Работа с портами ввода-вывода.
Порт ввода-вывода – логическое объединение сигнальных линий, через которые принимаются и передаются данные.
Микроконтроллер ATmega8535 имеет 4 порта ввода-вывода: PORTA, PORTAB, PORTAC, PORTAD, каждый из которых состоит из 8 линий. Каждая линия обозначается как Pnx, где n – обозначение порта (A, B, C, D); x – номер бита (линии) в порте (0 … 7).
Каждый порт ввода-вывода обслуживают 3 служебных регистра:
PORTN – регистр, содержащий данные (уровни сигналов) на всех линиях порта, используется для записи сигналов в порт (рис.10а);
DDRn – регистр направления линии порта: каждая линия порта может быть сконфигурирована как вход (если соответствующий бит регистра DDRn равен «0») или как выход (если соответствующий бит регистра DDRn равне «1»)(рис.10б);
PINn – регистр, содержащий состояние входов порта, доступен только для чтения, используется при чтении данных из порта (рис.10в);
Рис.10. Регистры обслуживания портов ввода-вывода микроконтроллера
Если какая-то линия порта ввода-вывода в схеме не используется, она должна быть определена как вход (соответствующий бит регистра ddRn должен быть равен нулю).
Рис.11 Подключение подтягивающих резисторов
Большинство линий ввода-вывода могут быть сконфигурированы для выполнения альтернативных функций, обозначенных на цоколевке процессора.
Для всех линий портов ввода-вывода доступна программная конфигурация входных подтягивающих резисторов (рис.11).
Подтягивающие резисторы осуществляют доопределение потенциалов «брошенных» входов напряжением высокого уровня (логической «1»).
Отключение подтягивающих резисторов
осуществляется установкой в «1» бита
PUD регистра SFIOR
(рис.12).
Программирование в среде CodeVision avr.
Решение системы по разностной схеме.
Программа, соответствующая системе разностных уравнений, на языке С++ представлена ниже.
#include <mega8535.h>
#include <math.h>
#define ADC_VREF_TYPE 0x60
//unsigned int ss, dat, YY, Y2;
unsigned char adc_data,I1,I2,I3;
float Y1,
EE_n, EE_n_1, EE_n_2,
X1_n, X1_n_1, X1_n_2,
X2_n, X2_n_1, X2_n_2,
X3_n, X3_n_1, X3_n_2,
X11_n, X11_n_1, X11_n_2,
X22_n, X22_n_1, X22_n_2,
X33_n, X33_n_1, X33_n_2,
R1=1.2, R2=10.5, R3=0.5, Rn=1.9,
C1=0.1, C2=0.01, L3=0.6,
cnt=0, dt=0.0252;
unsigned char adc_input=0;
// задание временных интервалов таймер T0
interrupt [TIM0_OVF] void timer0_ovf_isr(void)
{ TCNT0=0x3A; // начальная инициализация таймера
PORTA.7=!PORTA.7;
ADMUX=adc_input|ADC_VREF_TYPE;
ADCSRA|=0x40; // запуск АЦП
}
interrupt [ADC_INT] void adc_isr(void)
{
adc_data=ADCH; // получение данных напряжения от АЦП
Y1=ADCH;
Y1=Y1*5./255-0.5*0;
// задание начальных условий
// начальные условия в момент времени 0
if(Y1>0.5) {
if (cnt==0){
EE_n_2=Y1;
X1_n_2=Y1/(R1+R2);
X2_n_2=Y1/(R1+R2);
X3_n_2=0;
X11_n_2=(R2*Y1)/(L3+(R1+R2));
X33_n_2=(R2*Y1)/(L3+(R1+R2));
X22_n_2=0;
X1_n_1=0;
X2_n_1=0;
X3_n_1=0;
X1_n=0;
X2_n=0;
X3_n=0;
X11_n_1=0;
X22_n_1=0;
X33_n_1=0;
X11_n=0;
X22_n=0;
X33_n=0;
// начальные условия в момент времени 1
PORTA.1=1;}
if (cnt==1){
EE_n_1=Y1;
X1_n_1=X1_n_2+X11_n_2*dt;
X2_n_1=X2_n_2+X22_n_2*dt;
X3_n_1=X3_n_2+X33_n_2*dt;
X33_n_1=X33_n_2+((R2*X22_n_2)/L3+X2_n_2/(C2*L3)-((R3*X33_n_2)/L3)-(Rn*X33_n_2)/L3)*dt;
X11_n_1=(1/(1+R2/R1))*((1/R1)*((Y1-Y1)/dt)-(1/(R1*C1))*X1_n_1+R2/R1*X33_n_1-(1*X2_n_1)/(R1*C2));
X22_n_1=X11_n_1-X33_n_1;
/*
X1_n=0;
X2_n=0;
X3_n=0;
X11_n=0;
X22_n=0;
X33_n=0; */
PORTA.1=0;}
// решение диф. Уравнения методом Эйлера
if (cnt>1){
EE_n=Y1;
X1_n=X1_n_1+X11_n_1*dt;
X2_n=X2_n_1+X22_n_1*dt;
X3_n=X3_n_1+X33_n_1*dt;
X33_n=X33_n_1+((R2*X22_n_1)/L3+X2_n_1/(C2*L3)-(R3*X33_n_1)/L3-(Rn*X33_n_1)/L3)*dt;
X11_n=(1/(1+R2/R1))*((1/R1)*((Y1-Y1)/dt)-(1/(R1*C1))*X1_n+R2/R1*X33_n-(1*X2_n)/(R1*C2));
X22_n=X11_n-X33_n;
// рекурсия
EE_n_2=EE_n_1; EE_n_1=EE_n;
X3_n_2=X3_n_1; X3_n_1=X3_n;
X2_n_2=X2_n_1; X2_n_1=X2_n;
X1_n_2=X1_n_1; X1_n_1=X1_n;
X33_n_2=X33_n_1; X33_n_1=X33_n;
X22_n_2=X22_n_1; X22_n_1=X22_n;
X11_n_2=X11_n_1; X11_n_1=X11_n;
}
// вывод результатов на виртуальный ЦАП VMLAB
I3=25*X3_n*25+128; // ток i3
I2=25*X2_n*25+128; // ток i2
I1=25*X1_n*25+128; // ток i1
PORTC=I3;PORTD=I2;PORTB=I1;
// контроль времени интегрирования
cnt=cnt+1;
if(cnt>100){cnt=101;}
}
}
void main(void)
{
// инициализация микроконтроллера
// конфигурирование порта A на ввод
PORTA=0x00;
DDRA=0xfe;
// конфигурирование порта B на вывод
PORTB=0x00;
DDRB=0xff;
// конфигурирование порта C на вывод
PORTC=0x00;
DDRC=0xff;
// конфигурирование порта D на вывод
PORTD=0x00;
DDRD=0xff;
// инициализация таймера временных интервалов
TCCR0=0x05; // установка режима таймера
TCNT0=0x3A; // установка начальных значений
OCR0=0x00;
// разрешение прерываний о т таймера
TIMSK=0x01; // установка режима таймера T0
// инициализация АЦП
// установка разрядности АЦП
// установка опорного напряжения АЦП
// установка способа запуска АЦП
ADMUX=ADC_VREF_TYPE;
ADCSRA=0x8D;
SFIOR&=0xEF;
// глобальное разрешение прерываний
#asm("sei")
while (1)
{// холостой цикл };
}
}