Už od doby, kdy jsem si pořídil ATARI 800XL mne bavilo ho programovat a vůbec nejlepší to bylo v Assembleru procesoru 6502. Například podprogram, který měl vykreslit na portech joysticku naměřené průběhy napětí, pracoval s příkazy PLOT a DRAW pod Basicem skoro minutu. Stejný podprogram "ve strojáku" to vykreslil prakticky okamžitě.

Na škole mne pak něco málo naučili o procesorech 8080 a o něco později jsem vytvořil i poměrně složitou aplikaci s jednočipem 80C552, která nám dodnes řídí doma ústřední vytápění. 80C552 je super procesor a umí toho hrozně moc, ale pro jednoduché aplikace je zbytečně složitý a velký, většinou potřebuje externí ROM a RAM. Jednoduše na drobné věci se nehodí a žádné složité už mne nenapadaly. Proto jsem dlouho s procesory nic nedělal, ale najednou jsem potřeboval vyzkoušet něco s MemPacem a ten obsahuje procesor Atmel ATtiny15L. No a když už jsem ho měl koupený a měl jsem zprovozněný jednoduchý programátor, tak mne to začalo zase na pár měsíců bavit a pak mne to vzhledem k jiným zájmům zase přešlo. Na této stránce jsem dal dohromady vše podstatné co jsem se za tu dobu naučil a i několik drobných konstrukcí, které jsem odladil v rámci "učení se" práce s tímto procesorem. Jde o konstrukce zajímavé pro modeláře. Většina není hardwarově dotažena do konce, ale vždy je součástí mnou vytvořený program a můžete si s tím hrát dál. Jinak předem upozorňuji - je skoro zbytečné se mne na cokoliv ohledně AVR procesorů ptát. Pamatuji si matně jen to, co je napsané na této stránce a pro každou podrobnější věc bych musel studovat katalogové listy a podobně. To po mně prosím nechtějte...

• Programování AVR
  
• ATtiny15L a jeho kalibrace
• Pípák
• Přepínač s pamětí
• Neproporcionální servo

Programování AVR:

Na procesorech se mi vždy líbilo především to, že pokud si navrhnu zapojení a ono pak nedělá přesně to co potřebuji, musel bych u klasických součástek vzít do ruky pájku a zapojení změnit, zatímco u zapojení s procesorem mnohdy stačí jen přepsat program. Například si usmyslím, že LED-ka bude blikat místo aby trvale svítila. Normálně bych smolil nějaký multivibrátor a počítal kondenzátory. Takto jen přepíšu kousek kódu. Výsledkem je mnohdy to, že stejné zapojení může dělat jinou věc než k jaké bylo původně určeno.

V něčem se ale musí program vytvořit. Dnes k tomu většinou slouží PC. Programuje se většinou přímo v Assembleru, případně v C, v Pascalu nebo Basicu. Já programuji většinou v Assembleru. Je to sice nejpracnější, ale kód je nejkratší a mám vše pod kontrolou.

Chod takto navrženého programu je možné kontrolovat přímo v aplikaci po naprogramování procesoru. To je asi nejhorší metoda, protože pokud něco nejede, tak obvykle vůbec a přitom prakticky nejde zjistit proč. Pak jde použít obvodové emulátory. To je zařízení, které zjednodušeně řečeno z PC udělá požadovaný typ mikroprocesoru. Do patice procesoru se místo skutečného procesoru zasune kabel vedoucí z počítače. Aplikace se pak chová jako kdyby skutečný procesor osazen byl a přitom lze na monitoru sledovat co se uvnitř "mikroporcesoru" a celé aplikace děje. Tato varianta je ideální a práce jde velmi rychle od ruky, ale obvodový emulátor je velmi drahá věc. Asi nejvíce používanou možností je použití simulátoru. Chod programu se sleduje na monitoru bez fyzického propojení s aplikací a jeho činnost se dá ovlivnit nastavováním různých příznaků. Například zapíšeme na nožičku log1 a sledujeme co program dělá, pak tam ručně dáme log0 a zase sledujeme co se děje. S trochou nepohodlí tak jde zkontrolovat a odladit prakticky vše podstatné. Na závěr se program vypálí do obvodu a vyzkouší se naostro. Pro procesory AVR Atmel se mi velmi osvědčil simulátor z AVR studia 4.0. AVR studio jde zdarma stáhnout přímo z internetu Atmelu a je v něm velmi obsáhlý help s popisem instrukcí Assembleru, je možné v něm program napsat, přeložit, simulovat a je tam i podpora pro připojení různých originálních obvodových emulátorů a programátorů.

Já jsem žádný originál hardware od Atmelu neměl, takže jsem z AVR studia používal jen překladač a simulátor, ale i tak se dala spousta věcí udělat. Vzniklý kód je pak nutno do obvodu dostat programátorem. Lze použít třeba i AVReal a třeba i s tím nejjednodušším interface. Namaloval jsem pro vás zapojení:

Diody stačí jakékoliv křemíkové, keramický blokovací kondenzátor je vhodný a měl by mít kapacitu 100k. Vodiče mezi LPT portem a paticí pro procesor by neměly být příliš dlouhé. Toto zapojení je samozřejmě použitelné pouze pro 8-mi vývodové procesory AVR. Pro vícevývodové by se muselo předělat, ale princip je stejný. Při programování je nutné použít přepínače -ap -o0. První zajistí, aby programátor na nepoužívané vývody LPT portu přívedl +5V, takže pak není potřebné externí napájení a procesor je napájen přímo z portu. Druhý programátoru oznámí, že není použit krystal a programátor si musí vystačit bez něj. Nikdy mne to nezklamalo, ale přesto jsem si pořídil programátor PonyProg. Práce s ním byla díky mnohem komfortnějšímu obslužnému software přece jen příjemnější a umí toho naprogramovat víc než jen AVR procesory. Pokud vás ale zaujme některá níže popsaná konstrukce a potřebujete si naprogramovat jeden procesor, klidně to udělejte AVRealem. Je zdarma a funkční.

ATtiny15L a jeho kalibrace:

Procesor ATtiny15L je velmi jednoduchý a většinou se u něj nepoužívá pro řízení vnější oscilátor, ale oscilátor vnitřní. Ten ovšem neoplývá zrovna přesností. Protože však mnoho aplikací alespoň trošku přesný kmitočet potřebuje, dá se kmitočet oscilátoru zkalibrovat zapsáním hodnoty do registru OSCCAL. Čím vyšší hodnota se zapíše, tím rychleji oscilátor kmitá. Velmi hrubým měřením jsem zjistil, že při hodnotě 0 kmitá oscilátor na kmitočtu asi 1,2MHz a při hodnotě 255 asi na kmitočtu 2,5MHz. Ovšem hodnoty jsou to jen přibližné a kus od kusu se dost liší. Jak tedy zajistíme, aby oscilátor kmital přesně na jmenovitém kmitočtu 1,6MHz?

Každý ATtiny15L má od výroby zapsánu přesně zjištěnou kalibrační konstantu na třech místech. V posledních dvou Bytech programové paměti, v posledním Byte EEPROM a v "signature adress space". První dvě místa nejsou příliš spolehlivá, protože je můžeme velmi snadno přepsat. "Signature adress space" je však jistota. Tam by kalibrační konstanta měla být k dispozici trvale.

Tuto hodnotu musíme co nejdříve po RESETU přepsat do registru OSCCAL. Problém je, že procesor neumí přímo číst ze "signature adress space". Alespoň jsem nepřišel na to, jak to udělat. Umí však číst z paměti programu. Stačí tedy zajistit, aby na libovolném místě programové paměti byla hodnota stejná, jako zjištěná kalibrační konstanta, a do programu dáme kus kódu, který z tohoto místa hodnotu přečte a zapíše jí do OSCCAL:

Následující kód udělá přesně tuto činnost a předpokládá, že hodnota bude na adrese 0x3FF:

ldi ZH, 0x03
ldi ZL, 0xFF
lpm
out OSCCAL,r0

Pokud nyní nastavíte programátor tak, aby před vypalováním programu přečetl kalibrační konstantu ze "signature adress space" a zapsal jí do programu na adresu 0x3FF, máte vyhráno. Umí to například PonyProg a já jsem to běžně využíval. Po připojení napájecího napětí se procesor rozjede na kmitočtu asi 1,2MHz a po provedení uvedeného kódu se rozjede kmitočtem 1,6MHz s přesností lepší než 1%.

Pípák:

Pípák mělo být jednoduché zařízení pro dohledání ztraceného modelu. Oproti běžně dostupným zapojením a hotovým výrobkům se však nehlídá pouze ztráta impulsů (tedy vypnutí vysílače), ale i jejich šířka. Pípák je tak možné zapnout na dálku vysílačem třeba i během letu. Pípák je díky tomu použitelný i s přijímačem PCM a navíc jde spolehlivě spustit i při kmitočtové "tlačenici", kdy normální přijímač na vypnutí vysílače zareaguje tím, že se chytne všude přítomného šumu, začne divoce cukat servy a hrozí jejich poškození o dorazy. Obyčejný pípák se v tomto případě nerozeběhne, protože impulsů z přijímače má habaděj. Mimochodem. Vzpomínáte, že v každém návodu k RC soupravě hned na jedné z prvních stran je napsáno, že se má první zapínat vysílač a pak teprve přijímač a při vypínání obráceně? A pak se začnou prodávat věci, které se aktivují vypnutím vysílače při zapnutém přijímači. Trošku paradoxní přístup výrobců ne?

Za řídící obvod jsem zvolil ATtiny15 a protože ten měl spoustu dalších nevyužitých nožiček a obsahuje poměrně přesný analogový komparátor, dodělal jsem i hlídání napájecích zdrojů. Jako zdroj zvuku jsem použil sirénku a protože její zvuk se mi nezdál dostatečně hlasitý, je napájena přes měnič napětí. Díky tomu je zapojení zdánlivě složité, ale opravdu jen zdánlivě. Prototypový kus vypadal takto:

Poslední verze pípáku s programem V1.3 umí následující:

Schéma zapojení:

Si můžete prohlédnout tady

Plošný spoj:

Je navržen v Eagle, má průměr 23,5mm a počítá s osazením součástkami SMD. Díky tomu je velikost celého pípáku stejná jako sirénky KPE222, pouze je celek o něco vyšší.

Použité součástky:

IC1 - procesor ATtiny15L s programem
D1 - dvoubarevná LED BHG234
D2 - dioda BAS85SMD
T1 - tranzistor PNP BC857C
R1 - odpor 220R
R2A - odpor 3k 1%
R2B - odpor 300R
R3 - odpor 1k2 1%
R4 - odpor 470
C1 - keramický kondenzátor 100n
C2 - elektrolytický kondenzátor 1uF/25V
L1 - tlumivka 680uH
SP1 - sirénka KPE222A
Servokáblík

Přibližně v jednom případu z deseti vyjde hranice pro signalizaci nízkého napětí mimo stanovenou toleranci. V tom případě je nutné provést korekci paralelním připojením odporu k R2A nebo R3. Hodnotu těchto korekčních odporů lze získat výpočtem nebo připojením trimru a po nastavení změřením jeho odporu. V praxi pokud je napětí vyšší jak 4,4V stačí připojit paralelně k R2A odpor 47k. Pokud je napětí nižší jak 4,2V, připojíme k R3 odpor 15k.

Kompletní podklady pro výrobu včetně souborů se schématem a plošným spojem pro Eagle a výpisem programu si můžete stáhnout tady

Hotový pípák:

Vzhledem ke značné pozornosti, kterou tato konstrukce vzbudila, jsem ji dotáhl do konce a "prodával". Uvozovky jsou tady záměrně, protože cena 299,-Kč, stačila tak s bídou na pokrytí ceny součástek. Hotových pípáků jsem prodal asi dvě stovky, ale dnes už je nevyrábím. Za uvedenou cenu s tím byla jen spousta práce a za více peněz nebyl zájem.

Pro zajímavost se můžete podívat, jak takové hotové pípáky vypadaly:

• LED je součástí pípáku. Vhodné do kombatových samokřídel a podobně
• LED je na samostatném káblíku pro snadné zabudování do bočnice trupu

A pokud vás to opravdu zajímá, tak tady je ke stažení původní návod

Dvojitý přepínač s pamětí:

Tato ,,konstrukce" je v podstatě jen návrh a vznikla na základě přání kamaráda, který si ji snad dotáhl do konce. Jde o řídící část přepínače s pamětí ovládaného RC soupravou. Obsahuje čtyři výstupy. Dva mají paměť. Vychýlením kniplu na jednu stranu se na příslušném výstupu VxRAM objeví logická nula a vrácením kniplu zpět a novým vychýlením na stejnou stranu se na stejném výstupu objeví logická jednička. Totéž dělá druhý výstup, pouze se kniplem hýbe na opačnou stranu. Jako mez přepnutí je zvolena úroveň asi 80% výchylky. Aby bylo akceptováno další přepnutí, musí se knipl nejdříve vrátit na úroveň menší jak asi 40% výchylky. Další dva výstupy nemají paměť. Pokud je výchylka větší jak 80%, příslušný výstup Vx je v logické nule, jinak v logické jedničce. Možnosti využití jsou různé, musíte si však vyřešit hardware spínačů a navrhnout plošný spoj. Princip funkce je velmi jednoduchý a je popsaný přímo ve výpisu programu. V zásadě je využito externí přerušení, které vzestupnou hranou vstupního signálu spustí čítač. Sestupná hrana stejného signálu čítač opět zastaví a zjistí, kolik čítač stihl napočítat. Tuto hodnotu uloží do registru. Pokud čítač přeteče (což může nastat, pokud příjde vzestupná hrana a sestupná ne), pak se automaticky zastaví. Jakmile pak sestupná hrana přece jen příjde, pokračuje měření dál. Poslední naměřená hodnota šířky impulsu je samozřejmě nesmyslná a proto se ignoruje, stejně jako impulsy širší jak 2,2ms nebo užší jak 0,8ms. Výhodou tohoto řešení je, že se programátor nemusí o nic starat a stačí pouze v hlavním programu přečíst registr a na základě hodnoty v něm obsažené se zachovat.

Tady je k dispozici balíček se zdrojovým programem v Assembleru a přeložený HEX soubor pro programátor.

Schéma zapojení na kterém jsem program zkoušel je vidět na obrázku a je velmi jednoduché. Abych mohl sledovat práci spínače, připojil jsem k výstupům katody LED diod a jejich anody jsem přes odpory 220ohmů zapojil do Ucc. V praktickém použití samozřejmě místo LED zapojíme tranzistory, spínající požadované obvody:

Neproporcionální servo:

Protože jsem si chtěl vyzkoušet funkci PWM pro řízení serva, navrhl jsem následující zapojení. Šlo jen o pokus, ale výsledný "produkt" by v nenáročných případech šlo použít v praxi. Vytvořený program umožňuje nastavit servo do jedné z asi 20-ti poloh a ovládací impulsy pro servo se opakují s kmitočtem zhruba 73Hz, tedy znatelně častěji než je běžných 50Hz. Toto malé rozlišení a vyšší kmitočet je daní za jednoduchost programu, který používá časovač T1 s dělícím kmitočtem CK/64 přepnutý do PWM režimu. Po každém přetečení časovače nastane přerušení, ve kterém se nastaví obsah I/O registru OCR1A a tedy žádaná poloha serva. Pokud by měl být kmitočet dodržen a rozlišení serva by mělo být vyšší, musel by se za chodu programu v přerušeních nastavovat různý dělící kmitočet časovače, nastavovat předvolby pro čítač a nahazovat mód PWM podle toho, jestli se zrovna měří šířka impulsu nebo kmitočet. Pak by ovšem byl program natolik složitý, že by asi bylo lepší použít časovač jen pro generování kmitočtu 50Hz a impuls pro servo tvořit ručně smyčkou v hlavním programu. Na celém programu je zajímavé pouze to, že hlavní program tvoří nekonečná smyčka a nic nedělá. Vše je obslouženo v přerušeních. Řídící signál z přijímače je čten naprosto stejně jako v dvojitém přepínači s pamětí nebo pípáku.

Popis funkce:

Program po zapnutí nastaví servo do neutrálu a pak měří šířku vstupního signálu. Příliš široké nebo úzké impulsy považuje za rušení a ignoruje je. Pokud je vstupní impuls užší než -80(40)%, přesune servo do polohy -80(40)%, pokud je širší jak +80(40)%, přesune servo do polohy +80(40)%. Přepínači je možné ovlivnit chod programu takto:

Je samozřejmě možné polohy přepínačů kombinovat. V praxi je možné vynechat přepínače i odpory a podle požadované funkce příslušné piny procesoru připojit trvale na VCC nebo GND. Je také možné změnou konstant v programu nastavit jiné polohy serva nebo kniplu. Pak je možné například přesouvat servo z polohy +60% do polohy +100% na základě polohy kniplu -50% a +70%. Stačí opravdu jen přepsat konstanty, přeložit program a nahrát ho do procesoru. Vzhledem k tomu, že procesor není řízený krystalem, ale vnitřním RC oscilátorem, je toto zapojení citlivé na změnu napájecího napětí. Při změně napájení ze 4 na 5V se poloha serva změnila asi o 2-3%. Ale psal jsem od začátku, že jsem si chtěl jen něco zkusit a uznejte sami, že je hezčí, když se hýbe servo, než když svítí LED-ka.

Zdroják programu v assembleru a přeložený HEX soubor najdete zde. Zdroják nemá žádné komentáře.

Komentářů

Přidat Nový

Přidat komentář
Jméno:
Email:	zasílat reakcenezasílat reakce
Web:
Název:
UBBKód:	-barva-světlemodráčernámodrárůžovášedázelenásvětlezelenáhnědátmavěmodráolivováfialováčervenástříbrnázelenomodrábílážlutá -velikost-drobnémaléstřednívelkéobrovské
	Please input the anti-spam code that you can read in the image.

Powered by !JoomlaComment 3.25

3.25 Copyright (C) 2007 Alain Georgette / Copyright (C) 2006 Frantisek Hliva. All rights reserved."