Wojciech Koń – Mikrokontrolery – interfejsy szeregowe

Wojciech KOŃ – IV rok
Koło Naukowe Techniki Cyfrowej
dr inŜ. Wojciech Mysiński – opiekun naukowy
MICROCONTROLLERS – SERIAL INTERFACE
MIKROKONTROLERY – INTERFEJSY SZEREGOWE
Keywords: serial interface, serial transmission, USART, SPI, TWI, I2C, 1WIRE.
Słowa kluczowe: interfejsy szeregowe, transmisja szeregowa, USART, SPI, TWI, I2C,
1WIRE.
1. WPROWADZENIE
W 1969 roku japońska firma Busicom zleciła firmie Intel wykonanie zestawu 8 chipów,
które miały wchodzić w skład programowalnego kalkulatora.
Odpowiedzialnym za ten projekt był inŜynier Ted Hoff. Wymyślił idee centralnej jednostki
obliczeniowej wspomaganej układami zewnętrznymi. Tak kalkulator zawierający 8 układów
scalonych zamienił się w uniwersalny układ, który był na tyle uniwersalny, Ŝe mógł nie tylko
wykonać wszystkie zadania kalkulatora, lecz równieŜ mógł znaleźć zastosowanie w innych
konstrukcjach.
Tak więc jesienią 1971 roku powstał i4004 – pierwszy mikroprocesor. Częstotliwość
taktowania wynosiła 108kHz. Był w stanie wykonywać 60000 operacji na sekundę. W
styczniu 1972 roku pojawił się następca – i8008. Posiadał juŜ 8 bitową magistralę.
Taktowanie podniesiono do 200kHz.
Powstawały coraz nowsze, coraz szybsze procesory. Jednak istniała grupa producentów,
która chciała wykorzystać zalety mikroprocesorów w sprzęcie gospodarstwa domowego,
RTV, AGD czy motoryzacji.
Jednak sam mikroprocesor na niewiele się przydaje. Konieczne jest dodanie zegara,
pamięci (RAM, ROM) układów we/wy.
Jednak trudno sobie wyobrazić, aby w mikserze umieszczać osobno procesor pamięć
układy we/wy. Powstał pomysł, aby umieścić wszystko w jednej kości. Tak powstał pierwszy
mikrokontroler (mikrokomputer jednoukładowy). Niska cena spowodowała, Ŝe zaczął być
stosowany w coraz większej liczbie urządzeń. Z czasem zaczęły powstawać mikrokontrolery
mające zastosowanie w konkretnych dziedzinach, posiadające wyspecjalizowane właściwości.
Dzisiaj trudno wyobrazić sobie mikroprocesor bez szeregu urządzeń umoŜliwiających
komunikowanie się z otoczeniem. Liczba wyprowadzeń ciągle rosła, rosła równieŜ liczba
urządzeń do obsłuŜenia. Dlatego bardzo waŜne stały się interfejsy szeregowe.
Wykorzystywane są wtedy, gdy zachodzi konieczność przesłania danych do innych
systemów. Nad transmisją równoległą mają niezaprzeczalną zaletę: przy wykorzystaniu tylko
kilku linii umoŜliwiają sprawną komunikację. W transmisji równoległej pojawiają się
problemy przy przesyłaniu na większe odległości. Zaczyna pojawiać się problem przesłuchów
między liniami. Konieczne jest więc dodatkowe ekranowanie lub/i zmniejszenie prędkości
transmisji.
Istnieje wiele interfejsów szeregowych. W pracy omówię 4 najczęściej stosowane:
USART, SPI, I2C oraz 1wire. Przedstawię krótką charakterystykę kaŜdego z tych interfejsów
oraz omówię ich zalety i wady. Transmisja w kaŜdym z tych interfejsów moŜe być
prowadzona przy obsłudze sprzętowej lub programowej.
2. INTERFEJS USART
Interfejs USART (Universal Synchronous and Asynchronous serial Receiver and
Transmitter) stanowi rozszerzenie interfejsu UART. W odróŜnieniu od poprzedniej wersji
umoŜliwia prowadzenie transmisji synchronicznej.
Interfejs UART/USART stosowany jest do prowadzenia prostych transmisji szeregowych
pomiędzy dwoma lub więcej urządzeniami. Interfejs moŜe być wykorzystany do obsługi
RS232 i RS485. Najczęściej stosowany jest do połączenia mikrokontrolera z komputerem PC
(port com).
RXD
TXD
XCK
RXD
TXD
XCK
Rys.2.1 Idea transmisji USART
W zaleŜności od trybu transmisja moŜe być prowadzona z wykorzystaniem 1,2 lub 3 linii:
•
TXD
•
RXD
•
XCK
Uniwersalny moduł do transmisji synchronicznej i asynchronicznej – USART moŜe być
skonfigurowany do pracy w trybach:
•
tryb asynchroniczny
•
tryb synchroniczny
Maksymalną prędkość, jaką moŜna osiągnąć dla trybu asynchronicznego to 625kbps. Tryb
synchroniczny umoŜliwiają transmisję dochodzącą nawet do 5Mbps. Zdecydowanie
najczęściej wykorzystywana jest transmisja asynchroniczna. MoŜna ją zrealizować przy
uŜyciu nawet jednej linii. W transmisji synchronicznej moŜe okazać się konieczna dodatkowa
linia synchronizacji. Jednak tu nie ma reguły. RóŜni producenci stosują róŜne rozwiązania. W
procesorach AVR w trybie synchronicznym wymagana jest dodatkowa linia XCK, w
procesorach PIC linia RX pełni rolę linii danych a linia TX linii zegarowej. W tym przypadku
transmisja jest typu half duplex.
Wysyłanie lub odbieranie bajtu jest realizowane sprzętowo przez układy wbudowane w
mikrokontroler. Zakończenie nadawania lub odbierania moŜe generować przerwanie.
Dzisiejsze mikrokontrolery posiadają do kilku sprzętowych układów wspomagających
transmisję. Jednak w bardzo prosty sposób moŜe być zrealizowana w sposób programowy.
2.1 RAMKA TRANSMISYJNA
Rejestry konfiguracyjne mikrokontrolerów umoŜliwiają dość swobodę ustalenie formatu
przesyłanych danych. Przesyłane słowo moŜe składać się z 5,6,7,8 lub 9 bitów. Jednak przy
projektowaniu systemu transmisji przy wykorzystaniu USART naleŜy uwzględnić
specyfikację danego mikrokontrolera. Nie kaŜdy posiada moŜliwość wysyłania 5,6,7
bitowych słów. Niemniej jednak moŜna określić szablon ramki transmisyjnej zgodny dla
wszystkich mikrokontrolerów.
a
(LSB)
b b b b b b b b
(MSB)
c
d
d
Rys.2.2 Format ramki transmisji UART
a – bit startu
b – bity przesyłanego bajtu
c – bit parzystości
d – 1 lub 2 bit stopu
Transmisja rozpoczyna się od wysłania bitu startu, który zawsze jest równy 0. Następnie
przesyłane są kolejne bity bajtu – najpierw najmłodsze bity potem najstarsze (przy czym bajt
moŜe mieć 5,6,7,8 lub 9 bitów). W zaleŜności od ustawienia moŜe być nadawany bit
parzystości (nie wszystkie mikrokontrolery posiadają sprzętową generację tego bitu) oraz 1
lub 2 bity stopu.
Stan aktywny na linii to stan 0V. W stanie nieaktywnym utrzymywany jest stan wysoki.
Aby transmisja była moŜliwa konieczne jest ustawienie tej samej prędkości w nadajniku i
odbiorniku. Prędkość transmisji zaleŜy od rejestrów konfiguracyjnych mikrokontrolerów.
Silnie zaleŜy ona od częstotliwości taktowania mikrokontrolera i jest zawsze jej
podwielokrotnością.
UBRR =
f sys
16 ⋅ BAUD
−1
(1)
Wzór (1) określa wartość rejestru UBRR dla częstotliwości taktowania mikrokontrolera
równej fsys i prędkości transmisji BAUD. Nie zawsze moŜliwe jest dobranie całkowitej
wartości UBRR. Prędkość posiada odchyłkę, co dla skrajnych przypadków moŜe powodować
do błędów transmisji. W praktyce bardzo często stosuje się częstotliwość 11,0592MHz lub
14,7456MHz. UmoŜliwia ona osiągnięcie typowych prędkości transmisji.
Tabela 2.1
Wartości rejestru UBRR dla przykładowych częstotliwości (dla mikrokontrolera AVR Atmega8).UART w trybie
asynchronicznym
BAUD
[bps]
2400
4800
9600
14,4k
19,2k
28,8k
38,4k
57,6k
76,8k
115,2k
230,4k
250k
fsys = 2MHz
UBRR
51
25
12
8
6
3
2
1
1
0
-
Błąd [%]
0,2
0,2
0,2
-3,5
-7,0
8,5
8,5
8,5
-18,6
8,5
-
UBRR
287
143
71
47
35
23
17
11
8
5
2
2
fsys = 11,0592MHz
Błąd [%]
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
0
-7,8
Dla niektórych częstotliwości nie jest moŜliwe dobranie wartości rejestrów
konfiguracyjnych tak, aby wartość była całkowita. Dla częstotliwości 2MHz i prędkości
transmisji równej 78,6kbps błąd wynosi juŜ 18,6%. Jest to wartość niedopuszczalna.
3. INTERFEJS SPI
Interfejs SPI (Serial Peripheral Interface) - szeregowy interfejs urządzeń peryferyjnych,
umoŜliwia jednoczesną synchroniczną wymianę danych 8-bitowych. Najczęściej stosowany
jest do komunikacji między mikroprocesorami. Prędkość transmisji dochodzi do 15Mbps.
Standard SPI gwarantuje poprawną szybkość transmisji do 2,1 Mb/s.
Komunikacja odbywa się synchronicznie za pomocą 4 linii:
MOSI
MISO
SCK
CS
(SDO)
(SDI)
(CLK)
(SS)
- (Master Output Slave Input) – szeregowe wyjście danych
- (Master Input Slave Output) – szeregowe wejście danych
- (Serial Clock) – sygnał zegarowy (taktujący)
- (Slave Select) – aktywacja wybranego układu peryferyjnego
Rys.3.1 Idea transmisji SPI
Konfiguracja SPI:
- Aby transmisja była moŜliwa jedno urządzenie musi być skonfigurowane jako master,
pozostałe jako slave. Sygnał zegarowy zawsze jest generowany przez master. Dlatego
linia SCK powinna być ustawiona jako wyście dla master oraz jako wejście dla slave.
- NaleŜy ustawić polaryzację linii SCK w stanie nieaktywności urządzeń
- NaleŜy ustawić fazę zegara, w której odbywa się przepisywanie danych wejściowych
(środek lub koniec waŜności danych).
- NaleŜy ustawić aktywne zbocze zegara SCK. Dane wystawiane są na wyjście przy
rosnącym lub malejącym zboczy SCK
- Dla master naleŜy ustawić częstotliwość taktowania
Gdy do magistrali dołączony jest tylko jeden układ slave, to wejście SS układu slave
naleŜy podłączyć stale do masy, natomiast wyjście SS układu master naleŜy podłączyć do
plusa zasilania. W przypadku, gdy jest kilka układów slave wejścia SS są sterowane przez
dodatkowe wyprowadzenia portu układu master.
MOSI
MOSI
MISO
MISO
SCK
SCK
SS1
Slave 1
SS
MOSI
MISO
Master
Slave 2
SCK
SS2
SS
MOSI
MISO
SCK
SS3
SS
Rys. 3.2 Tryb multislave
Slave 3
Całością steruje układ master. To on generuje sygnał CLK i to on rozpoczyna wymianę
danych. Takie rozwiązanie ma jednak wadę: nie moŜna skorzystać z przerwać. Jakakolwiek
zmiana stanu urządzenia master moŜe być wykryta tylko poprzez programowe sprawdzenie
zawartości rejestru slave.
Wymiana danych z Slave1 następuje po ustawieniu linii SS1 w stanie niskim. Po tym dana
8 bitowa jest przesyłana z układu Master do Slave1. Po zakończeniu transmisji
UWAGA: Niektóre mikrokontrolery nie mają moŜliwości zmiany, który bit (MSB czy LSB)
ma być przesyłany jako pierwszy. W takim przypadku konieczna jest programowa zamiana
bitów. Taka sytuacja występuje w mikrokontrolerach PIC. Mikrokontrolery AVR posiadają
bity konfiguracyjne umoŜliwiające określenie porządku transmisji.
Niekiedy uŜycie interfejsu SPI uniemoŜliwia korzystanie z innych funkcji mikrokontrolera.
W mikrokontrolerach PIC interfejs SPI i I2C moŜe być uŜywany naprzemiennie. Tak więc
włączenie trybu SPI uniemoŜliwia obsługi urządzeń SPI. Z kolei w niektórych
mikrokontrolerach moŜliwe jest ustawienie interfejsu USART do pracy w trybie Master SPI.
Jedną z odmian interfejsu SPI jest interfejs Microwire opracowany przez firmę National
Semiconductor.
4. INTERFEJS I2C (TWI)
Interfejs I2C (I2C,IIC Inter-Integrated Circuit Bus) został opracowany w firmie Phillips w
1981 roku. Jest to interfejs synchroniczny. UmoŜliwia połączenie wielu urządzeń do
dwuprzewodowej magistrali. MoŜliwe jest podłączenie kilku urządzeń typu master w jednej
linii.
Vcc
Rp
Master1
Master
SDA1SCL
Slave1
Slave1
Slave 2
Slave2
Slave 3
Slave3
SDA SCL
SDA SCL
SDA SCL
SDA
SDA
SDA
Rp
Master2
Master
SDA2SCL
SDA
SCL
Rys. 4.1. Magistrala I2C
W mikrokontrolerach spotykany jest równieŜ interfejs TWI (Two Wire Interface), który
jest zgodny z interfejsem I2C. Pozwala on na zaadresowanie do 128 urządzeń podłączonych
do jednej magistrali. Nowsze specyfikacje I2C umoŜliwiają adresowanie 10 bitowe, co
znacznie zwiększa liczbę obsługiwanych urządzeń.
Transmisja odbywa się przy pomocy dwu linii dwukierunkowych:
•
SDA – linia danych
•
SCL – linia zegarowa
Urządzenia są sterowane przez wyjścia OC tak więc konieczne są zewnętrzne rezystory
podciągające. Niektóre mikrokontrolery posiadają porty z moŜliwością włączenia rezystorów
podciągających. W takim przypadku zewnętrzne elementy nie są potrzebne. Wartość
rezystancji zaleŜy od długości połączeń, liczby układów i częstotliwości pracy. Zawiera się w
granicach od 1kΩ do 10 kΩ.
4.1. PRZEBIEG TRANSMISJI
Transmisję rozpoczyna i kończy układ nadrzędny (master). Inicjalizacja transmisji
następuje po nadaniu sygnału START. Następnie master wysyła na magistralę adres
urządzenia, z którym chce się komunikować. Po wymianie danych układ master generuje
sygnał STOP. W przypadku, gdy na wspólnej magistrali pracuje kilka układów nadrzędnych
stosuję się R-START (Repeat Start Condition). Nadanie sygnału R-START powoduje
ponowną inicjalizację transmisji bez kończenia poprzedniej. Dzięki temu inny układ master
nie spowoduję przejęcia panowania nad magistralą.
KaŜdorazowe wysłanie danych powoduje generowanie potwierdzenia ACK przez układ
slave. Układ master po wysłaniu adresu urządzenia oczekuję na odpowiedź. Linia SDA
ustawiana jest w stanie wysokim i generowany jest impuls na linii SCL. Pojawienie się stanu
niskiego na linii SDA informuje układ master, Ŝe slave jest gotowy do transmisji. Przesyłanie
bitów następuje przy pojawieniu się stanu wysokiego na linii SCL. PoniŜsze rysunki
przedstawiają przebiegi czasowe na liniach SDA i SCL przy przesyłaniu danych:
START
STOP
bit „1”
SDA
SCL
Rys. 4.2. Zmiany na liniach SDA i SCL przy przesyłaniu danych
bit „0”
Specyfikacja I2C określa maksymalną długość połączeń równą 10cm. Jednak w wielu
przypadkach zachodzi konieczność prowadzenia dłuŜszych przewodów. Porty wyjściowe
posiadają duŜą rezystancję. Z tego powodu nawet małe prądy indukowane w przewodach
będą powodować zmiany napięcia, które mogą zakłócać transmisję danych.
Przy odległościach dłuŜszych niŜ 10cm naleŜy zastosować specjalne prowadzenie linii
SCL i SDA i/lub zastosować ekranowanie.
SDA
GND
SCL
SDA
GND
SCL
Rys. 4.3. Prowadzenie przewodów magistrali I2C
5. INTERFEJS 1WIRE
Interfejs 1WIRE (One Wire) został opracowany przez firmę Dallas Semiconductor
(obecnie Maxim). Transmisja danych dokonywana jest przy uŜyciu tylko jednej linii. Dane
przesyłane są w obydwu kierunkach. DuŜym udogodnieniem interfejsu 1WIRE jest
moŜliwość zasilania urządzeń wprost z linii danych. Przez co do komunikacji nawet z
odległymi urządzeniami wystarczą dwa przewody (jeden to linia danych, drugi to masa).
Wymianą danych steruje układ master. To on rozpoczyna transmisję, wybiera adres
urządzenia, z którym się chce komunikować, i on ustala prędkość transmisji.
Wymiana danych moŜe następować w dwóch trybach szybkości:
•
16,3kbps – tryb standard
•
115kbps – tryb overdrive
W odróŜnieniu od pozostałych interfejsów szybkość transmisji nie musi być stała. Standard
nie ogranicza od dołu prędkości transmisji. Jedyne ograniczenie dotyczy czasów trwania
stanów „0” i „1”. Tak więc moŜna przeprowadzić część transmisji z jedną prędkością moŜe
nastąpić przerwa w transmisji, a następnie dokończyć transmisję w dowolną prędkością.
Vcc
Rp
Master
Master
1
Slave1
Slave2
Slave3
SDA
SDA
SDA
Slave1
Slave 2
1WIRE
GND
Rys. 4.1. Magistrala 1WIRE
Slave 3
5.1. PRZEBIEG TRANSMISJI
W stanie spoczynku linia danych jest w stanie wysokim. Jedynke logiczną utrzymuję
rezystor podciągający. KaŜde pojawienie się stanu niskiego powoduje inicjację przesyłania
bitu. Dane przesyłane są jako słowa 8bitowe. Najpierw transmitowany jest bit LSB.
Brak linii synchronizacji oraz praktycznie dowolna prędkość transmisji (nie przekraczająca
115kbps) powoduje, Ŝe transmisja posiada pewne ograniczenia. Dotyczą one czasów trwania
„0” oraz „1”. O tym czy przesyłane jest „0” czy „1” świadczy czas trwania stanu niskiego na
linii 1WIRE.
ZaleŜności czasowe przy transmisji danych przedstawia poniŜszy rysunek:
RESET
480us
480us
60us
60us
bit „1”
bit „0”
60us
60..120us
11us
Rys.5.2. ZaleŜności czasowe magistrali 1WIRE
Resetowanie urządzeń podłączonych do magistrali 1WIRE jest rozpoczynane przez układ
master. Układ master generuje impuls zerujący (niski stan na magistrali) przez okres ok.
480us. Po tym czasie następuje ustawienie stanu wysokiego. JeŜeli do magistrali podłączony
jest slave to odpowiada on po czasie mniejszym niŜ 65us ustawiając stan niski na magistrali.
Czas trwania tego stanu wynosi od 15 do 60 us.
Wysyłanie „0” do slave polega na ustawieniu na magistrali stanu niskiego przez czas
60..120us. Po tym czasie na magistrali musi pojawić się stan wysoki. Gdy czas trwania „0”
będzie dłuŜszy niŜ 480us, to zostanie on zinterpretowany jako reset magistrali.
7. PODSUMOWANIE
Tabela 7.1 przedstawia porównanie opisanych wcześniej interfejsów. Niektóre parametry
są osiągalne przy pewnych ograniczeniach, których nie ma wyszczególnionych w tabeli.
Dotyczy to np. maksymalnej długości przewodów magistrali i maksymalnej prędkości
przesyłu danych. Dlatego teŜ, porównując poszczególne interfejsy naleŜy zwrócić uwagę na
ten fakt. Podane wartości są orientacyjne. ZaleŜą bowiem od konkretnej aplikacji
(mikrokontrolera, częstotliwości zegara systemowego, technologii wykonania).
Transmisja szeregowa ma wiele niepodwaŜalnych zalet takich jak mała liczba połączeń,
mała liczba elementów zewnętrznych. Dzięki temu w tani sposób moŜna obsłuŜyć bardzo
wiele urządzeń. Niestety prostota połączeń jest okupiona zdecydowanie większą złoŜonością
programu obsługi transmisji. Niemniej wspieranie sprzętowe, jaką oferują współczesne
mikrokontrolery powoduje, Ŝe stosowanie urządzeń komunikujących się przy pomocy
magistrali szeregowej staje się łatwe w implementacji.
Bogactwo interfejsów, róŜne rozwiązania stosowane przez producentów zmusza jednak do
dokładnego zapoznania się z ograniczeniami, lub specjalnymi rozwiązaniami danego
interfejsu.
Tabela 7.1
Porównanie interfejsów szeregowych
Nazwa
Max prędkość
interfejsu przesyłu danych
Maksymalna
długość
połączeń
Liczba linii
Tryb masterslave
Adresowanie
urządzeń
Rezystory pull
up
Firma
I2C
3,4 Mb/s
10cm (1)
2
+
+
+
Phillips
USART
5Mb/s
1200m (2)
2 (3)
-
- (3)
-
Gordon Bell
SPI
15Mb/s
30cm
4 (3)
+
-
-
Motorola
1wire
115,2kb/s
750m
1
+
+
+
Dallas/ Maxim
(1)
– przy dłuŜszych połączeniach wymagane jest specjalne prowadzenie ścieŜek oraz ekranowanie. MoŜna osiągnąć długość do 2m
– dla standardu RS485
(3) –
istnieje moŜliwość pracy w trybie adresowania
(2)
LITERATURA
[1] J.Bogusz: Lokalne interfejsy szeregowe w systemach cyfrowych. btc, Warszawa 2004
[2] W. Nawrocki: Rozproszone systemy pomiarowe. WKŁ, Warszawa 2006
[3] T. Jabłoński, K. Pławsiuk: Programowanie mikrokontrolerów PIC w języku C. btc, Warszawa 2005
[4] S. Pietraszek: Mikroprocesory jednoukładowe PIC. Helion, Gliwice 2002
[5] R. Baranowski: Mikrokontrolery AVR Atmega w praktyce. btc, Warszawa 2006-04-20
[6] M. Wiązania: Programowanie mikrokontrolerów AVR w języku Bascom. btc, Warszawa 2005
[7] Strona internetowa: http://www.embedded.com
DODATEK A. PRZYKŁADOWE PROGRAMY OBSŁUGI INTERFEJSÓW
INTERFEJS UART (PROCESOR ATMEGA8)
void RS_init(void)
{
//ustawianie predkosci transmisji
UBRRH = (unsigned char) (UBRR_BAUD>>8);
UBRRL = (unsigned char) UBRR_BAUD;
//wlaczenie toru nadawczego i odbiorczego, zezwolenie na
//przerwania od odbiornika
UCSRB = (1<<RXEN)|(1<<TXEN)|(1<<RXCIE);
//8 bitowa transmisja z bitem startu, bez bitu parzystosci
UCSRC = (1<<URSEL)|(1<<UCSZ1)|(1<<UCSZ0);
}
void RS_wyslij(unsigned char data)
{
while ( !( UCSRA & (1<<UDRE)) );
UDR = data;
//czekaj az nadajnik
// bedzie gotowy
//wyslij wartosc na rs
}
SIGNAL (SIG_UART_RECV)
{
while ( !(UCSRA & (1<<RXC)) );
//odebrana wartosc w
//rejestrze UDR
}
INTERFEJS 1WIRE (PROCESOR PIC18F4620)
unsigned char reset_1w(void){
unsigned char presence;
D_PIN = 0;
D_TRIS = 0;
delay_10us(50);
D_TRIS = 1;
delay_10us(6);
presence = D_PIN;
delay_10us(50);
return(presence);
}
unsigned char read_1w(void)
{
unsigned char x,dana = 0;
for (x=0;x<8;x++)
{
D_PIN = 0;
D_TRIS = 0;
delay_us(2);
D_TRIS = 1;
delay_us(2);
if (D_PIN==1)
dana|=0x01<<x;
delay_10us(7);
}
return(dana);
}
void write_1w(unsigned char dana)
{
unsigned char x,temp;
for (x=0;x<8;x++)
{
temp = dana>>x;
temp &= 0x01;
if(temp==1)
{
D_PIN = 0;
D_TRIS = 0;
delay_10us(1);
D_TRIS = 1;
delay_10us(6);
}
else
{
D_PIN = 0;
D_TRIS = 0;
delay_10us(7);
D_TRIS = 1;
}
}
}
Przykładowy projekt miernika temperatury z wykorzystaniem interfejsu 1WIRE
LCD1
R1
PULLUP
DS1
Vdd
DQ
GND
3
U1
2
1
2
6
7
3
4
15
16
1
DS18B20
TEMP=12.0
RA0/AN0
RA1/AN1/LVDIN
RA2/AN2/VREFRA3/AN3/VREF+
RA4/T0CKI
RA5/MCLR/VPP
RA6/OSC2/CLKO
RA7/OSC1/CLKI
RB0/AN4/INT 0
RB1/AN5/TX/CK/INT1
RB2/P1B/INT2
RB3/ECCP1/P1A
RB4/AN6/RX/DT/KBI0
RB5/PGM/KBI1
RB6/PGC/T1OSO/T1CKI/P1C/KBI2
RB7/PGD/T1OSI/P1D/KBI3
8
9
17
18
10
11
12
13
PIC18F1220
Rys. A.1. Schemat ideowy miernika temperatury
Kod programu:
#include
#include
#include
#include
<pic18.h>
"delay.h"
"lcd.h"
"1wire.h"
unsigned
unsigned
unsigned
unsigned
unsigned
char
long
char
char
long
temp1;
temp2;
uklad;
x,y,x;
m;
void main(void)
{
OSCTUNE=0b00011111;
OSCCON=0b01111111;
D0
D1
D2
D3
D4
D5
D6
D7
7
8
9
10
11
12
13
14
RS
RW
E
4
5
6
1
2
3
VSS
VDD
VEE
LM032L
PORTA=0b00000000;
TRISA=0b00000000;
ADCON1=0b11111111;
//wylacz przetworniki A/C
PORTB=0b00000000;
TRISB=0b00000000;
//wyjscia cyfrowe
lcd_init();
delay_ms(1);
lcd_clear();
delay_ms(1);
cursor_off();
def_char();
gotoxy(0,1);
delay_ms(1);
gotoxy(0,1);
lcd_text("Miernik temperatury");
gotoxy(0,2);
lcd_text("xxxxx");
while(1)
{
uklad = reset_1w();
gotoxy(0,2);
if (uklad==1)
lcd_text("Brak uk│adu");
else
{
write_1w(0xCC);
write_1w(0x44);
delay(1);
reset_1w();
write_1w(0xCC);
write_1w(0xBE);
temp1 = read_1w();
temp2 = read_1w();
x
x
y
y
= temp1 & 0b11110000;
= x>>4;
= temp2<<4;
+=x;
lcd_text("T1=");
lcd_dec(y);
x = temp1 & 0b00001111;
m = 625*x;
lcd_char('.');
lcd_char((m %10000)/1000+48);
lcd_char(223);
lcd_text("C");
}
}
}
INTERFEJS SPI (PROCESOR PIC18F4620)
void spi_slave(void)
{
TRISC
= 0b00011000; //ustawienie portow
SSPSTAT
= 0b00000000; //konfiguracja SPI jako slave
SSPCON1
= 0b00100100;
SSPIE
= 1;
//wlaczenie przerwania
}
void spi_master(void)
{
PORTC=0b01000111;
TRISC=0b00010000;
SSPSTAT = 0b10000000;
SSPCON1
= 0b00100001;
}
//konfiguracja SPI jako master
unsigned char komunikacja(unsigned char dataout)
{
unsigned char datain;
SSPIF = 0;
SSPBUF = dataout;
while (!SSPIF);
datain = SSPBUF;
return(datain);
}
INTERFEJS TWI (PROCESOR ATMEGA32)
void twi_init(void)
{
//czestotliwosc 100kbps
TWBR = 0x42;
TWCR = (1<<TWEN);
}
void twi_start(void)
{
TWCR = (1<<TWINT)|(1<<TWSTA)|(1<<TWEN);
while (!(TWCR & (1<<TWINT)));
}
char twi_odczytaj(void)
{
TWCR = (1<<TWEN)|(1<<TWINT);
while (!(TWCR & (1<<TWINT)));//czekaj na odbior
return TWDR;
}
void twi_zapisz(char dana)
{
TWDR = dana;
TWCR = (1<<TWINT)|(1<<TWEN);
//czekaj na potwierdzenie
while (!(TWCR & (1<<TWINT)));
}
void twi_stop(void)
{
TWCR = (1<<TWINT)|(1<<TWEN)|(1<<TWSTO);
}