraca i jakich oczekuje argumentów.
Zmienne mogą być definiowane wewnątrz funkcji(zmienne lokalne)
albo poza wszystkimi funkcjami(zmienne globalne), o tym pisałem
w poprzedniej części kursu. Zmienne definiowane wewnątrz funkcji
tworzone są w chwili wywołania funkcji i przestają istnieć w
momencie powrotu z funkcji, przechowywane dane sÄ… tracone.
Przy ka\
dym wywołaniu funkcji zmienne tworzone są od nowa. Jeśli
zale\
y nam \
eby zmienna deklarowane w funkcji istniała przez cały
okres działania programu i dane w zmiennej nie były tracone po
wyjściu z funkcji, to nale\
y deklaracje zmiennej poprzedzić
słówkiem static; takie zmienne nazywa się statycznymi. Zmienne
deklarowane na poczÄ…tku pliku, poza wszystkimi funkcjami pliku
istnieją przez cały czas działania programu i są dostępne we
wszystkich funkcjach w pliku. Aby mieć dostęp do zmiennej
globalnej zdefiniowanej w osobno kompilowanym pliku, nale\
y
przed u\
yciem wcześniej tę zmienną zdeklarować; dodatkowo przed
takÄ… deklaracjÄ… nale\
y wstawić słówko extern.
15 z 40
extern typ_zmiennej nazwa_zmiennej;
;
;
;
Z kolei \
eby ograniczyć zasięg widoczności takiej zmiennej jedynie
do pliku, w którym została zdefiniowana, poprzeda się deklaracje
zmienej słówkiem static.
static typ_zmiennej nazwa_zmiennej;
;
;
;
Podobnie jeśli definicję funkcji poprzedzimy słówkiem static, funkcja
ta będzie dostępna tylko w tym jednym pliku, w którym została
zdefiniowana
Zwykle deklaracje funkcji umieszcza siÄ™ w osobnych plikach, tzw.
plikach nagłówkowych z rozszerzeniem .h I wtedy, aby móc
wykorzystać funkcję zdefiniowaną w innym pliku, dołącza się plik
nagłówkowy zawierający definicję tej funkcji, wstawiając gdzieś na
poczÄ…tku instrukcjÄ™ preprocesora #include "nazwa.h"
//----------------------------------------------------------
// plik "file1.c"
//----------------------------------------------------------
#include
/* Dołącza plik zawierający deklaracje funkcji i zmiennych
zdefiniowanych poza plikiem "file1.c" */
#include "rozne.h"
void funkcja_1( a, int b)
(int , )
( , )
( , )
{
{
{
{
}
}
}
}
int funkcja_2( )
(void)
( )
( )
{
{
{
{
funkcja_4( );
(tytul);
( );
( );
funkcja_1( ,1);
(czesc, );
( , );
( , );
}
}
}
}
//----------------------------------------------------------
// plik "file2.c"
//----------------------------------------------------------
/* Dołącza plik zawierający deklaracje funkcji i zmiennych
zdefiniowanych poza plikiem "file2.c" */
#include "rozne.h"
double funkcja_3( x)
(double )
( )
( )
{
{
{
{
funkcja_1( ,6);
(2, );
( , );
( , );
funkcja_2();
();
();
();
return 0;
;
;
;
}
}
}
}
char funkcja_4( s[])
(char [])
( [])
( [])
{
{
{
{
}
}
}
}
//----------------------------------------------------------
// plik "rozne.h"
//----------------------------------------------------------
// Deklaracje kilku funkcji i zmniennych
/* Poni\
sze polecenia preprocesora zapobiegnÄ… przypadkowi,
w którym "rozne.h" mógłby być kilkakrotnie włączony
do jednedo pliku */
#ifndef ROZNE_FUNKCJE
#define ROZNE_FUNKCJE
16 z 40
extern char tytul[];
[];
[];
[];
extern int czesc;
;
;
;
void funkcja_1( , int);
(int, );
( , );
( , );
int funkcja_2( );
(void);
( );
( );
double funkcja_3( );
(double);
( );
( );
char funkcja_4( []);
(char []);
( []);
( []);
#endif
//---------------------------------------------------------
// plik "main.c"
//---------------------------------------------------------
#include
/* Dołącza plik zawierający deklaracje funkcji i zmiennych
zdefiniowanych poza plikiem "main.c" */
#include "rozne.h"
/* Definicje zmiennych globalnych */
char tytul[]= AVR-GCC, cz.5";
[]="KURS ;
[]= ;
[]= ;
int czesc = 5;
= ;
= ;
= ;
/* Definicje funkcji */
static void funkcja( )
(void)
( )
( )
{
{
{
{
}
}
}
}
/* Główna funkcja programu */
int main( )
(void)
( )
( )
{
{
{
{
funkcja_1( ,6);
(czesc, );
( , );
( , );
funkcja_2();
();
();
();
funkcja_3( );
(3.14);
( );
( );
funkcja_4( );
(tytul);
( );
( );
}
}
}
}
Aby skompilować nasz pokrojony programik, potrzebujemy
utworzyć w katalogu projektu odpowiedni plik makefile. Robimy to
w podobny sposób, jak poprzednio, z pomocą programu MFile.
Wpierw klikamy w menu opcjÄ™ Makfile->Main file name.. i w
okienku które się pojawi wpisujemy nazwę pliku "main" (wpisujemy
nazwÄ™ pliku bez rozszerzenia .c) Dodatkowo nale\
y wybrać z menu
opcję Makefile->C/C++source files(s) i w okienku wpisać nazwy
plików "file1.c" i "file2.c" (tym razem nale\
y wpisać nazwy plików
wraz z rozszerzeniami .c)
17 z 40
Okno programu MFile. Wpisujemy nazyw wszytkich plków *.c projektu. Kliknij w obrazek,
\
eby zobaczyć całość.
Przyjrzyjmy siÄ™ teraz przebiegowi kompilacji naszego pokrojonego
programiku. Program make wywołuje kompilator avr-gcc cztery
razy. Wpierw wszystkie pliki projektu z rozszerzeniem .c (main.c,
file1.c, file2.c) sÄ… pojedynczo kompilowane, w wyniku powstajÄ…
trzy plik pośrednie: main.o, file1.o, file2.o Za czwartym razem
avr-gcc uruchamiany jest \
eby połączyć wymienione pliki pośrednie
w całość; tworzony jest plik wynikowy main.elf Na koniec
uruchamiany jest program narzędziowy avr-objdump, który tworzy
z pliku wynikowego main.elf pliki dla programatora main.hex
i main.epp. Warto zauwa\
yć, \
e przy kolejnej próbie kompilacji
projektu program make kompiluje jedynie te plik .c, które zostały
w międzyczasie edytowanie.
Etapy kompilacja projekty zło\
nego z kilku plików *.c Kliknij w obrazek, \
eby obejrzeć
całość.
18 z 40
Wyświetlacz alfanumeryczny LCD.
Dla uruchamiania przykładowych programików będzie potrzebny
wyświetlacz alfanumeryczny LCD, moduł z układem HD44780. Ale
bez obaw, takie wyświetlacze są łatwo dostępne i nie kosztują
drogo. Ja przyłączyłem do AVRa moduł widoczny na fotografii
poni\
ej, na którym mo\
na wyświetlić dwie linie tekstu po
szesnaście znaków, moduły 2X16 są chyba najczęściej spotykane.
Do tego celu mo\
na równie\
wykorzystać wyświetlacze
o dwudziestu lub czterdziestu znakach w linii, lecz w takim
przypadku pewnie potrzebne będą drobne modyfikacje w kodzie
przykładów.
Moduł wyświetlacza LCD 2X16 wykorzystany przy uruchomieniu przykładów.
W kursie nie będę szczegółowo tłumaczy jak programować tego
typu wyświetlacz, jest to temat na osobny artykuł, który
w przyszłości napiszę i umieszczę na stronie w dziale artykuły.
W zamian przygotowałem zestaw gotowych funkcji do obsługi
wyświetlaczy LCD ze sterownikiem HD44780. W przykładach,
w których będzie wykorzystywany wyświetlacz, trzeba będzie
skopiować do katalogu projektu plik: hd44780.c, hd44780.h Plik
hd44780.c zawiera definicje funkcji do obsługi wyświetlaczy, zaś
w pliku hd44780.h znajdujÄ… siÄ™ deklaracje tych funkcji,
makrodefinicje przypisujące sygnały wyświetlacza do wybranych
wyprowadzeń AVRa oraz kilka przydatnych makroinstrukcji. Dalej w
tekści, przy opisie uruchamianych przykładów, objśnię jak tych
funkcji u\
ywać.
Poni\
ej na schemacie pokazane jest w jaki sposób przyłączyłem
wyświetlacz do AVRa atmega16.
19 z 40
Schemat 5.1 Schemat przyłączenia wyświetlacza LCD(hd44780) do AVRa ATMEGA16.
Dla sterowania wyświetlaczem potrzebne jest siedem linii we/wy
mikrokontrolera: trzy linie sterujÄ…ce: RS, RW, E i cztery linie
danych D4,D5,D5,D7. Będziemy programować wyświetlacz w trybie
4-bitowym (tylko cztery linie danych), wyprowadzenia wyświetlacza
D0, D1, D2 ,D3 nie będą wykorzystywane. Ja przyłączyłem
wyświetlacz do portów PA0..PA6 uC atmega16, ale nic nie stoi na
przeszkodzie aby wykorzystać dowolne siedem linii we/wy AVRa.
W tym celu nale\
y zmodyfikować makrodefinicje w poni\
szym
fragmencie pliku hd44780.h
/* RS */
#define SET_OUT_LCD_RS DDRA |= _BV(PA0)
#define SET_LCD_RS PORTA |= _BV(PA0)
#define CLR_LCD_RS PORTA &= ~_BV(PA0)
/* RW */
#define SET_OUT_LCD_RW DDRA |= _BV(PA1)
#define SET_LCD_RW PORTA |= _BV(PA1)
#define CLR_LCD_RW PORTA &= ~_BV(PA1)
/* E */
#define SET_OUT_LCD_E DDRA |= _BV(PA2)
#define SET_LCD_E PORTA |= _BV(PA2)
#define CLR_LCD_E PORTA &= ~_BV(PA2)
/* D4 */
#define SET_OUT_LCD_D4 DDRA |= _BV(PA3)
#define SET_IN_LCD_D4 DDRA &= ~_BV(PA3)
#define SET_LCD_D4 PORTA |= _BV(PA3)
#define CLR_LCD_D4 PORTA &= ~_BV(PA3)
#define IS_SET_LCD_D4 PINA & _BV(PA3)
/* D5 */
#define SET_OUT_LCD_D5 DDRA |= _BV(PA4)
#define SET_IN_LCD_D5 DDRA &= ~_BV(PA4)
#define SET_LCD_D5 PORTA |= _BV(PA4)
#define CLR_LCD_D5 PORTA &= ~_BV(PA4)
#define IS_SET_LCD_D5 PINA & _BV(PA4)
/* D6 */
#define SET_OUT_LCD_D6 DDRA |= _BV(PA5)
#define SET_IN_LCD_D6 DDRA &= ~_BV(PA5)
#define SET_LCD_D6 PORTA |= _BV(PA5)
#define CLR_LCD_D6 PORTA &= ~_BV(PA5)
#define IS_SET_LCD_D6 PINA & _BV(PA5)
/* D7 */
20 z 40
#define SET_OUT_LCD_D7 DDRA |= _BV(PA6)
#define SET_IN_LCD_D7 DDRA &= ~_BV(PA6)
#define SET_LCD_D7 PORTA |= _BV(PA6)
#define CLR_LCD_D7 PORTA &= ~_BV(PA6)
#define IS_SET_LCD_D7 PINA & _BV(PA6)
Przykładowo, je\
eli linia sygnału D7 wyświetlacza ma być przyłącza
do portu PD0 AVRa, wtedy nale\
y zmodyfikować w poni\
szym
fragmęcie pliku hd44780.h to, co zaznaczone jest na czerwono,
czyli nazwÄ™ portu (A,B,C,D) i numer bitu.
/* D7 */
#define SET_OUT_LCD_D7 DDRD |= _BV(PD0)
#define SET_IN_LCD_D7 DDRD &= ~_BV(PD0)
#define SET_LCD_D7 PORTD |= _BV(PD0)
#define CLR_LCD_D7 PORTD &= ~_BV(PD0)
#define IS_SET_LCD_D7 PIND & _BV(PD0)
Termometr cyfrowy DS18B20
Obok wyświetlacza i przycisków przyłączymy do AVRa tak\
e
termometr cyfrowy DS18B20. Wszystkie potrzebne informacje na
temat układu DS18B20 mo\
na znalez
ć w jego karcie katalogowej
ds18b20.pdf
Termometr cyfrowy ds18b20
Układ scalony DS18B20 jest czujnikiem cyfrowym z interfejsem
1-wire, mikrokontroler komunikuje siÄ™ z DS18B20 wykorzystujÄ…c
tylko jednÄ… liniÄ™ we/wy.
21 z 40
Schemat 5.2 Schemat przyłączenia termometru cyfrowego ds18b20 do AVRa ATMEGA16.
W tej części kursu jeszcze nie będę tłumaczył jak działa magistrala
1-wire i jak programować układ ds18b20, w zamian przygotowałem
gotowy zestaw funkcji - minimum kodu do odczytu wartości
temperatury z ds18b20. W przykładach, w których będzie
wykorzystywany termometr ds18b20 nale\
y do katalogu projektu
skopiować pliki: ds18b20.h i ds18b20.c. Ja przyłączyłem układ
ds18b20 do wyprowadzenia PD7 AVRa atmega16. Ale mo\
na
wykorzystać dowolny port AVRa, w tym celu nale\
y zmodyfikować
makrodefinicje w poni\
szym fragmencie pliku ds18b20.h Wystarczy
odpowiednio zmienić, zaznaczone kolorem czerwony, nazwę
portu(A,B,C,D) i numer bitu (0..7).
/* DS18B20 przyłączony do portu PD7 AVRa */
#define SET_ONEWIRE_PORT PORTD |= _BV(7)
#define CLR_ONEWIRE_PORT PORTD &= ~_BV(7)
#define IS_SET_ONEWIRE_PIN PIND & _BV(7)
#define SET_OUT_ONEWIRE_DDR DDRD |= _BV(7)
#define SET_IN_ONEWIRE_DDR DDRD &= ~_BV(7)
SprzÄ™\
enie AVRa z komputerem PC poprzez port szeregowy
Kolejny schemat przedstawia sposób połączenia portu szeregowego
AVRa atmega16 z interfejsem RS232C komputera PC.
Schemat 5.3 Schemat połączenia portu szeregowego AVRa atmega16 z interfejsem rs232c
komputera PC. Kliknij w obrazek, \
eby powiększyć.
Potrzebne są: złącze DB-9 \
eńskie, przewód trój\
yłowy (około
60cm), układ scalony MAX232 i kilka kondensatorów jak na
schemacie. Do połączenia portu szeregowego mikrokontrolera
z portem szeregowym rs232 komputera PC konieczny jest
konwerter napięć RS232C<=>TTL - na przykład układ scalony
MAX232. Ja umieściłem MAX232 i współpracujące z nim
22 z 40
kondensatory na osobnej płytce.
Przewód łączący AVRa z komputerem PC i na osobnej płytce układ MAX232 wraz ze
współpracującymi z nim kondensatorami.
Niektóre komputery, te nowsze, mogą nie posiadać portu rs232c.
Brak ten mo\
na obejść stosując adapter, przejściówkę z USB na
RS232. Taka przejściówka kosztuje niewiele, a mo\
e być bardzo
u\
yteczna, szczególnie do laptoka :)
Przykłady do uruchomienia
Przygotowałem cztery przykładowe programiki do uruchamiania
jako ćwiczenia. Starałem się maksymalnie uprościć kod przykładów,
zgodnie z zasadą: dobry przykład to krótki przykład :) Ala zalecam
przed przystąpieniem do uruchamiania przykładów chocia\

przejrzeć artykuł, wtedy nikt nie powinien mieć trudności ze
zrozumieniem jak działają.
Przykład pierwszy - Powitanie
W pierwszym przykładzie program wypisuje na ekranie
wyświetlacza kilka słów powitania.
Animacja pokazuje efekt działania programu "Powitanie"
śeby skompilować program, nale\
y do katalogu projektu skopiować
trzy zamieszczone poni\
ej pliki: main.c, hd44780.h, hd44780.c W
23 z 40
pliku "main.c" znajduje się kod naszego przykładu.
/*
Plik main.c
KURS AVR-GCC cz.5
Wyświetlacz alfanumeryczny LCD HD44780
(schemat i opis działania w artykule)
układ atmega16 (1MHz)
*/
#include
#include
/* Wstawia w tym miejscu zawartość
pliku hd44780.h*/
#include "hd44780.h"
int main( )
(void)
( )
( )
{
{
{
{
/* Napisy przechowujemy w tablicach */
char str1[] = "KURS";
[] = ;
[] = ;
[] = ;
char str2[] = " AVR-GCC";
[] = ;
[] = ;
[] = ;
char str3[] = "cz.5";
[] = ;
[] = ;
[] = ;
/* Funkcja inicjalizuje wyświetlacz*/
lcd_init();
();
();
();
/* Włącza wyświetlanie */
LCD_DISPLAY( );
(LCDDISPLAY);
( );
( );
while( )
(1)
( )
( )
{
{
{
{
/* Czyści cały ekran */
LCD_CLEAR;
;
;
;
/* Ustawia kursor w pozycji:
pierwszy wiersz, szósta kolumna */
LCD_LOCATE( ,0);
(5, );
( , );
( , );
/* Wysyła do wyświetlacza jeden znak*/
LCD_WRITE_DATA( );
('S');
( );
( );
_delay_ms( );
(200);
( );
( );
LCD_WRITE_DATA( );
('i');
( );
( );
_delay_ms( );
(200);
( );
( );
LCD_WRITE_DATA( );
('e');
( );
( );
_delay_ms( );
(200);
( );
( );
LCD_WRITE_DATA( );
('m');
( );
( );
_delay_ms( );
(200);
( );
( );
LCD_WRITE_DATA( );
('k');
( );
( );
_delay_ms( );
(200);
( );
( );
LCD_WRITE_DATA( );
('a');
( );
( );
_delay_ms( );
(200);
( );
( );
LCD_WRITE_DATA( );
('!');
( );
( );
_delay_ms( );
(2000);
( );
( );
LCD_CLEAR;
;
;
;
LCD_LOCATE( ,0);
(2, );
( , );
( , );
/* Funkcja lcd_puts wysyła do
wyświetlacza ciąg znaków */
lcd_puts( );
(str1);
( );
( );
_delay_ms( );
(800);
( );
( );
lcd_puts( );
(str2);
( );
( );
_delay_ms( );
(800);
( );
( );
24 z 40
LCD_LOCATE( ,1);
(6, );
( , );
( , );
lcd_puts( );
(str3);
( );
( );
_delay_ms( );
(2000);
( );
( );
LCD_CLEAR;
;
;
;
LCD_LOCATE( ,0);
(1, );
( , );
( , );
/* Jako argumentu funkcji mo\
na
wstawić stałą napisową */
lcd_puts( );
("Programy");
( );
( );
_delay_ms( );
(800);
( );
( );
LCD_LOCATE( ,1);
(4, );
( , );
( , );
lcd_puts( tekstem:)");
("z );
( );
( );
/* Czeka 2.5 sek. */
_delay_ms( );
(2500);
( );
( );
}
}
}
}
return 0;
;
;
;
}
}
}
}
Listing 5.1 Powitanie
Plik hd44780.c zawiera zestaw funkcji do obsługi wyświetlacza.
/*
Plik hd44780.c
Definicje kilku funkcji do obsługi alfanumerycznego
wyświetlacza LCD HD44780
*/
#include
#include
#include "hd44780.h"
/*--------------------------------------------------------*/
/* Zapis danej lub instrukcji */
void WriteToLCD (unsigned char v, )
( , )
( ,unsigned char rs)
( , )
{
{
{
{
unsigned char bf;
;
;
;
SET_OUT_LCD_D4;
;
;
;
SET_OUT_LCD_D5;
;
;
;
SET_OUT_LCD_D6;
;
;
;
SET_OUT_LCD_D7;
;
;
;
if( &0x10) SET_LCD_D4; else CLR_LCD_D4;
(v& ) ; ;
( & ) ; ;
( & ) ; ;
if( &0x20) SET_LCD_D5; else CLR_LCD_D5;
(v& ) ; ;
( & ) ; ;
( & ) ; ;
if( &0x40) SET_LCD_D6; else CLR_LCD_D6;
(v& ) ; ;
( & ) ; ;
( & ) ; ;
if( &0x80) SET_LCD_D7; else CLR_LCD_D7;
(v& ) ; ;
( & ) ; ;
( & ) ; ;
CLR_LCD_E;
;
;
;
if( ) SET_LCD_RS; CLR_LCD_RS;
(rs) ;else ;
( ) ; ;
( ) ; ;
CLR_LCD_RW;
;
;
;
LCD_NOP;
;
;
;
SET_LCD_E;
;
;
;
LCD_NOP;
;
;
;
CLR_LCD_E;
;
;
;
LCD_NOP;
;
;
;
if( &0x01) SET_LCD_D4; else CLR_LCD_D4;
(v& ) ; ;
( & ) ; ;
( & ) ; ;
if( &0x02) SET_LCD_D5; else CLR_LCD_D5;
(v& ) ; ;
( & ) ; ;
( & ) ; ;
if( &0x04) SET_LCD_D6; else CLR_LCD_D6;
(v& ) ; ;
( & ) ; ;
( & ) ; ;
if( &0x08) SET_LCD_D7; else CLR_LCD_D7;
(v& ) ; ;
( & ) ; ;
( & ) ; ;
LCD_NOP;
;
;
;
SET_LCD_E;
;
;
;
LCD_NOP;
;
;
;
25 z 40
CLR_LCD_E;
;
;
;
LCD_NOP;
;
;
;
SET_IN_LCD_D4;
;
;
;
SET_IN_LCD_D5;
;
;
;
SET_IN_LCD_D6;
;
;
;
SET_IN_LCD_D7;
;
;
;
CLR_LCD_RS;
;
;
;
SET_LCD_RW;
;
;
;
SET_LCD_D7;
;
;
;
/* Przydałby się pełny odczyt */
do
{
{
{
{
LCD_NOP;
;
;
;
SET_LCD_E;
;
;
;
LCD_NOP;
;
;
;
bf = IS_SET_LCD_D7;
= ;
= ;
= ;
CLR_LCD_E;
;
;
;
LCD_NOP;
;
;
;
SET_LCD_E;
;
;
;
LCD_NOP;
;
;
;
LCD_NOP;
;
;
;
CLR_LCD_E;
;
;
;
}while( bf );
} ( );
} ( );
} ( );
}
}
}
}
/*--------------------------------------------------------*/
/* Funkcja odczytuje adres i flage zajetosci */
unsigned char ReadAddressLCD ( void)
( )
( )
( )
{
{
{
{
unsigned char g = 0 ;
= ;
= ;
= ;
CLR_LCD_RS;
;
;
;
SET_LCD_RW;
;
;
;
SET_IN_LCD_D4;
;
;
;
SET_IN_LCD_D5;
;
;
;
SET_IN_LCD_D6;
;
;
;
SET_IN_LCD_D7;
;
;
;
LCD_NOP;
;
;
;
SET_LCD_E;
;
;
;
LCD_NOP;
;
;
;
if( ) +=16;
(IS_SET_LCD_D4) g+= ;
( ) += ;
( ) += ;
if( ) +=32;
(IS_SET_LCD_D4) g+= ;
( ) += ;
( ) += ;
if( ) +=64;
(IS_SET_LCD_D4) g+= ;
( ) += ;
( ) += ;
if( ) +=128;
(IS_SET_LCD_D4) g+= ;
( ) += ;
( ) += ;
CLR_LCD_E;
;
;
;
LCD_NOP;
;
;
;
SET_LCD_E;
;
;
;
LCD_NOP;
;
;
;
if( ) +=8;
(IS_SET_LCD_D4) g+= ;
( ) += ;
( ) += ;
if( ) +=4;
(IS_SET_LCD_D4) g+= ;
( ) += ;
( ) += ;
if( ) +=2;
(IS_SET_LCD_D4) g+= ;
( ) += ;
( ) += ;
if( ) +=1;
(IS_SET_LCD_D4) g+= ;
( ) += ;
( ) += ;
CLR_LCD_E;
;
;
;
return g ;
;
;
;
}
}
}
}
/*---------------------------------------------------------*/
/* Inicjalizacja wyświetlacza */
void lcd_init( )
(void)
( )
( )
26 z 40
{
{
{
{
_delay_ms( );
(15);
( );
( );
SET_OUT_LCD_RS;
;
;
;
SET_OUT_LCD_RW;
;
;
;
SET_OUT_LCD_E;
;
;
;
SET_OUT_LCD_D4;
;
;
;
SET_OUT_LCD_D5;
;
;
;
SET_OUT_LCD_D6;
;
;
;
SET_OUT_LCD_D7;
;
;
;
CLR_LCD_E;
;
;
;
CLR_LCD_RS;
;
;
;
CLR_LCD_RW;
;
;
;
SET_LCD_D4;
;
;
;
SET_LCD_D5;
;
;
;
CLR_LCD_D6;
;
;
;
CLR_LCD_D7;
;
;
;
LCD_NOP;
;
;
;
SET_LCD_E;
;
;
;
LCD_NOP;
;
;
;
CLR_LCD_E;
;
;
;
LCD_NOP;
;
;
;
_delay_ms( );
(5);
( );
( );
LCD_NOP;
;
;
;
SET_LCD_E;
;
;
;
LCD_NOP;
;
;
;
CLR_LCD_E;
;
;
;
LCD_NOP;
;
;
;
_delay_ms( );
(1);
( );
( );
LCD_NOP;
;
;
;
SET_LCD_E;
;
;
;
LCD_NOP;
;
;
;
CLR_LCD_E;
;
;
;
LCD_NOP;
;
;
;
_delay_ms( );
(1);
( );
( );
CLR_LCD_D4;
;
;
;
LCD_NOP;
;
;
;
SET_LCD_E;
;
;
;
LCD_NOP;
;
;
;
CLR_LCD_E;
;
;
;
LCD_NOP;
;
;
;
_delay_us( );
(40);
( );
( );
WriteToLCD (0x28 , LCDCOMMAND) ;
( , ) ;
( , ) ;
( , ) ;
LCD_DISPLAY( ) ;
(0) ;
( ) ;
( ) ;
LCD_CLEAR ;
;
;
;
LCD_ENTRY_MODE( ) ;
(LCDINCREMENT) ;
( ) ;
( ) ;
}
}
}
}
/*--------------------------------------------------------*/
/* Wyswietla tekst na aktualnej pozycji kursora */
void lcd_puts( *str)
(char * )
( * )
( * )
{
{
{
{
unsigned char i =0;
= ;
= ;
= ;
while( str[ ])
( [i])
( [ ])
( [ ])
LCD_WRITE_DATA( [i++]) ;
(str[ ++]) ;
( [ ++]) ;
( [ ++]) ;
}
}
}
}
Listing 5.2 Zestaw funkcje do obsług wyświetlacza LCD (hd44780)
W pliku hd44780.h znajdują się deklaracje funkcji do obsługi
wyświetlacza, makrodefinicje przypisujące sygnały wyświetlacza do
wybranych wyprowadzeń AVRa oraz kilka przydatnych
makroinstrukcji.
/*
27 z 40
Plik hd44780.h
*/
#ifndef LCD_HD44780
#define LCD_HD44780
/* RS */
#define SET_OUT_LCD_RS DDRA |= _BV(PA0)
#define SET_LCD_RS PORTA |= _BV(PA0)
#define CLR_LCD_RS PORTA &= ~_BV(PA0)
/* RW */
#define SET_OUT_LCD_RW DDRA |= _BV(PA1)
#define SET_LCD_RW PORTA |= _BV(PA1)
#define CLR_LCD_RW PORTA &= ~_BV(PA1)
/* E */
#define SET_OUT_LCD_E DDRA |= _BV(PA2)
#define SET_LCD_E PORTA |= _BV(PA2)
#define CLR_LCD_E PORTA &= ~_BV(PA2)
/* D4 */
#define SET_OUT_LCD_D4 DDRA |= _BV(PA3)
#define SET_IN_LCD_D4 DDRA &= ~_BV(PA3)
#define SET_LCD_D4 PORTA |= _BV(PA3)
#define CLR_LCD_D4 PORTA &= ~_BV(PA3)
#define IS_SET_LCD_D4 PINA & _BV(PA3)
/* D5 */
#define SET_OUT_LCD_D5 DDRA |= _BV(PA4)
#define SET_IN_LCD_D5 DDRA &= ~_BV(PA4)
#define SET_LCD_D5 PORTA |= _BV(PA4)
#define CLR_LCD_D5 PORTA &= ~_BV(PA4)
#define IS_SET_LCD_D5 PINA & _BV(PA4)
/* D6 */
#define SET_OUT_LCD_D6 DDRA |= _BV(PA5)
#define SET_IN_LCD_D6 DDRA &= ~_BV(PA5)
#define SET_LCD_D6 PORTA |= _BV(PA5)
#define CLR_LCD_D6 PORTA &= ~_BV(PA5)
#define IS_SET_LCD_D6 PINA & _BV(PA5)
/* D7 */
#define SET_OUT_LCD_D7 DDRA |= _BV(PA6)
#define SET_IN_LCD_D7 DDRA &= ~_BV(PA6)
#define SET_LCD_D7 PORTA |= _BV(PA6)
#define CLR_LCD_D7 PORTA &= ~_BV(PA6)
#define IS_SET_LCD_D7 PINA & _BV(PA6)
#define LCD_NOP __asm("nop")
#define LCDCOMMAND 0
#define LCDDATA 1
#define LCD_LOCATE(x,y) WriteToLCD(0x80|((x)+((y)*0x40)), LCDCOMMAND)
#define LCD_CLEAR WriteToLCD(0x01, LCDCOMMAND)
#define LCD_HOME WriteToLCD(0x02, LCDCOMMAND)
/* IDS */
#define LCDINCREMENT 0x02
#define LCDDECREMENT 0x00
#define LCDDISPLAYSHIFT 0x01
#define LCD_ENTRY_MODE(IDS) WriteToLCD(0x04|(IDS), LCDCOMMAND)
/* BCD */
#define LCDDISPLAY 0x04
#define LCDCURSOR 0x02
#define LCDBLINK 0x01
#define LCD_DISPLAY(DCB) WriteToLCD(0x08|(DCB), LCDCOMMAND)
28 z 40
/* RL */
#define LCDLEFT 0x00
#define LCDRIGHT 0x04
#define LCD_SHIFT_DISPLAY(RL) WriteToLCD(0x18|(RL), LCDCOMMAND)
#define LCD_SHIFT_CURSOR(RL) WriteToLCD(0x10|(RL), LCDCOMMAND)
#define LCD_CGRAM_ADDRESS(A) WriteToLCD(0x40|((A)&0x3f), LCDCOMMAND)
#define LCD_DDRAM_ADDRESS(A) WriteToLCD(0x80|((A)&0x7f), LCDCOMMAND)
#define LCD_WRITE_DATA(D) WriteToLCD((D),LCDDATA)
void lcd_init( );
(void);
( );
( );
void WriteToLCD( ,unsigned char rs);
(unsigned char v, );
( , );
( , );
unsigned char ReadAddressLCD( );
(void);
( );
( );
void lcd_puts( *str);
(char * );
( * );
( * );
#endif
Listing 5.3
Następnie nale\
y utworzyć w katalogu projektu odpowiedni plik
Makefile, z pomocą programu Mfile, tak jak robiliśmy to przy
poprzednich przykładach. Dodatkowo nale\
y wybrać z menu
programu Mfile opcjÄ™ Makefile->C/C++source files(s) i w okienku
wpisać nazwę pliku: hd44780.c (nazwę pliku trzeba wpisać wraz
z rozszerzeniem .c)
Okno programu MFile. Wpisujemy nazwy wszytkich plików *.c projektu. Kliknij w obrazek,
\
eby zobaczyć całość.
A jeszcze musimy wpisać w pliku Makefile częstotliwość sygnału
taktującego procesor; częstotliwość wpisujemy ręcznie, gdy\
brak
takiej opcji w menu. Aby móc edytować treść tworzonego pliku
Makefile trzeba zaznaczyć w menu "Makefile" opcję "Enable Editing
of Makefile"
29 z 40
Okno programu MFile. Wpisujemy ręcznie częstotliwość pracy mikrokontrolera.
Je\
eli w programie wykorzystywane sÄ… funkcje _delay_ms lub
_delay_us, nale\
y dodać informacje o częstotliwość sygnału
taktującego procesor, inaczej funkcje te nie będą działać
prawidłowo. Informacje tę mo\
na przekazać umieszczając na
poczÄ…tku ka\
dego pliku z kodem makrodefinicje
#define F_CPU 1000000UL
Jednak znacznie wygodniej będzie wspiać wczęstotliwość pracy
procesora w pliku Makefile, raz dla wszytkich plików programu.
Celem tego przykładu jest pokazanie w jaki sposób napisać
cokolwiek na ekranie wyświetlacza z u\
yciem funkcji zapisanych
w pliku hd44780.c Pierwsza rzecz to nale\
y gdzieÅ› na poczÄ…tku
pliku programu wstawić polecenie preprocesora #include
dołączające plik hd44780.h zawierający deklaracje funkcji
zdefiniowanych w pliku hd44780.c
#include "hd44780.h"
W kolejnym kroku, zanim zaczniemy pisać na wyświetlaczu, trzeba
wywołać funkcję lcd_init, funkcja ta realizuje procedurę
programowej inicjalizacji wyświetlacza i następnie przełącza
interfejs wyświetlacza do trybu 4-bitowego. Po wykonaniu funkcji
lcd_init wyświetlacz zostaje wygaszony. Włączyć wyświetlanie
mo\
na z pomocÄ… makroinstrukcji LCD_DISPLAY.
/* Funkcja inicjalizuje wyświetlacz*/
lcd_init();
();
();
();
/* Włącza wyświetlanie */
LCD_DISPLAY( );
(LCDDISPLAY);
( );
( );
Z pomocÄ… makra LCD_LOCATE wskazujemy pozycje na ekranie
30 z 40
wyświetlacza (kolumnę i wiersz), gdzie zamierzamy coś napisać.
Kolumny i wiersze liczone sÄ… zaczynajÄ…c od zera.
/* szósta kolumna, pierwszy wiersz */
LCD_LOCATE( ,0);
(5, );
( , );
( , );
Pojedyncze znaki mo\
na wysyłać do wyświetlacza wykorzystując
makro LCD_WRITE_DATA.
/* Wysyła do wyświetlacza jeden znak*/
LCD_WRITE_DATA( );
('S');
( );
( );
Po wykonaniu LCD_WRITE_DATA numer kolumny zwiększa się
o jeden, więc jeśli wyślemy kilka znaków jeden za drugim, to
zobaczymy na ekranie wyświetlacza napis. Napisy (ciągi znaków
zakończone zerem) mo\
na wysyłać do wyświetlacza funkcją
lcd_puts. Funkcja lcd_puts po prostu wysyła do wyświetlacza znak
po znaku cały napis wywołując w pętli makro LCD_WRITE_DATA.
Jako argument funkcji lcd_puts wstawia siÄ™ nazwÄ™ tabeli z tekstem
lub stałą napisową.
/* Funkcja lcd_puts wysyła do wyświetlacza ciąg znaków */
lcd_puts( );
(str1);
( );
( );
/* Jako argumentu funkcji mo\
na wstawić stałą napisową */
lcd_puts( );
("Programy");
( );
( );
Makro LCD_CLEAR czyści cały ekran wyświetlacza i ustawia
aktualny numer kolumny i wiersza na 0.
/* Czyści cały ekran */
LCD_CLEAR;
;
;
;
I jeszcze kursor, tzw. znak zachęty, zachęcający do prowadzania
danych z klawiaturki. Kursor ma postać poziomej kreski
wyświetlanej pod kratką, gdzie ma zostać wpisany kolejny znak.
Kursor mo\
na pokazać uruchamiając makro LCD_DISPLAY.
/* Włącza wyświetlanie i kursor */
LCD_DISPLAY( );
(LCDDISPLAY|LCDCURSOR);
( );
( );
W następnej części kursu poka\
ę jeszcze jak uzyskać na ekranie
wyświetlacza polskie znaki z "ogonkami" ąćęńłóśz
\
oraz
przedstawiÄ™ kilka innych, ciekawych mo\
liwości jakie oferują tego
typu wyświetlacze.
Przykład drugi - Licznik owiec
Po prostu licznik. LiczÄ…c owce lub gwiazdy na niebie lub cokolwiek
innego nie trudno o pomyłkę, zatem jak widać taki licznik mo\
e być
szalenie u\
yteczny:) Obok wyświetlacza dołączyłem do AVRa trzy
przyciski, pierwszy przycisk zwiększa licznik o jeden, drugi przycisk
zmniejsza licznik o jeden, a trzeci przycisk zeruje licznik. Przyciski
przyłączone są do portów PB0..PB2 AVRa.
31 z 40
Animacja pokazuje sposób działa program "Licznik owiec". Pierwszy przycisk zwiększa
licznik o jeden, drugi zmniejsza o jeden, a trzeci przycisk zeruje licznik.
Działanie programu jest bardzo proste, jest w pamięci zmienna
całkowita (32 bity) - licznik. Ka\
dorazowo przy zmianie stanu
licznika wartość liczbowa w zmiennej zmieniana jest na ciąg
znaków (kodów ASCII), który jest wysyłany do wyświetlacza.
Aby skompilować program, nale\
y do katalogu projektu, obok pliku
main.c, skopiować pliki: hd44780.h, hd44780.c i oczywiście
stworzyć odpowiedni plik Makefile - tak jak w poprzednim
przykładzie.
/*
Plik "main.c"
KURS AVR-GCC cz.5 (przykład nr. 2)
Licznik owiec :)
(schemat i opis działania w artykule)
uC atmega16 (1MHz)
*/
#include
#include
/* Dołącza deklaracje funkcji obsługujących
wyświetlacz */
#include "hd44780.h"
/* ZMIENNE GLOBALNE */
/* W tablicy będą formowane komunikaty
wysyłane do wyświetlacza */
unsigned char str1[ ]="----------------";
[17]= ;
[ ]= ;
[ ]= ;
/* DEFINICJE FUNKCJI */
/* Funkcja aktualizuje zawartość ekranu */
static void lcd( )
(unsigned long int a)
( )
( )
{
{
{
{
signed char i;
;
;
;
/* Zamiana 32 bitowej liczby bez znaku
na ciąg znaków ASCII */
for( =12; i>=3; a/= ,i--)
(i= ; >= ; /=10 , --)
( = ; >= ; /= , --)
( = ; >= ; /= , --)
str1[i] = a % 10 +'0';
[ ] = % + ;
[ ] = % + ;
[ ] = % + ;
/* Ustawia kursor w pierwszej kolumnie
pierwszego wersza */
LCD_LOCATE( ,0);
(0, );
( , );
( , );
/* Wysyła do wyświetlacza ciąg znaków z
tablicy str1 */
32 z 40
lcd_puts( );
(str1);
( );
( );
}
}
}
}
/* GA
ÓWNA FUNKCJA */
int main( )
(void)
( )
( )
{
{
{
{
/* Zmienna przechowuje stan licznika */
unsigned long int n= ;
=0;
= ;
= ;
/* PB0,PB2 wejściami z podciągnięciem do VCC */
DDRB = 0x00;
= ;
= ;
= ;
PORTB = 0x07;
= ;
= ;
= ;
/* Programowa inicjalizacja wyświetlacza */
lcd_init();
();
();
();
/* Włącza wyświetlanie */
LCD_DISPLAY(LCDDISPLAY);
( );
( );
( );
/* Czyści ekran */
LCD_CLEAR;
;
;
;
/* Wyświetla początkowy stan licznika */
lcd( );
(n);
( );
( );
/* Główna pętla */
while( )
(1)
( )
( )
{
{
{
{
/* Jeśli pierwszy przycisk wciśnięty */
if(!(PINB & 0x01))
(!( & ))
(!( & ))
(!( & ))
{
{
{
{
/* Czas na wygaśnięcie drgań styków przycisku*/
_delay_ms( );
(80);
( );
( );
/* Oczekuje na zwolnienie przycisku*/
while(!( & 0x01)) {}
(!(PINB & )) {}
(!( & )) {}
(!( & )) {}
/* Czas na wygaśnięcie drgań styków przycisku*/
_delay_ms( );
(80);
( );
( );
/* Zwiększa licznik o 1 */
n++;
++;
++;
++;
/* Aktualizuje zawartość ekranu */
lcd( );
(n);
( );
( );
}
}
}
}
/* Jeśli drugi przycisk wciśnięty */
else if(!( & 0x02))
(!(PINB & ))
(!( & ))
(!( & ))
{
{
{
{
_delay_ms( );
(80);
( );
( );
while(!( & 0x02)) {}
(!(PINB & )) {}
(!( & )) {}
(!( & )) {}
_delay_ms( );
(80);
( );
( );
/* Zmniejsza licznik o 1 */
n--;
--;
--;
--;
/* Aktualizuje zawartość ekranu */
lcd( );
(n);
( );
( );
}
}
}
}
/* Jeśli trzeci przycisk wciśnięty */
else if(!( & 0x04))
(!(PINB & ))
(!( & ))
(!( & ))
{
{
{
{
_delay_ms( );
(80);
( );
( );
while(!( & 0x04)) {}
(!(PINB & )) {}
(!( & )) {}
(!( & )) {}
_delay_ms( );
(80);
( );
( );
/* Zeruje licznik */
n= ;
=0;
= ;
= ;
/* Aktualizuje zawartość ekranu */
lcd( );
(n);
( );
( );
}
}
}
}
}
}
}
}
}
}
}
}
Listing 5.4 Licznik owiec
Przykład trzeci - termometr cyfrowy
33 z 40
W tym przykładzie, obok wyświetlacza LCD, dołączyłem do AVRa
scalony termometr cyfrowy DS18B20. AVR komunikuje siÄ™
z układem DS18B20 poprzez szeregową magistralę 1-wire.
Termometr DS18B20 jest inteligentnym czujnikiem cyfrowym,
w wyniku pomiaru otrzymujemy gotową wartość liczbową -
temperaturę wyskalowaną w stopniach Celsjusza. Jak pisałem
wcześniej, w tej części kursu nie będę jeszcze szczegółowo
tłumaczył jak działa magistrala 1-wire i jak programować
termometr DS18B20, jest to temat na oddzielny artykuł, w zamian
przygotowałem gotowy zestaw funkcji z pomocą których odczytamy
temperaturÄ™ z DS18B20.
Animacja prezentuje działanie programu "Termometr cyfrowy"
Celem tego przykładu jest pokazanie sposobu u\
ycia funkcji sprintf.
W skrócie program działa w następujący sposób: Najpierw
następuje odczyt wartości temperatury z czujnika DS18B20.
Aktualna wartość temperatury przechowywana jest w zmiennej
rzeczywistej (typ double) o nazwie 'temp'. Następnie funkcja
standardowa sprintf zmienia wartość liczbową w zmiennej 'temp',
na ciąg znaków i formuje w tablicy 'str' komunikat tekstowy. Dalej
komunikat w tablicy 'str' wysyłany jest do wyświetlacza LCD. Odczyt
temperatury i wyświetlenie wyniku wykonuje się w głównej pętli
programu.
śeby skompilować program, nale\
y do katalogu projektu skopiować
następujące pliki: main.c, hd44780.h, hd44780.c, ds18b20.h,
ds18b20.c.
/*
Plik "main.c"
KURS AVR-GCC cz.5
(xyz.isgreat.org)
Termometr cyfrowy, przykład nr. 3
(schemat i opis działania w artykule)
atmega16 (1MHz)
*/
#include
#include
#include
#include "hd44780.h"
#include "ds18b20.h"
/* W tablicy będą formowane komunikaty tekstowe
wysyłane do wyświetlacza */
34 z 40
char str[ ]=" Termometr ";
[17]= ;
[ ]= ;
[ ]= ;
int main( )
(void)
( )
( )
{
{
{
{
/* Zmienna przechowuje aktualną wartość temperatury */
double temp;
;
;
;
/* W tablicy zapisywane będą dane odczytane z układu ds18b20 */
unsigned char ds18b20_pad[ ];
[9];
[ ];
[ ];
/* Funkcja inicjalizuje wyświetlacz */
lcd_init();
();
();
();
/* Włącza wyświetlanie */
LCD_DISPLAY(LCDDISPLAY);
( );
( );
( );
/* Czyści ekran */
LCD_CLEAR;
;
;
;
/* Wyświetla tytuł */
LCD_LOCATE( ,0);
(0, );
( , );
( , );
lcd_puts( );
(str);
( );
( );
while( )
(1)
( )
( )
{
{
{
{
/* Funkcja 'ds18b20_ConvertT' wysyła do układu ds18b20
polecenie pomiaru */
if( ())
(ds18b20_ConvertT())
( ())
( ())
{
{
{
{
/* Odczyt z układu ds18b20, dane zapisywane są w tablicy ds18b20_pad.
Dwie pierwsze pozycje w tablicy to kolejno mniej znaczÄ…cy bajt i bardziej
znaczący bajt wartość zmierzonej temperatury */
ds18b20_Read( );
(ds18b20_pad);
( );
( );
/* Składa dwa bajty wyniku pomiaru w całość. Cztery pierwsze bity mniej
znaczącego bajtu to część ułamkowa wartości temperatury, więc całość
dzielona jest przez 16 */
temp = ((ds18b20_pad[ ] << 8) + ds18b20_pad[ ]) / 16.0 ;
= (( [ ] << ) + [ ]) / ;
= (( [1] << ) + [0]) / ;
= (( [ ] << ) + [ ]) / ;
/* Formułuje komunikat w tablicy 'str' */
sprintf( ,"%4.1f\xdf""C", temp);
(str, , );
( , , );
( , , );
LCD_LOCATE( ,1);
(5, );
( , );
( , );
/* Wysyła komunikat do wyświetlacza */
lcd_puts( );
(str);
( );
( );
}
}
}
}
}
}
}
}
}
}
}
}
Listing 5.5 Termometr cyfrowy
/*
Plik ds18b20.h
(xyz.isgreat.org)
*/
#ifndef DS18B20_H
#define DS18B20_H
/* DS18B20 przyłączony do portu PD7 AVRa */
#define SET_ONEWIRE_PORT PORTD |= _BV(7)
#define CLR_ONEWIRE_PORT PORTD &= ~_BV(7)
#define IS_SET_ONEWIRE_PIN PIND & _BV(7)
#define SET_OUT_ONEWIRE_DDR DDRD |= _BV(7)
#define SET_IN_ONEWIRE_DDR DDRD &= ~_BV(7)
unsigned char ds18b20_ConvertT( );
(void);
( );
( );
int ds18b20_Read( []);
(unsigned char []);
( []);
( []);
void OneWireStrong( );
(char);
( );
( );
unsigned char OneWireReset( );
(void);
( );
( );
void OneWireWriteByte( );
(unsigned char);
( );
( );
unsigned char OneWireReadByte( );
(void);
( );
( );
#endif
Listing 5.6
35 z 40
/*
Plik ds18b20.c
(minimum kodu do odczytu temperatury z ds18b20)
xyz.isgreat.org
*/
#include
#include
#include "ds18b20.h"
/**********************************************************/
unsigned char ds18b20_ConvertT( )
(void)
( )
( )
{
{
{
{
if (!OneWireReset()) return 0;
(! ()) ;
(! ()) ;
(! ()) ;
OneWireWriteByte( ); // SKIP ROM
(0xcc);
( );
( );
OneWireWriteByte( ); // CONVERT T
(0x44);
( );
( );
return -1;
- ;
- ;
- ;
}
}
}
}
/***********************************************************/
int ds18b20_Read( [])
(unsigned char scratchpad[])
( [])
( [])
{
{
{
{
unsigned char i;
;
;
;
if (!OneWireReset()) return 0;
(! ()) ;
(! ()) ;
(! ()) ;
OneWireWriteByte( ); // SKIP ROM
(0xcc);
( );
( );
OneWireWriteByte( ); // READ SCRATCHPAD
(0xbe);
( );
( );
for( =0; i< ; i++) scratchpad[ ] = OneWireReadByte();
(i= ; <10; ++) [i] = ();
( = ; < ; ++) [ ] = ();
( = ; < ; ++) [ ] = ();
return 1;
;
;
;
}
}
}
}
/**********************************************************/
void OneWireStrong( s)
(char )
( )
( )
{
{
{
{
if (s)
( )
( )
( )
{
{
{
{
SET_ONEWIRE_PORT;
;
;
;
SET_OUT_ONEWIRE_DDR;
;
;
;
}
}
}
}
else
{
{
{
{
SET_IN_ONEWIRE_DDR;
;
;
;
}
}
}
}
}
}
}
}
/**********************************************************/
unsigned char OneWireReset()
()
()
()
{
{
{
{
CLR_ONEWIRE_PORT;
;
;
;
if (!(IS_SET_ONEWIRE_PIN)) return 0;
(!( )) ;
(!( )) ;
(!( )) ;
SET_OUT_ONEWIRE_DDR;
;
;
;
_delay_us( );
(500);
( );
( );
SET_IN_ONEWIRE_DDR;
;
;
;
_delay_us( );
(70);
( );
( );
if(!( ))
(!(IS_SET_ONEWIRE_PIN))
(!( ))
(!( ))
{
{
{
{
_delay_us( );
(500);
( );
( );
return( );
(1);
( );
( );
}
}
}
}
36 z 40
_delay_us( );
(500);
( );
( );
return( );
(0);
( );
( );
}
}
}
}
/**********************************************************/
void OneWireWriteByte( )
(unsigned char byte)
( )
( )
{
{
{
{
unsigned char i;
;
;
;
CLR_ONEWIRE_PORT;
;
;
;
for (i= ; i< ; i++)
( = ; < ; ++)
( =0; <8; ++)
( = ; < ; ++)
{
{
{
{
SET_OUT_ONEWIRE_DDR;
;
;
;
if (byte & 0x01)
( & )
( & )
( & )
{
{
{
{
_delay_us( );
(7);
( );
( );
SET_IN_ONEWIRE_DDR;
;
;
;
_delay_us( );
(70);
( );
( );
}
}
}
}
else
{
{
{
{
_delay_us( );
(70);
( );
( );
SET_IN_ONEWIRE_DDR;
;
;
;
_delay_us( );
(7);
( );
( );
}
}
}
}
byte >>= 1;
>>= ;
>>= ;
>>= ;
}
}
}
}
}
}
}
}
/***********************************************************/
unsigned char OneWireReadByte( )
(void)
( )
( )
{
{
{
{
unsigned char i, byte = 0;
, = ;
, = ;
, = ;
SET_IN_ONEWIRE_DDR;
;
;
;
for (i= ; i< ; i++)
( = ; < ; ++)
( =0; <8; ++)
( = ; < ; ++)
{
{
{
{
SET_OUT_ONEWIRE_DDR;
;
;
;
_delay_us( );
(7);
( );
( );
SET_IN_ONEWIRE_DDR;
;
;
;
_delay_us( );
(7);
( );
( );
byte >>= 1;
>>= ;
>>= ;
>>= ;
if( ) |= ;
(IS_SET_ONEWIRE_PIN) byte |= 0x80;
( ) |= ;
( ) |= ;
_delay_us( );
(70);
( );
( );
}
}
}
}
return byte;
;
;
;
}
}
}
}
Listing 5.7 Minimum kodu do odczytu temperatury z ds18b20
Następnie nale\
y utworzyć w katalogu projektu odpowiedni plik
Makefile, tak jak robiliśmy to przy poprzednich przykładach.
Dodatkowo nale\
y wybrać z menu programu Mfile opcję
Makefile->C/C++source files(s) i w okienku, które się pojawi wpisać
nazwy plików: hd44780.c ds18b20.c
37 z 40
MFile-edytor plików Makefile. Wpisujemy nazwy wszytkich plików *.c projektu.
Tak jak pisałem wcześniej, domyślnie funkcje printf i sprintf nie
obsługują liczb zmiennopozycyjnych. Zatem trzeba te\
w menu
"Makefile->printf() options" zaznaczyć opcję "floating point".
38 z 40
MFile-edytor plików Makefile. Opcja "floating point" włącza dla funkcji: printf, sprintf obsługę
zmiennych zmiennopozycyjnych.
Tu warto zauwa\
yć, \
e u\
ycie w programie funkcji 'sprintf' lub
'printf', szczególnie z opcją 'floating point', skutkuje znacznym
wzrostem długości kodu wynikowego.
Przykład czwarty - Transmisja szeregowa do komputera PC
W tym przykładzie wykorzystywany jest te\
termometr ds18b20 i
dodatkowo połączymy przewodem port szeregowy AVRa
z interfejsem rs233c komputera PC. Wyniki pomiaru temperatury
będą trafiały do komputera PC.
Przykład kompilujemy podobnie jak poprzednie przykłady,
w katalogu projektu powinny znajdować się pliki: main.c,
ds18b20.h, ds18b20.c.
Programik działa w następujący sposób: W pętli, z układu ds18b20,
odczytywana jest wartość temparatury i następnie informacja ta
wysyłana jest poprzez port szeregowy AVRa do komputera PC.
Komunikat tekstowy zawierający informacje o wartości zmierzonej
temperatury formowany jest z u\
yciem standardowej funkcji printf.
Wynik działania funkcji printf, znak po znaku, wysyłany jest do
standardowego wyjścia 'stdout'. Z kolei strumień danych 'stdout'
został w programie skierowany do nadajnika portu szeregowego
AVRa.
/*
Plik "main.c"
KURS AVR-GCC cz.5
(xyz.isgreat.org)
Transmisja szeregowa do komputera PC, przykład nr. 4
(schemat i opis działania w artykule)
atmega16 (1MHz)
*/
/* Prędkość transmisji 2400 */
#define BAUD 2400
#define MYUBRR F_CPU/BAUD/16-1
#include
#include
#include
#include "ds18b20.h"
/* Inicjuje port szeregowy AVRa */
void USART_init( )
(unsigned int myubrr)
( )
( )
{
{
{
{
/* Ustala prędkość transmisji */
UBRRH = (unsigned char)( >>8);
= ( )( >> );
= ( )(myubrr>> );
= ( )( >> );
UBRRL = (unsigned char) ;
= ( ) ;
= ( )myubrr;
= ( ) ;
/* WÅ‚Ä…cza nadajnika */
UCSRB = (1<= ( << );
= ( << );
= ( << );
/* Format ramki: 8 bitów danych, 1 bit stopu, brak bitu parzystości */
UCSRC = (1<= ( << )|( << );
= ( << )|(3<< );
= ( << )|( << );
}
}
}
}
/* Wysyła znak do portu szeregowego */
static int USART_Transmit( c, FILE *stream)
(char , * )
( , * )
( , * )
{
{
{
{
while(!( & (1<< )));
(!(UCSRA & ( <(!( & ( << )));
(!( & ( << )));
39 z 40
UDR = c;
= ;
= ;
= ;
return 0;
;
;
;
}
}
}
}
/* Tworzy strumienia danych o nazwie 'mystdout' połączony
z funkcjÄ… 'USART_Transmit' */
static FILE mystdout = FDEV_SETUP_STREAM( , , );
= ( , , );
= (USART_Transmit, NULL, _FDEV_SETUP_WRITE);
= ( , , );
/* GA
ÓWNA FUNKCJA */
int main( )
(void)
( )
( )
{
{
{
{
/* Zmienna 'temp' przechowuje wartość temperatury */
double temp;
;
;
;
/* Do tej tablicy zapisywane będą dane odczytane z układu ds18b20 */
unsigned char ds18b20_pad[ ];
[9];
[ ];
[ ];
/* Inicjalizuje port szeregowy AVRa */
USART_init( );
(MYUBRR);
( );
( );
/* Przekierowuje standardowe wyjście do 'mystdout' */
stdout = &mystdout;
= & ;
= & ;
= & ;
/* Główna pętla */
while( )
(1)
( )
( )
{
{
{
{
/* Funkcja 'ds18b20_ConvertT' wysyła do układu ds18b20
polecenie pomiaru */
if( ())
(ds18b20_ConvertT())
( ())
( ())
{
{
{
{
/* Odczyt z układu ds18b20, dane zapisywane są w tablicy ds18b20_pad.
Dwie pierwsze pozycje w tablicy to kolejno mniej znaczÄ…cy bajt, bardziej
znaczący bajt wartość zmierzonej temperatury */
ds18b20_Read( );
(ds18b20_pad);
( );
( );
/* Składa dwa bajty wyniku pomiaru w całość. Cztery pierwsze bity mniej
znaczącego bajtu to część ułamkowa wartości temperatury, więc całość
dzielona jest przez 16 */
temp = ((ds18b20_pad[ ] << 8) + ds18b20_pad[ ]) / 16.0 ;
= (( [ ] << ) + [ ]) / ;
= (( [1] << ) + [0]) / ;
= (( [ ] << ) + [ ]) / ;
/* Wysyła komunikat do portu szeregowego */
printf( , );
("Temperatura powietrza:%5.2C°\n", temp);
( , );
( , );
}
}
}
}
}
}
}
}
}
}
}
}
Listing 5.8 Transmisja szeregowa do PC
W pliku main.c znajdują się dwie funkcje do obsługi portu transmisji
szeregowej USART AVRa. Pierwsza funkcja 'USART_init' włącza
nadajnik portu szeregowego i ustawia parametry transmisji, druga
funkcja 'USART_Transmit' wysyła znak do portu szeregowego.
A znajdujÄ…ca siÄ™ na poczÄ…tku pliku main.c makrodefinicja
#define BAUD 2400
ustala prędkość transmisji. W tej części kursu nie będę jeszcze
szczegółowo wyjaśniał jak programować układ transmisji
szeregowej USART AVRa, wykorzystamy gotowe funkcje bez
zagłębiania się w rejestry i bity.
Jednym z argumentów funkcji 'USART_Transmit' jest znak, który
funkcja wstawia do nadajnika portu szeregowego. W programie
standardowe wyjście 'stdout' skojarzone zostało z funkcją
'USART_Transmit', oznacza to. \
e, dla ka\
dego wysłanego do
'stdout' znaku zostaje uruchomiona funkcja 'USART_Transmit',
która wpisuje otrzymany znak do nadajnika portu szeregowego.
40 z 40
Celem komunikacji poprzez interfejs rs232c potrzebujemy
uruchomić na komputerze PC odpowiedni program, terminal rs232.
Z pomocÄ… terminala rs232 mo\
emy najprościej odczytywać
komunikaty, które przyszły do komputera PC poprzez port rs232c.
Jednym z popularniejszych tego rodzaju programów działających
w Windows jest darmowy "Bray's Terminal" bray_termimal.zip
Po uruchomieniu programu terminala nale\
y ustawić następujące
parametry transmisji 2400,8,N,1, na ilustracji poni\
ej zaznaczyłem
te opcje na czerwono. Następnie nale\
y wybrać numer
wykorzystywanego portu (COM1, COM2) i kliknąć przycisk
"Connect".
Okno programu "Bray's Terminal"- odczyt danych z portu rs232c.
W następnej części kursu.
W następnej części zakończę omawiać podstawy języka C. Napiszę
te\
o przerwaniach oraz kilka zdań na temat danych w pamięci
Flash.
Uwaga! Mo\
na otrzymać powiadomienie pocztą elektroniczną o
ukazaniu się kolejnych części kursu. W tym celu nale\
y wysłać
e-mail na adres [e-mail] z tematem "KURS AVR-GCC
INFORMACJA".
© 2009 ABXYZ Wszelkie prawa zastrze\
one