ВВЕДЕНИЕ. Микроконтроллеры, их возникновение и применение
Предыстория микроконтроллеров
Электроника в греческом стиле
Почему AVR?
Что дальше?
ЧАСТЬ I. ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ УСТРОЙСТВА И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ATMEL AVR
Глава 1. Обзор микроконтроллеров Atmel AVR
Семейства AVRОсобенности практического использования МК AVR
Глава 2. Общее устройство, организация памяти, тактирование, сброс
Память программПамять данных (ОЗУ, SRAM)
Энергонезависимая память данных (EEPROM)
Способы тактирования
Сброс
Особенности подключения дополнительной внешней памяти данных
Глава 3. Знакомство с периферийными устройствами
Порты ввода-выводаТаймеры-счетчики
Аналого-цифровой преобразователь
Последовательные порты
U ART
Интерфейс SPI
Интерфейс TWI (12С)
Универсальный последовательный интерфейс USI
Глава 4. Прерывания и режимы энергосбережения
ПрерыванияРазновидности прерываний
Режимы энергосбережения
Потребление МК AVR
Потребление МК AYR и режимы энергосбережения
ЧАСТЬ II. ПРОГРАММИРОВАНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ ATMEL AVR
Глава 5. Общие принципы программирования МК семейства AVR
Ассемблер или С?Способы и средства программирования AVR
Редактор кода
Об AVR Studio
Обустройство ассемблера
Программаторы
О hex-файлах
Команды, инструкции и нотация AVR-ассемблера
Числа и выражения
Директивы и функции
Общая структура AVR-программы
Обработка прерываний
RESET
Простейшая программа
Задержка
Программа счетчика
Использование прерываний
Задержка по таймеру
Программа счетчика с использованием прерываний
О конфигурационных битах
Глава 6. Система команд AVR
Команды передачи управления и регистр SREGКоманды проверки-пропуска
Команды логических операций
Команды сдвига и операции с битами
Команды арифметических операций
Команды пересылки данных
Команды управления системой
Выполнение типовых процедур на ассемблере
О стеке, локальных и глобальных переменных
Глава 7. Арифметические операции
Стандартные арифметические операцииУмножение многоразрядных чисел
Деление многоразрядных чисел
Операции с дробными числами
Генератор случайных чисел
Операции с числами в формате BCD
Отрицательные числа в МК
Глава 8. Программирование таймеров
8- и 16-разрядные таймерыФормирование заданного значения частоты
Отсчет времени
Точная коррекция времени
Частотомер и периодомер
Частотомер
Периодомер
Управление динамической индикацией
LED-индикаторы и их подключение
Программирование динамической индикации
Таймеры в режиме PWM
Глава 9. Использование EEPROM
Еще раз о сохранности данных в EEPROMЗапись и чтение EEPROM
Хранение констант в EEPROM
Глава 10. Аналоговый компаратор и АЦП
Аналого-цифровые операции и их погрешностиРабота с аналоговым компаратором
Интегрирующий АЦП на компараторе
Принцип работы и расчетные формулы
Программа интегрирующего АЦП
Встроенный АЦП
Пример использования АЦП
Программа
Глава 11. Программирование SPI
Основные операции через SPIАппаратный вариант
Программный вариант
О разновидностях энергонезависимой памяти
Запись и чтение flash-памяти через SPI
Программа обмена с памятью 45DB011В по SPI
Запись и чтение flash-карт
Подключение карт ММС
Подача команд и инициализация ММС
Запись и чтение ММС
Глава 12. Интерфейс TWI (12С) и его практическое использование
Базовый протокол 12СПрограммная эмуляция протокола 12С
Запись данных во внешнюю энергонезависимую память
Режимы обмена с памятью АТ24
Программа
Часы с интерфейсом 12С
Запись данных
Чтение данных
Глава 13. Программирование UART/USART
Инициализация UARTПередача и прием данных
Пример установки часов DS1307 с помощью UART
Приемы защиты от сбоев при коммуникации
Проверка на четность
Как организовать корректный обмен
Дополнительные возможности USART
Реализация интерфейсов RS-232 и RS-485
Преобразователи уровня для RS-232
RS-485
Глава 14. Режимы энергосбережения и сторожевой таймер
Программирование режима энергосбереженияПример прибора с батарейным питанием
Доработка программы
Использование сторожевого таймера
ПРИЛОЖЕНИЯ
Приложение 1. Основные параметры микроконтроллеров Atmel AVR
Приложение 2. Команды Atmel AVR
Арифметические и логические команды
Команды операций с битами
Команды сравнения
Команды передачи управления
Команды безусловного перехода и вызова подпрограмм
Команды проверки-пропуска и команды условного перехода
Команды переноса данных
Команды управления системой
Приложение 3. Тексты программ
Демонстрационная программа обмена данными с flash-памятью 45DB011В по интерфейсу SPI
Процедуры обмена по интерфейсу 12С
Приложение 4. Обмен данными с персональным компьютером и отладка программ через UART
Работа с COM-портом в Delphi
COM-порт и Windows API
Работа с СОМ через готовые компоненты
Установка линии RTS в DOS и Windows
Программа СОМ2000
Отладка программ с помощью терминальной программы
Приложение 5. Словарь часто встречающихся аббревиатур и терминов
Соответствие терминов на русском их переводу на английский
Соответствие терминов на английском их переводу на русский
Литература
Предметный указатель
Клон знаменитого Tetris, написанный на ассемблере. Он целиком вмещается в 512 байт загрузочного сектора (ему требуется всего 446 байт места, это как раз максимальный размер загрузчика в MBR).
MBR - раздел, содержащий код и данные, необходимые для последующей загрузки операционной системы и расположенные в первых физических секторах. Самые первые 446 байт диска отдаются под код загрузчика. Именно в это место и записывается TetrOS.
Естественно, из-за таких свойств он загружается перед любой операционной системой - никакой ОС ему не требуется, он работает сам. Да-да, вы не ослышались, TetrOS - сам себе загрузчик.
Вот так это выглядит на экране:
А исходник на загрузочном секторе выглядит так:
И да, это весь исходник. Вы же помните, что он весит всего 446 байт?
Можно запустить эту «чудо-операционную систему» под qemu или даже по-настоящему установить на загрузочный раздел диска или флешки.
Запуск
Просто установите qemu:
sudo apt-get install qemu
и запустите:
Загрузка на флешку
Скопируйте образ на флешку. Допустим, если флешка подмонтирована как /dev/sde , вам понадобится выполнить следующую команду, чтобы записать на ее загрузочный сектор TetrOS:
sudo dd if=tetros.img of=/dev/sde
Описание игры
Разработчик сумел всего в 512 байт памяти впихнуть не самый скучный дизайн. У каждого кирпичика в игре есть свой цвет, управление производится кнопками, в случае поражения игра завершается, кирпичики генерируются случайным образом… BolgenOS и рядом не стояла!
К несчастью, из-за размера от некоторых фич пришлось отказаться. В игре нет подсчета очков, рестарта игры без перезагрузки и отображения того, каким будет следующий кирпичик.
Итак, надеюсь добросовестный читатель уже собрал программатор, экспериментальную плату, а также установил и настроил требуемое программное обеспечение.
Сейчас, написав первую статью из цикла, я понимаю, что несколько погорячился и сделал ту же ошибку, что и мои предшественники, поставив словосочетание "для начинающих". Вернее было бы сформулировать тему "Для начинающих программировать на ассемблере", то есть я предполагаю, что читатель уже имеет хотя бы поверхностное представление о том, что такое микроконтроллер, иначе только на знакомство с этой темой у нас уйдет уйма времени. Для тех же, кто совсем не знаком с ними, могу порекомендовать совершенно замечательный на мой взгляд цикл статей С. Рюмика "Микроконтроллеры AVR", опубликованный в журнале Радиоаматор (№№ 1-11 за 2005 год). В этом цикле в качестве базового контроллера выбран ATmega8, однако общие функциональные узлы у вышеназванного контроллера и ATtiny13 практически не отличаются.
Для знакомства же непосредственно с микроконтроллером ATtiny13 я рекомендую книгу А.В. Евстифеева "Микроконтроллеры AVR семейства tiny. Руководство пользователя" (М.: Издательский дом "Додэка-XXI", 2007. - 432 с.). Она содержит переведенные и систематизированные даташиты на весь номенклатурный ряд контроллеров семейства tiny, и, на мой взгляд, должна являться настольной для тех, кто занимается программированием микроконтроллеров.
Впрочем, я по мере повествования буду давать кое-какие сведения относительно тех узлов и модулей контроллера, которые будут применяться в написанных программах.
Но все это лирическое отступление. Вернемся непосредственно к повествованию.
Контроллер ATtiny13 несмотря на свой малый размер, имеет весьма неплохие функциональные характеристики. А небольшое количество выводов с лихвой компенсируется количеством функций, которые каждый из них выполняет. Цоколевка и описание выводов представлено ниже:
Таблица взята из вышеназванной книги А.В. Евстифеева.
Как можно видеть, каждый вывод может выполнять не менее трех функций, а то и намного больше. Поначалу мы не будем рассматривать альтернативные функции, а лишь базовую - цифровой вход/выход.
Как видно из рисунка и таблицы, все выводы, за исключением выводов питания, имеет название РВ с последующим порядковым номером. Что же это означает? Все выводы контроллера объединены по 8 штук для удобства работы с ними, а на каждую группу из 8 выводов выделено по три специальных регистра ввода-вывода. Вообще понятие регистров является ключевым при работе в контроллерами, особенно на ассемблере. Рассмотрим более подробно каждый из трех вышеупомянутых регистров. Все они являются однобайтовыми ячейкам в памяти контроллера. Каждый бит их отвечает один из выводов контроллера, причем номер бита в регистре совпадает с номером вывода (например, 0-й бит отвечает за вывод РВ0, 1-й - за РВ1 и т.д.). Все регистры имеют свое имя, по которому к ним обращаются при написании программ. Что же это за имена?
1. Регистр DDRB отвечает за направление передачи информации каждого вывода контроллера. Если какой-либо бит этого регистра равен "0", то соответствующий ему вывод будет входом, а если "1" - то выходом. Причем каждый вывод конфигурируется индивидуально и в любом месте программы. Это значит, что при разных условиях или в разное время один и тот же вывод может быть сконфигурирован как вход либо как выход, причем независимо от остальных выводов.
2. Регистр PINB содержит в себе текущее состояние всех выводов: если на вывод подано напряжение, то в соответствующий бит записывается логическая "1", если напряжение отсутствует - логический "0". В основном этот регистр используется для считывания состояния вывода, находящегося в режиме входа.
3. Регистр PORTB выполняет двоякую функцию в зависимости направления передачи информации. Если вывод работает как цифровой выход, то запись "1" в какой-либо бит регистра PORTB приводит к появлению напряжения на соответствующем выводе, а запись "0" - к исчезновению напряжения. Таким образом, в режиме выхода именно этот регистр определяет состояние каждого вывода. В режиме цифрового входа запись логической "1" в какой-либо бит приводит к подключению встроенного подтягивающего резистора на соответствующем выводе, а запись "0" - к его отключению. Что же это за такая штука - "подтягивающий резистор", и для чего она предназначена? Если вывод работает как цифровой вход, то сопротивление входного буфера достаточно велико, а входной ток - весьма мал. Поэтому любые электрические наводки могут привести к самопроизвольному переключению вывода в произвольное состояние. Чтобы этого не происходило, между входом и источником питания включается резистор сопротивлением несколько десятков килоом, "подтягивающий" потенциал входа к напряжению питания (отсюда и название). Ток, протекающий через этот резистор достаточно мал, чтобы не мешать работе остальной схемы, но достаточно велик, чтобы воспрепятствовать случайным переключениям вывода. Мы часто будем использовать подтягивающие резисторы при работе с кнопками, поскольку когда они не нажаты, выводы, к которым они подключены, фактически "висят" в воздухе и подвержены наводкам.
Следует упомянуть, что при включении питания все регистры сброшены в 0, и каждый вывод выполняет функцию цифрового входа без подтягивающего резистора.
Теперь, когда мы имеем хоть какое-то представление, ЧТО нужно для работы с вводами контроллера, пришла пора узнать, КАК с ними работать.
Напишем нашу первую рабочую программу на ассемблере. Вначале я дам полный алгоритм создания нового проекта, в дальнейшем же буду его опускать, останавливаясь только на самом тексте программы.
1. Заходим в папку asm, создаем в ней новую папку. Переименовываем в удобное для нас имя. Для определенности я буду называть их по номеру нашего шага. В данном случае "step2".
2. Правой кнопкой щелкаем на файле build.bat и изменяем путь к исходному файлу, указывая вновь созданную папку (step2). У меня после этого содержимое выглядит так:
"F:\Prog\AVR\asm\avrasm32 -fI %F:\Prog\AVR\asm\step2\main.asm
pause"
У вас оно может отличаться в зависимости от того, куда вы распаковали архив.
3. Заходим в папку Asmedit и запускаем программу ASM_Ed.exe
4. В открывшемся окне пишем текст программы. На этом пункте остановлюсь более подробно, поскольку он является основным в нашем сегодняшнем занятии, равно как и в последующих.
Что же собой представляет текст ассемблерной программы? Он может включать в себя несколько элементов, записываемых по определенным правилам:
Команды ассемблера с операндами или без них в зависимости от синтаксиса команды. Между именем команды и первым операндом должен быть либо пробел, либо знак табуляции, либо и то и другое в любом количестве. Операнды разделяются между собой запятой, до и после которой может стоять также произвольное количество пробелов либо знаков табуляции;
Директивы, каждая из которых начинается с символа ".";
Метки, представляющие собой произвольно названные пользователем места программы, к которым может потребоваться переход. Каждая метка оканчивается символом ":";
Комментарии, начинающиеся с символа ";". Весь текст от начала комментария до конца строки игнорируется при создании hex-файла и может быть совершенно произвольным;
Пустые строки для лучшей структурированности и читабельности программы.
В каждой строке может быть не более одной команды. Однако одновременное присутствие в строке метки с последующей командой и комментарием допускается.
Используя эти правила, напишем программу, которая будет включать светодиод LED2, пока удерживается нажатой кнопка SB1, и выключать его, если кнопка отпущена. Текст программы представлен ниже:
.include "F:\Prog\AVR\asm\Appnotes\tn13def.inc"
sbi DDRB, 4 ;РВ4 - выход (светодиод LED2)
sbi PORTB, 2 ;Включение подтягивающего резистора на РВ2 (кнопка SB1)
sbic PINB, 2 ;Если РВ2=0 (кнопка нажата), пропустить след. строку
sbi PORTB, 4 ;Установка РВ4 в 1 (выключение светодиода)
sbis PINB, 2 ;Если РВ2=1 (кнопка отпущена), пропустить след. строку
cbi PORTB, 4 ;Установка РВ4 в 0 (включение светодиода)
Разберем его поподробнее. Первая строка содержит директиву "include", написанную по указанным выше правилам с точкой в начале. Назначение ее - включать в текст программы указанный за ней файл. Как я говорил еще в первом шаге, нам потребуется файл "tn13def.inc". В этой строке вам необходимо будет изменить путь, указав расположение папки Appnotes в своем компьютере. Зачем же нам нужно подключать этот файл? Любопытный читатель может заглянуть в него и почитать его содержимое, но, скорее всего, поначалу он мало что поймет там. Пока же скажу, что в нем содержится соответствие имен регистров, которые по умолчанию ассемблер не знает, с их физическими адресами в контроллере.
Следующие строки представляют собой команды ассемблера. Внимательный читатель заметит, что всего используется четыре различные команды. рассмотрим назначение каждой.
Команда sbi имеет два операнда: первый - имя регистра, второй - номер бита. В результате ее выполнения указанный бит в указанном регистре устанавливается в "1".
Команда cbi по синтаксису аналогична вышеприведенной и выполняет прямо противоположную функцию - сбрасывает указанный бит в указанном регистре в "0".
Команда sbis также аналогична по синтаксису вышеприведенным. Однако в отличие от них она не выполняет никаких операций с регистрами, а лишь проверяет состояние указанного бита в указанном регистре, и если тот равен "1", пропускает следующую за командой строку. В противном же случае следующая за ней строка выполняется, равно как и все остальные за ней.
Команда sbiс является противоположностью команды sbis. Она пропускает следующую строку, если указанный бит регистра равен "0".
Теперь, суммируя все вышеизложенное, попробуем разобраться в алгоритме работы программы. Для начала я сделаю это буквально построчно.
1 строка. Директивой include подключается файл tn13def.inc, содержащий определения регистров.
2 строка. Командой sbi устанавливается "1" в бит 4 регистра DDRB, тем самым вывод РВ4 переключается на выход. Если посмотреть схему платы (рис. 1 предыдущего шага), можно видеть, что к этому выводу подключен светодиод LED2. После команды и знака ";" написан комментарий, кратко поясняющий смысл выполняемых в строке действий.
3 строка. Той же командой sbi устанавливается "1" в бит 2 регистра PORTB, подключая внутренний подтягивающий резистор к выводу РВ2, к которому подключена кнопка SB1. Поскольку мы не изменяли состояние бита 2 регистра DDRB, этот вывод так и останется входом, что нам, собственно, и нужно.
4 строка. Командой sbic проверяется наличие логического "0" на входе PB2, используя регистр PINB. Если внимательно посмотреть на схему, можно увидеть, что кнопки при нажатии, замыкают соответствующий вывод с общим проводом. Это стандартный прием, поскольку при отпущенной кнопке на выводе присутствует логическая "1" за счет подтягивающего резистора, а при нажатой появляется логический "0" благодаря подключению вывода к общему проводу. Итак, если на выводе РВ2 присутствует логический "0", то есть кнопка нажата, мы пропускаем следующую строку, а если кнопка отпущена, то выполняем ее.
5 строка. В ней командой sbi устанавливается логическая "1" в бит 4 регистра PORTB, тем самым выключая светодиод LED2. Въедливый читатель может поинтересоваться, почему же светодиод выключается, если мы подаем напряжение на выход. Ответ кроется в схеме. Светодиод анодом подключен к проводу питания, а катодом к выводу контроллера. Поэтому если подать на вывод напряжение, то потенциалы анода и катода сравняются, и светодиод погаснет. Если же на вывод выдать логический "0", то к светодиоду будет приложено напряжение, и он зажжется. Таким образом пара строк 4 и 5 выключает светодиод LED2 при отпущенной кнопке.
6 строка. Противоположна по смыслу 4-й. Командой sbis проверяется наличие логической "1" на входе РВ2, то есть проверяется, отпущена ли кнопка. Если кнопка отпущена, то следующая строка пропускается, и происходит переход к следующей за ней. Но поскольку 7-я строка последняя, то происходит переход ко 2-й строке. Если же кнопка нажата, то выполняется строка 7.
7 строка. Противоположна 5-й. Командой cbi бит 4 регистра PORTB сбрасывается в "0", тем самым включая светодиод LED2. Таким образом, пара строк 6 и 7 включает светодиод LED2 при нажатой кнопке SB1.
Как видите, ничего особо сложного мы не совершили. Используя знание всего 3-х регистров и 4-х команд, мы написали нашу первую программу. Что же делать с ней дальше. Если вы еще не забыли, мы продолжаем писать алгоритм создания программы.
5. Написав текст программы в окне редактора, выбираем пункт меню "File", и в открывшемся списке нажимаем "Save As...". В окне сохранения файла выбираем созданную нами папку step2 и указываем имя файла "main", поскольку именно это имя было задано нами в файле "build.bat"
После сохранения окно программы должно иметь следующий вид:
6. Создаем hex-файл. Для этого нажимаем кнопку "II" на панели инструментов. Должно появится окно следующего вида:
Оно извещает нас о том, что ассемблирование прошло без ошибок и создан файл прошивки "main.hex" объемом 6 слов, то есть 12 байт. Замечу, что аналогичная программа на языке Си имела бы как минимум в 5 раз больший объем.
7. Зайдя в папку step2, обнаруживаем в ней пополнение в виде вновь созданного файла main.hex, который теперь может быть зашит в контроллер любым программатором, что и необходимо выполнить, дабы увидеть результаты работы написанной нами программы. После прошивки контроллера, если схема собрана правильно, все должно работать по разработанному нами алгоритму: при отпущенных кнопках светодиод LED2 должен быть погашен, а во время удержания нажатой кнопки SB1 - зажжен.
До следующего шага предлагаю сделать такие задания:
1. Добавить к программе обработку нажатия кнопки SB2 с противоположным алгоритмом: при отпущенной кнопке SB2 светодиод LED1 должен быть зажжен, а при нажатой - погашен.
2. Написать программу управления светодиодом LED2 при помощи обеих кнопок. При нажатии на кнопку SB1 светодиод должен зажигаться и оставаться включенным до тех пор, пока не будет нажата кнопка SB2, которая выключает его до следующего нажатия SB1.
Название: Практическое программирование микроконтроллеров Atmel AVR на языке ассемблера 2 издание
Издательство: «БХВ-Петербург»
Год издания: 2011
Страниц: 354
Язык: Русский
Формат: DjVu
Размер: 12,2 Мб
Наложены принципы функционирования, особенности архитектуры и приемы программирования микроконтроллеров Atmel AVR.
Приведены готовые рецепты для программирования основных функций современной микроэлектронной аппаратуры: от реакции на нажатие кнопки или построения динамической индикации до сложных протоколов записи данных во внешнюю память или особенностей подключения часов реального времени. Особое внимание уделяется обмену данными микроэлектронных устройств с персональным компьютером, приводятся примеры программ. В книге учтены особенности современных моделей AVR и сопутствующих микросхем последних лет выпуска.
Приложение содержит основные параметры микроконтроллеров AVR, перечень команд и тексты Приложения содержат основные параметры микроконтроллеров AVR, перечень команд и тексты программ для них, а также список используемых терминов и аббревиатур.
Для учащихся, инженерно-технических работников и радиолюбителей
7. Микроконтроллеры, их возникновение и применение
8. Предыстория микроконтроллеров
10. Электроника в греческом стиле
12. Почему AVR?
14. Что дальше?
17.ЧАСТЬ L ОБЩИЕ ПРИНЦИПЫ УСТРОЙСТВА И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ATMEL AVR
19. Глава 1. Обзор микроконтроллеров Atmel AVR
21. Семейства AVR
23. Особенности практического использования МК AVR
23. О потреблении
25. Некоторые особенности применения AVR в схемах
27. Глава 2. Общее устройство, организация памяти, тактирование, сброс
27. Память программ
29. Память данных (ОЗУ, SRAM)
31. Энергонезависимая память данных (EEPROM)
32. Способы тактирования
34. Сброс
37. Глава 3. Знакомство с периферийными устройствами
38. Порты ввода-вывода
39. Таймеры-счетчики
41. Аналогово-цифровой преобразователь
42. Последовательные порты
43. UART
46. Интерфейс SPI
50. Интерфейс TWI (I2С)
50. Универсальный последовательный интерфейс USI
53. Глава 4. Прерывания и режимы энергосбережения
53. Прерывания
57. Разновидности прерываний
58. Режимы энергосбережения
61. ЧАСТЬ II. ПРОГРАММИРОВАНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ ATMELAVR
63. Глава 5. Общие принципы программирования МК семейства AVR
63. Ассемблер или С?
67. Способы и средства программирования AVR
67. Редактор кода
68. Об AVR Studio
70. Обустройство ассемблера
71. Программаторы
75. О hex-файлах
78. Команды, инструкции и нотация AVR-ассемблера
79. Числа и выражения
80. Директивы и функции
84. Общая структура АVR-программы
85. Обработка прерываний
89. RESET
90. Простейшая программа
92. Задержка
94. Программа счетчика
96. Использование прерываний
97. Задержка по таймеру
98. Программа счетчика с использованием прерываний
101. О конфигурационных битах
105. Глава 6, Система команд AVR
105. Команды передачи управления и регистр SREG
111. Команды проверки-пропуска
113. Команды логических операций
114. Команды сдвига и операции с битами
116. Команды арифметических операций
118. Команды пересылки данных
122. Команды управления системой
123. Выполнение типовых процедур на ассемблере
125. О стеке, локальных и глобальных переменных
127. Глава 7. Арифметические операции
128. Стандартные арифметические операции
129. Умножение многоразрядных чисел
131. Деление многоразрядных чисел
134. Операции с дробными числами
136. Генератор случайных чисел
138. Операции с числами в формате BCD
143. Отрицательные числа в МК
147. Глава 8. Программирование таймеров
147. 8- и 16-разрядные таймеры
149. Формирование заданного значения частоты
153. Отсчет времени
158. Точная коррекция времени
160. Частотомер и периодомер
160. Частотомер
164. Периодомер
167. Управление динамической индикацией
168. LED-индикаторы и их подключение
171. Программирование динамической индикации
174. Таймеры в режиме PWM
179. Глава 9. Использование EEPROM
179. Еще раз о сохранности данных в EEPROM
181. Запись и чтение EEPROM
183. Хранение констант в EEPROM
187. Глава 10. Аналоговый компаратор и АЦП
187. Аналого-цифровые операции и их погрешности
190. Работа с аналоговым компаратором
193. Интегрирующий АЦП на компараторе
194. Принцип работы и расчетные формулы
198. Программа интегрирующего АЦП
201. Встроенный АЦП
204. Пример использования АЦП
206. Программа
215. Глава 11. Программирование SPI
215. Основные операции через SPI
216. Аппаратный вариант
218. Программный вариант
219. О разновидностях энергонезависимой памяти
221. Запись и чтение flash-памяти через SP!
224. Программа обмена с памятью 45DB011В по SPI
225. Запись и чтение flash-карт
225. Подключение карт ММС
228. Подача команд и инициализация ММС
232. Запись и чтение ММС
237. Глава 12. Интерфейс TW1 (I2С) и его практическое использование
237. Базовый протокол 1 2 С
240. Программная эмуляция протокола I 2 С
241. Запись данных во внешнюю энергонезависимую память
241. Режимы обмена с памятью АТ24
243. Программа
247. Часы с интерфейсом I 2 С
255. Запись данных
259. Чтение данных
261. Глава 13. Программирование UART/USART
262. Инициализация UART
263. Передача и прием данных
266. Пример установки часов DS1307 с помощью UART
271. Приемы защиты от сбоев при коммуникации
271. Проверка на четность
273. Как организовать корректный обмен
274. Дополнительные возможности USART
276. Реализация интерфейсов RS-232 и RS-485
280. Преобразователи уровня для RS-232
283. RS-485
285. Глава 14. Режимы энергосбережения и сторожевой таймер
286. Программирование режима энергосбережения
287. Пример прибора с батарейным питанием
289. Доработка программы
293. Использование сторожевого таймера
299. ПРИЛОЖЕНИЯ
301. Приложение 1. Основные параметры микроконтроллеров Atmel AVR
309. Приложение 2. Команды Atmel AVR
310. Арифметические и логические команды
311. Команды операций с битами
312. Команды сравнения
313. Команды передачи управления
313. Команды безусловного перехода и вызова подпрограмм
314. Команды проверки-пропуска и команды условного перехода
315. Команды переноса данных
316. Команды управления системой
317. Приложение 3. Тексты программ
317. Демонстрационная программа обмена данными с flash-памятью 45DB011В по интерфейсу SPI
321. Процедуры обмена по интерфейсу I2С
329. Приложение 4. Обмен данными с персональным компьютером и отладка программ через UART
329. Работа с СОМ-портом в Delphi
335. Установка линии RTS в DOS и Windows
337. Программа СОМ2000
339. Отладка программ с помощью эмулятора терминала
341. Приложение 5. Словарь часто встречающихся аббревиатур и терминов
347. Литература
349. Предметный указатель
Увидел как-то интересный видеоролик в сети, в нем демонстрировалась игра змейка реализованная на микроконтроллере и светодиодной матрице 8х8, потом нашел еще несколько подобных роликов, которые заинтересовали меня. Среди них также был ролик, где на “мощном” микроконтроллере была собрана игра тетрис. После просмотра, я решил разработать собственный вариант устройства, в котором совмещены обе игры, с применением микроконтроллера PIC16F688 и двух светодиодных матриц, которые отображают игровое поле с разрешением 8х16 точек.
Схема устройства показана ниже. Вывод информации на матрицы H1, H2 в динамическом режиме осуществляется посредством сдвиговых регистров DD2, DD3, DD4. Выходы микросхем DD2, DD3 подключены к анодам матриц. Катоды обеих матриц подключены к коллекторам транзисторов VT1-VT8, управляющие сигналы для которых формируются микросхемой DD4. Микроконтроллер загружает данные в регистр DD4, при переполнении которого, информация с 9 вывода передается на вход регистра DD3, далее таким же образом данные передаются на регистр DD2. Резисторы R1-R16 ограничивают ток через светодиоды матриц. Резисторы R17-R23 устанавливают ток базы транзисторов VT1-VT8. Микроконтроллер работает на частоте 8 МГц от внутреннего генератора. Частота обновления изображения составляет 100Гц.
После подачи питания, на игровом поле отображается заставка игры “Змейка”. В верхней части поля высвечивается цифра 1, в нижней части представлено изображение фрагмента игры. При нажатии на кнопку SB5 “Старт/Пауза”, выполняется переход в меню игры, в верхней части которого отображается уровень игры в виде цифр от 1 до 9. Уровень игры устанавливается кнопкой SB1 “Вверх”, при каждом нажатии происходит последовательное увеличения номера уровня на единицу. После цифры 9, снова высвечивается цифра 1. От установленного уровня игры зависит начальная длина змейки, так для 1-го уровня длина составляет 3 точки, для 9-го 11 точек. В нижней части меню отображается информация о скорости движения змейки. Цифре 1 соответствует минимальная скорость, а цифре 9 максимальная. Значение скорости устанавливается кнопкой SB4 “Вниз” подобно установке уровня игры. Свечение светодиодов по периметру поля в меню означает, что выбран режим игры с наличием границ по периметру поля. В этом режиме, при выходе змейки за пределы игрового поля наступает проигрыш. Если в меню, светодиоды по периметру поля погашены, то выбран режим без наличия границ. В этом случае при выходе за пределы игрового поля, голова змейки появляется с противоположной стороны поля. Кнопками SB2 “Вправо” и SB3 “Влево” устанавливается требуемый режим игры. При первоначальном входе в меню игры, значение длины и скорости устанавливаются на единицу, выбирается режим с наличием границ.
После нажатия кнопки “Старт/Пауза” из меню игры, на игровом поле высвечивается змейка в базовом положении и случайная свободная точка. Нажатие любой из кнопок “Вверх”, “Влево”, “Вправо” приводит змейку в движение по соответствующему напрвлению. После начала движения, для управления змейкой также становится доступна кнопка “Вниз”. При наезде на светящуюся точку, длина змейки увеличивается. После набора 14 точек происходит переход на следующий уровень игры. После 9-го уровня происходит переход на первый уровень. В случае наезда змейки на собственное туловище, или выхода за пределы игрового поля в режиме наличия границ, наступает проигрыш. После 3-х проигрышей происходит возврат в меню игры, где указан текущий уровень игры и скорость. После начала движения змейки, нажатиями кнопками “Старт/Пауза” можно приостановить и возобновить игру.
Для выхода из меню игры необходимо удерживать нажатой кнопку “Старт/Пауза” в течении 1 секунды, после чего на игровом поле высветится заставка игры. Переключение между играми осуществляется нажатием любой из кнопок “Вверх”, “Вниз”, “Влево”, “Вправо”. При этом высвечивается заставка соответсвующей игры.
В верхнй части заставки игры “Тетрис” высвечивается цифра 2, в нижней части представлено изображение фрагмента игры. Переход в меню игры осуществляется нажатием кнопки “Старт/Пауза”. В верхней части меню отображается количество баллов набранных игроком. Баллы начисляются за каждую удаленную строку. Счетчик баллов ведет счет до 99, затем обнуляется, и счет начинается заново. При старте каждой новой игры, счетчик также обнуляется. В нижней части меню отображается информация о скорости движения фигур, которая устанавливается кнопками “Вверх”, “Вниз” соответственно. После нажатия кнопки “Старт/Пауза” из меню, начинается игра, в верхней части поля появляются случайные фигуры, которые можно перемещать кнопками “Влево” и “Вправо” в соответсвующую сторону. Кнопка “Вверх” поворачивает фигуру на 90 градусов по часовой стрелке, при каждом нажатии. Удерживая нажатой кнопку “Вниз”, можно ускорить движение фигуры. Кнопкой “Старт/Пауза” можно приостановить и возобновить игру. Игра заканчивается когда новая фигура не может поместиться на игровом поле, после чего происходит переход в меню, где можно просмотреть количество баллов набранных игроком. Выход из меню выполняется также как в игре “Змейка”.
Если в течении 4 минут не была нажата ни одна из кнопок, то устройство переходит в режим пониженного энергопотребления, микроконтроллер отключает светодиодные матрицы, и переходит в спящий режим. Устройство “просыпается” после нажатия кнопки “Старт”, и возвращается в прежнее состояние.
В устройстве применены резисторы – типоразмера 1206 для поверхностного монтажа. Конденсаторы С2, С3 – керамические типоразмера 1206. Светодиодные матрицы H1, H2 – TOM-1088BG-B зеленого цвета свечения с диаметром светодиодов 3мм, и разрешением 8х8 точек. Кнопки стандартные тактовые.
Источник питания – стабилизированный блок питания напряжением 3,7-5В, также можно использовать гальванические элементы или аккумуляторы, например 3 последовательно соединненные батарейки по 1,5В типоразмера AA или AAA, я например использую 3 батарейки AA. Устройство сохраняет работоспособность при снижении напряжения питания до 3,3В, при этом уменьшается яркость свечения светодиодных матриц.
Загрузка...