Вопрос3.2
UART
Очень часто требуется связать микроконтроллер с компьютером. Проще всего для этого использовать интерфейс UART. В этой статье постараюсь подробно рассказать что это за интерфейс и как с ним работать.
Интерфейс UART имеет две сигнальные линии – RxD и TxD. RxD – линия приёма данных, а TxD – передачи. Чтобы подключить микроконтроллер к компьютеру нужен какой-нибудь переходник, о котором я расскажу позже, а сейчас покажу как подключить этот самый переходник к микроконтроллеру. Подключается он по такой схеме:
Как видно, всё очень просто. Земли переходника и микроконтроллера объединяются, а сигнальные линии соединяются крест-накрест, то есть RxD микроконтроллера на TxD переходника, а RxD переходника на TxD микроконтроллера, поскольку RxD – линия приёма, а TxD – передачи.
Переходники.
Как я и говорил, расскажу немного о переходниках. Существуют переходники USB<->UART и RS232<->UART. Соответственно первые подключаются к компу через USB порт, а вторые – через RS232 aka COM порт. Переходник RS232<->UART можно собрать на специальной микросхеме, самая известная из них – MAX232. Вот схема такого переходника:
Также есть микросхема MAX3232. Это аналог MAX232, только выходные уровни у неё не 5В, а 3,3В. Ещё можно собрать такой переходник на 2-х транзисторах.
Переходник USB<->UART можно собрать на микроконтроллере, а можно на специальных микросхемах вроде FT232RL или PL-2303. Также в качестве такого переходника
код инициализации:
.equClock = 8000000
.equBaudRate = 9600
.equUBRR_Value = Clock/(16*BaudRate)-1
;======================================================
ldi r16,low(UBRR_Value)
out UBRRL,r16; Устанавливаемскорость
ldi r16,high(UBRR_Value)
out UBRRH,r16
;======================================================
ldi r16, (1<<RXEN)|(1<<TXEN); Подключаемприёмники
out UCSRB,r16; передатчик.
;—————————————————–
ldi r16, (1<<URSEL)|(1<<UCSZ0)|(1<<UCSZ1)
out UCSRC, r16; 8 бит данных, 1 стоп бит
Разберём этот код по порядку. Сначала мы определяем скорость, с которой нам нужно работать и тактовую частоту микроконтроллера. Тактовую обязательно нужно указать правильно, иначе вместо наших байтов в терминалкупосыпется мусор всякий. Также, при работе с UART, нужно использовать как можно более стабильный тактовый генератор. Лучше всего внешнй кварц. После этого, вычисляется значение, которое нужно подгрузить в регистры, задающие скорость – UBRRL и UBRRH (младший и старший байты соответственно). После того, как скорость настроена, включается передатчик и приёмник записью единиц в биты RXEN и TXEN в регистре UCSRB. Давайте подробно рассмотрим значение других нужных нам битов этого регистра.
RXCIE, TXCIE и UDRIE – биты, разрешающие прерывания по приему байта, окончанию передачи байта и пустом регистре UDR соответственно. Установкой их в 1 разрешаем прерывания.
RXEN, TXEN – как я уже сказал, биты, включающие приёмник и передатчик соответственно. Установкой в 1 включаем приёмник или передатчик.
Остальные бты используются крайне редко и мы их рассматривать не будем. Теперь рассмотрим значение некоторых битов оставшихся двух регистров – UCSRA и UCSRC. Начнём с UCSRA:
TXC, RXC и UDRE – флаги прерываний по окончанию передачи, приёма и по опустошению регистра данных.
U2X – если записать в этот бит 1, то скорость UART удвоится.
UPE – флаг ошибки чётности. При ошибке он выставится в 1.
Теперь UCSRC. Тут нас интересуют лишь биты, задающие размер одного байта – UCSZ0 и UCSZ1. Для стандартной посылки 8 бит, нужно записать в них единицы.
Дляприма и передачи данных по UART’у в микроконтроллере есть регистр UDR. Он двойной, то есть, чтобы отправить данные нужно их побайтно записать в этот регистр, а чтобы принять – дождаться окончания приёма и просто считать их из этого же регистра.
Итак, напишем программку, которая будет в цикле посылать буковку i в порт. Сразу приведу её текст:
;Пример работы с интерфейсом UART. ;Автор lpa ;http://radioelektr.ru ;======================================================
.include “m16def.inc”; Используем Мегу16
;======================================================
.equ Clock = 8000000 .equBaudRate = 9600 .equUBRR_Value = Clock/(16*BaudRate)-1
;======================================================
ldi r16,low(UBRR_Value) out UBRRL,r16; Устанавливаемскорость
ldi r16,high(UBRR_Value) out UBRRH,r16
;======================================================
ldi r16, (1<<RXEN)|(1<<TXEN); Подключаемприёмники out UCSRB,r16; передатчик.
;—————————————————–
ldi r16, (1<<URSEL)|(1<<UCSZ0)|(1<<UCSZ1) out UCSRC, r16; 8 битданных, 1 стопбит
;—————————————————–
Main:
sbis UCSRA,UDRE rjmp pc-1; Ожидание готовности передатчика
ldi r16,’i'; Отправка байта out UDR,r16
rjmpmain; Зацикливаемся
;======================================================
В начале идёт процедура инициализации, а потом в цикле командой sbis мы проверяем, не опустошился ли регистр данных. Если UDR готов, мы посылаем байт в порт.
;Пример работы с интерфейсом UART. ;Автор lpa ;http://radioelektr.ru ;======================================================
.include “m16def.inc”; Используем Мегу16
;======================================================
.equ Clock = 8000000 .equBaudRate = 9600 .equUBRR_Value = Clock/(16*BaudRate)-1
;======================================================
.ORG $000 rjmp RST .ORG $002 reti .ORG $004 reti .ORG $006 reti .ORG $008 reti .ORG $00A reti .ORG $00C reti .ORG $00E reti .ORG $010 reti .ORG $012 reti .ORG $014 reti .ORG $016 reti .ORG $018 rjmpSend_Byte .ORG $01A reti .ORG $01C reti .ORG $01E reti .ORG $020 reti .ORG $022 reti .ORG $024 reti .ORG $026 reti .ORG $028 reti
.ORG INT_VECTORS_SIZE
;======================================================
Send_Byte:;Обработчикпрерывания
ldi r16,’i'; Отправкабайта out UDR,r16
RETI
;======================================================
Rst:
ldi r16,low(RAMend) out SPL,r16
ldi r16,high(RAMend) out SPH,r16; Инитстека
;————————————————
ldi r16,low(UBRR_Value) out UBRRL,r16; Устанавливаемскорость
ldi r16,high(UBRR_Value) out UBRRH,r16
;======================================================
ldi r16, (1<<RXEN)|(1<<TXEN)|(1<<UDRIE); Подключаемприёмники out UCSRB,r16; передатчик.
;—————————————————–
ldi r16, (1<<URSEL)|(1<<UCSZ0)|(1<<UCSZ1) out UCSRC, r16; 8 битданных, 1 стопбит
SEI; Разрешаем прерывания
;—————————————————–
Main:
rjmpmain; Зацикливаемся
;======================================================
Как видно, здесь в главном цикле никаких действий не производится, а байт отправляется в прерывании. Кстати, принимать бат тоже очень удобно в прерывании по приёму байта.
Также интерфейс UART очень удобно использовать при отладке программ. К примеру, если нужно понять, проходит ли контроллер определённый кусок кода или нет. Для эт ого в нужном месте нужно просто отправить байт и из терминальной программы судить прорабатывает контроллер этот кусок кода или нет. Когда нужно узнать, что находится в определённом регистре, тоже можно слить содержимое регистра в порт.
CAN интерфейс (Control Area Network)
|
||||||||||||||||||||||||||||||||
CAN (ControlAreaNetwork) - последовательная магистраль, обеспечивающая увязку в сеть "интеллектуальных" устройств ввода/вывода, датчиков и исполнительных устройств некоторого механизма или даже предприятия. Характеризуется протоколом, обеспечивающим возможность нахождения на магистрали нескольких ведущих устройств, обеспечивающим передачу данных в реальном масштабе времени и коррекцию ошибок, высокой омехоустойчивостью. Система CAN обеспечена большим количеством микросхем, обеспечивающих работу подключенных к магистрали устройств, разработку которых начинала фирма BOSH для использования в автомобилях, и в настоящее время широко используемых в автоматизации промышленности. Цеколёвкараземаприведена на рисунке.
|
