UART und Interrupts. Versuch Nr. 7

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Ilse Blau
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1 Universität Koblenz Landau Name:..... Institut für Physik Vorname:..... Hardwarepraktikum für Informatiker Matr. Nr.:..... UART und Interrupts Versuch Nr. 7 Vorkenntnisse: Aufbau und Arbeitsweise einer MCU, Komponenten eines Mikrocontrollersystems, Architektur und Befehlssatz des Mikrocontrollers AtMega16, Interruptverarbeitung, Stapelspeicher und zeiger, serielle Kommunikation, UART, Register der UART, Baudraten.

2 Versuch Aufgabe Mit einem Programm soll ein Zeichen über die UART empfangen und anschliessend wieder über die UART zurückgesendet werden, ein sg. ECHO-Server. Das Hauptprogramm soll nur aus folgenden Unterprogrammaufrufen bestehen: : ; Initialisierung des main() : ; Stackpointers { char c; call UART_Init uart_init(); echo: while(1) call UART_RECV { call UART_SEND c=uart_recv(); jmp echo uart_send(c); } } 1.1 Aufgabe Entwickeln Sie ein Assembler bzw C Unterprogramm UART Init zur Initialisierung der UART. Die UART soll wie folgt konfiguriert werden: - bidirektional - Baudrate: 9600 Baud - Wortbreite: 8 Bit - Stopbits: 1 - Parity: aus 2

3 Versuch Aufgabe Entwickeln Sie das Unterprogramm U ART Send zum Senden eines Zeichens über die UART. Das zu sendende Zeichen soll sich im Assemblerfall im Register R16 befinden, ansonsten wird es als Parameter übergeben. 1.3 Aufgabe Entwickeln Sie ein Unterprogramm U ART Recv zum Empfangen eines Zeichens über die UART. Das Unterprogramm soll eine blockierende Funktion haben, dh. ein Rücksprung ins Hauptprogramm soll erst erfolgen, wenn ein Zeichen empfangen wurde. Das empfangene Zeichen soll sich im Assemblerfall im Register R16 befinden, ansonsten ist es der Funktionswert. 3

4 Versuch Aufgabe Modifizieren Sie den obigen ECHO Server so, dass die Aufgabe interruptgesteuert abläuft. Das Hauptprogramm soll nun folgende Struktur besitzen: : ; Initialisierung des main() : ; Stackpointers { call UART_Init uart_init(); main: jmp main while(1); } Das Hauptprogramm besteht also aus einer leeren Endlosschleife. Hinweis: Für Interuptbearbeitung ist zunächst das Global Interupt Flag zu setzen. Ferner sollte der Recieve Complete Interrupt Enable (RXCIE) gesetzt sein, um eine entsprechende Interrupt Empfangsroutine aufzurufen. Die Interruptroutine muss nun das Zeichen aus dem UART Empfangsregister abholen und wieder zurückschicken. 4

5 Versuch Lauflicht Entwerfen Sie ein Programm, das ein Lauflicht erzeugt, welches über die UART interruptgesteuert Richtung und Geschwindigkeit verändern kann. Das Lauflicht soll aus acht LEDs bestehen, wobei immer nur eine LED leuchten soll. Das Lauflicht soll sich zyklisch verhalten. Wird über die UART eine 0 gesendet, so ist die aktuelle Laufrichtung umzukehren. Alle anderen Werte zwischen 1 und 255 werden als delay-werte in msec interpretiert. Entwerfen Sie das Hauptprogramm, das das Lauflicht generiert, sowie eine Interruptroutine, die die UART ausliest und das Lauflicht steuert. 5

6 Versuch Steuerung eines Servomotors Auszug aus Wikipedia: Der Servomotor ist ein Motor, der verschiedene vorgebbare Positionen anfahren kann und diese dann beibehält. Die Position ist dabei im Falle eines rotatorischen Motors eine Winkelposition und im Fall eines Linearmotors eine Streckenposition. Verwendet werden sowohl Elektromotoren als auch Hydraulikmotoren. Das Anfahren und Beibehalten der vorgegebenen Position wird durch eine Regelung vorgenommen. Zum genauen Einstellen der Position sind der Servomotor und seine Regelung mit einer Messeinrichtung versehen, die die aktuelle Position (z.b. den zurückgelegten Drehwinkel bezüglich einer Anfangsposition) des Motors bestimmt. Die elektronische Regelung vergleicht das Signal dieses Gebers mit einem vorgegebenen Positions-Sollwert. Liegt eine Abweichung vor, so wird der Motor in diejenige Richtung gedreht, die einen geringeren Verfahrweg zum Sollwert sicherstellt. Im Modellbaubereich wird dazu zwischen der Steuerung und dem Servomotor meist folgende einfache Pulsweitenmodulation verwendet: mit einer Wiederholfrequenz, die von etwa 50 Hz bis 100 Hz variieren kann, wird von der Steuerung an den Motor und dessen Regelung ein Impuls gesendet, dessen Länge dem Positions-Sollwert entspricht. Ein Impuls von 1 msec Länge entspricht dabei der Auslenkung ganz zu der einen Seite, ein 1,5 msec langer Impuls bedeutet die exakte Mittelstellung des Servomotors und ein 2 msec langer Impuls steht für eine Auslenkung zur anderen Seite. Diese Signale werden von der Regelung, die direkt in den Servomotor integriert ist, interpretiert und in die Signale für den Motor umgewandelt. Entwerfen Sie ein Programm zur Ansteuerung eines Modellbau Servomotors. Das Programm soll alle 20 msec ein Impuls der Länge 1-2msec erzeugen. Die Länge dieses Impulses wird vom Inhalt des Registers R0 (C: Variable unsigned char time) gesteuert. Eine 0x00 bedeutet eine Impulslänge von 1 msec, ein Inhalt von 0xC8 (dez. 200) entsprechend 2msec. Die Interruptroutine zum Setzen von R0 (unsigned char time) per UART muss dafür sorgen, dass der Wert 0xC8 nicht überschritten wird. Hinweis: Der Steuereingang des Servomotors ist TTL kompatibel. Hinweis: Überprüfen Sie Ihre Impulslängen am Oszilloskop, bevor Sie den Servomotor anschliessen. 6

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