Programowy UART na ATtiny44 z przerwaniem INT0

Pytanie

napisz program w bascom avr na attiny44 sofwarowy uart uzywajac przerwania INT0 $BAUD=4800 $CRYSTAL=8867238

Odpowiedź Sztucznej Inteligencji

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie

• Poniżej znajduje się program w BASCOM-AVR dla ATtiny44, implementujący programowy UART z wykorzystaniem przerwania INT0, przy prędkości transmisji 4800 baud i częstotliwości zegara 8,867238 MHz.

Szczegółowa analiza problemu

Kod programu:

$regfile = "attiny44.dat"          ' Plik definiujący mikrokontroler
$crystal = 8867238                ' Częstotliwość zegara
$baud = 4800                      ' Prędkość transmisji UART

' Konfiguracja pinów
Config Portb.0 = Output           ' TX - wyjście
Config Portb.1 = Input            ' RX - wejście
Portb.1 = 1                       ' Pull-up na RX, aby unikać zakłóceń

' Konfiguracja przerwania INT0
Config Int0 = Falling             ' Przerwanie INT0 na zboczu opadającym
Enable Int0                       ' Włącz przerwanie INT0
Enable Interrupts                 ' Globalne włączenie przerwań

' Zmienne
Dim Rx_byte As Byte               ' Zmienna przechowująca odebrany bajt
Dim Bit_count As Byte             ' Licznik bitów
Dim Temp_byte As Byte             ' Tymczasowa zmienna do odbioru danych

' Główna pętla programu
Do
    If Rx_byte > 0 Then
        ' Przetwarzanie odebranego bajtu
        Print "Odebrano: "; Chr(Rx_byte)
        Rx_byte = 0               ' Wyzerowanie zmiennej po przetworzeniu
    End If
Loop

' Procedura obsługi przerwania INT0
Int0_isr:
    Bit_count = 8                 ' Odbieramy 8 bitów danych
    Temp_byte = 0                 ' Zerujemy zmienną tymczasową
    Waitus 104                    ' Oczekiwanie na połowę bitu startowego (104 µs dla 4800 baud)
    Do While Bit_count > 0
        If Pinb.1 = 1 Then
            Temp_byte = Temp_byte Or (1 << (8 - Bit_count))
        End If
        Waitus 208                ' Oczekiwanie na kolejny bit (208 µs dla 4800 baud)
        Decr Bit_count
    Loop
    Rx_byte = Temp_byte           ' Przypisanie odebranego bajtu
Return

Wyjaśnienie kodu:

1. Konfiguracja mikrokontrolera:

   • $regfile definiuje plik konfiguracyjny dla ATtiny44.
   • $crystal ustawia częstotliwość zegara na 8,867238 MHz.
   • $baud definiuje prędkość transmisji UART na 4800 baud.

2. Konfiguracja pinów:

   • Portb.0 jest skonfigurowany jako wyjście (TX).
   • Portb.1 jest skonfigurowany jako wejście (RX) z włączonym rezystorem podciągającym.

3. Przerwanie INT0:

   • Przerwanie INT0 jest wyzwalane na zboczu opadającym sygnału na pinie RX (bit startu).
   • Procedura obsługi przerwania Int0_isr odbiera dane bit po bicie.

4. Odbiór danych:

   • Po wykryciu bitu startu, program czeka na połowę czasu trwania bitu (104 µs), aby zsynchronizować się z sygnałem.
   • Następnie odczytuje kolejne bity danych co 208 µs (czas trwania jednego bitu przy 4800 baud).

5. Główna pętla:

   • W głównej pętli program sprawdza, czy odebrano nowy bajt (Rx_byte > 0), i przetwarza go (np. wyświetla na terminalu).

Praktyczne zastosowania:

• Programowy UART jest przydatny w mikrokontrolerach bez sprzętowego modułu UART, takich jak ATtiny44.
• Może być używany do komunikacji z innymi urządzeniami, np. komputerem, modułami Bluetooth, czy czujnikami.

Aktualne informacje i trendy

• Trendy w komunikacji UART: Współczesne mikrokontrolery coraz częściej integrują sprzętowe moduły UART, co eliminuje potrzebę implementacji programowego UART. Jednak w przypadku prostych mikrokontrolerów, takich jak ATtiny44, programowy UART pozostaje popularnym rozwiązaniem.
• Alternatywy: W przypadku ATtiny44 można rozważyć wykorzystanie modułu USI (Universal Serial Interface) do implementacji sprzętowego UART.

Wspierające wyjaśnienia i detale

• Timing: Dokładność czasów opóźnień (Waitus) jest kluczowa dla poprawnego działania programowego UART. Warto dostosować te wartości w zależności od rzeczywistej częstotliwości zegara mikrokontrolera.
• Format danych: Program zakłada format 8N1 (8 bitów danych, brak bitu parzystości, 1 bit stopu).

Aspekty etyczne i prawne

• Bezpieczeństwo: W przypadku komunikacji UART należy zadbać o odpowiednie zabezpieczenie danych, szczególnie w aplikacjach wymagających poufności.
• Zgodność z normami: Warto upewnić się, że projekt spełnia odpowiednie normy dotyczące kompatybilności elektromagnetycznej (EMC).

Praktyczne wskazówki

• Testowanie: Przetestuj program z rzeczywistym urządzeniem nadawczym, aby upewnić się, że odbiór danych działa poprawnie.
• Debugowanie: Możesz dodać funkcję debugowania, np. wyświetlanie odebranych danych na terminalu.

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe

• Ograniczenia: Programowy UART jest mniej niezawodny niż sprzętowy, szczególnie przy wyższych prędkościach transmisji.
• Dokładność zegara: Odchylenia częstotliwości zegara mogą powodować błędy w transmisji.

Sugestie dalszych badań

• Moduł USI: Zbadaj możliwość wykorzystania modułu USI w ATtiny44 do implementacji sprzętowego UART.
• Protokół komunikacji: Rozważ implementację bardziej zaawansowanego protokołu komunikacji, np. z kontrolą błędów.

Krótkie podsumowanie

• Program implementuje programowy UART na ATtiny44 z wykorzystaniem przerwania INT0.
• Kluczowe elementy to precyzyjne ustawienie czasów opóźnień i obsługa przerwań.
• Programowy UART jest przydatny w mikrokontrolerach bez sprzętowego modułu UART, ale wymaga dokładnego dostrojenia.