Anlegen eines Speicherbereichs mit DB, DW eleganter in Kombination mit EQU, Timer-Interrupt

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1 Anlegen eines Speicherbereichs mit DB, DW eleganter in Kombination mit EQU, Timer-Interrupt AMPEL-Steuerung(en) Die Beschreibung und Programmierung der Ampel (vor allem Ampel_5) können sehr kompliziert werden Aus diesem Grund wird hier eine Anregung zum systematischen Entwurf gegeben In Beispiel_1 wird eine abgespeckte Form der Ampel_4 beschrieben während Beispiel_2 Hinweise zum Programmieren des Versuchs Ampel_5 gibt Mit dem Automatensansatz lässt sich auch die Ampel_4 recht einfach realisieren Implementierung eines Automaten Automat gilt als ein hochtrabender Begriff kommt er doch aus einer eher theoretischen Ecke der Mathematik bzw Informatik Es ist eine jedoch mächtige Möglichkeit, um formal Abläufe in einer übersichtlichen Art und Weise beschreiben zu können Man kann sequentielle und parallele Abläufe damit beschreiben Um komplexere Vorgänge und bedingte Abläufe beschreiben zu können macht man sich am besten ein Bild davon Definition/Einführung der Begriffe EINS Bed_1/_2 Bed_1 Bed_2 S2 ZWEI S3 DREI, S2,S3: Bezeichnung des Zustands : Ausgangszustand S2,S3: Folgezustand Bed_1/_2 Bedingung, um von nach S2/S3 zu wechseln EINS, ZWEI, DREI: Ausgabe(muster) des jeweiligen Zustands, S2, S3 Zustandsübergangstabelle als Beschreibungsform eines Graphen: Als andere Beschreibungsform bzw für die Umsetzung obiger graphischer Darstellung hat sich die Tabellenform als angenehm erwiesen (Sie wird in vielen Werkzeugen der Digitaltechnik genutzt) Ausgangszustand Bedingung(en) Folgezustand zugehörige Ausgabe nicht erfüllt EINS Bed_1 S2 ZWEI Bed_2 S3 DREI Automatendoc, erstellt von Hans Meier, zuletzt gedruckt :18 Seite 1 von 6

2 Erste Umsetzung in einer Assembler-Programmierung Es soll hier eine schrittweise Umsetzung mit Flussdiagramm an einem einfachen Beispiel erfolgen Ziel ist es, die Aufgabe AMPEL 5 (PMC-Praktikum) in einer übersichtlichen Art und Weise erarbeiten zu können AUTOMAT Ports freigeben aktueller Zustand = Anfangszustand S0 S0 häufig nach dem RESET ein eigener Anfangszustand S0 Ausgabe(muster) zu aktuellem Zustand EINS gilt für den ersten Programm -Durchlauf Bed_1/_2 nicht erfüllt Bed_1 erfüllt Bed_2 erfüllt Bedingung(en) auswerten Folgezustand bestimmen EINS S2 ZWEI S3 DREI identischer Zustand Anmerkungen Die Bestimmung des Folgezustandes kann unterschiedlich erfolgen: zb mit if then else fi Konstrukten oder auch über Tabellen Im einfachsten Falle kann darin auch nur eine Zeitbedingung (= Warteschleife) enthalten sein Automatendoc, erstellt von Hans Meier, zuletzt gedruckt :18 Seite 2 von 6

3 Beispiel_1 (passend zu Ampel_4) Zunächst soll an einer einzigen Ampel nacheinander die sich wiederholende Signalfolge (rot, gelb, grün, rot ) ausgegeben werden Als Übergangsbedingung wird nur die (Warte-)Zeit genutzt also keine weitere Schalterabfrage oä Damit sollte sich folgender Ablauf ergeben: Beispiel_1 Ports freigeben S0 WARTEN_1 S2 WARTEN_2 S3 Übergang ohne Bedingung Übergang nach ca 1 2 Sekunden WARTEN_3 Automatendoc, erstellt von Hans Meier, zuletzt gedruckt :18 Seite 3 von 6

4 Beispiel_2 Zunächst soll an einer einzigen Ampel nacheinander die sich wiederholende Signalfolge (rot, gelb, grün, rot ) ausgegeben werden Als Übergangsbedingung wird nur die (Warte-)Zeit genutzt also keine weitere Schalterabfrage oä Um die Übersichtlichkeit für komplexere Aufgaben vorzubereiten werden die Ausgabemuster mittels EQUate-Anweisungen rausgezogen ROT EQU Bitmuster bei rot (100) GELB EQU Bitmuster bei gelb (010) GRUEN EQU Bitmuster bei gruen (001) Damit sollte sich folgender Ablauf ergeben: S0 S2 S3 Übergang ohne Bedingung Übergang nach ca 1 2 Sekunden Ausgangszustand Bedingung Folgezustand zugehörige Ausgabe S0 nach reset alle aus nicht erfüllt rot erfüllt S2 gelb S2 nicht erfüllt S2 gelb S2 erfüllt S3 grün S3 nicht erfüllt S3 grün S3 erfüllt rot hier hat man nur eine Warte-Bedingung (keine Schalterabfrage oä) Festlegung des Datenbereichs ; Zustand define word zugehöriges Bitmuster DW ROT S2 DW GELB S3 DW GRUEN Anmerkung: Bei diesem einfachen Beispiel ( ohne echte Bedingungen) könnte man die Folgezustände und/oder auch die Wartezeit(en) natürlich gleich mit im Datenbereich ablegen Automatendoc, erstellt von Hans Meier, zuletzt gedruckt :18 Seite 4 von 6

5 Festlegung des Datenbereichs (Timereinstellung + Folgezustand) ; Zustand define word zugeh Bitmuster Timereinstellung Folgezustand DW ROT, Zeit_1, S2 S2 DW GELB, Zeit_2, S3 S3 DW GRUEN, Zeit_3, Prinzipielle Programmstruktur Zeiger auf aktuellen Zustand ISR_Timer Ampelbeispiel DW Bitmuster rot Zeit_1 S2 S2 DW Bitmuster gelb Zeit_2 S3 S3 DW Bitmuster grün Zeit_3 Folgezustand festlegen RETI Anmerkung Anstatt der Timereinstellung könnten hier auch die Bedingungen und ggf die Folgezustände eingetragen werden ME ist es aber übersichtlicher dafür ein if-then-else-konstrukt zu nutzen Festlegung des Folgezustands mit if-then-else Konstrukt : if aktuelle Zustand = then zugehörige Bedingung(en) abfragen und Folgezustand festlegen S2: elsif aktuelle Zustand = S2 then zugehörige Bedingung(en) abfragen und Folgezustand festlegen Automatendoc, erstellt von Hans Meier, zuletzt gedruckt :18 Seite 5 von 6

6 Verbesserung der Implementierung Interrupt-Nutzung Wenn der eingesetzte Mikrocontroller intern über Zähler verfügt, so sollte man diese nutzen, anstatt Warteschleifen (0 = hochtouriger Leerlauf) zu programmieren Denkweise: Nach Ablauf des Zählers (= bestimmte Zeit) werden die Bedingungen abgefragt und daraus der Folgezustand abgeleitet Dazu bietet es sich an, den Interrupt des abgelaufenen Zählers zu nutzen Hier hat man nun zwei Möglichkeiten die Abfrage der Bedingungen zu gestalten: a) entweder man legt die Abfrage direkt in die zugehörige ISR_Timer oder besser b) man setzt ein Flagbit, das im Hauptprogramm gepolled wird Ist es gesetzt erfolgt die Festlegung des Folgezustands Flussdiagramme AUTOMAT ISR_Timer Anfangszustand festlegen Timer initialisieren und starten Ports Bit setzen RETI Ausgabe gemäß aktuellem Zustand Bit rücksetzen nein Bit gesetzt ja Bedingung(en) auswerten Folgezustand bestimmen Anmerkung: Die Bestimmung des Folgezustandes kann unterschiedlich erfolgen: zb mit if then else fi Konstrukten oder auch über Tabellen Man sollte sich den aktuellen Zustand in einer globalen Variablen merken Automatendoc, erstellt von Hans Meier, zuletzt gedruckt :18 Seite 6 von 6