Большинство микроконтроллеров ATtiny не имеют аппаратного модуля UART из-за ограниченного количества выводов. Ядра Arduino tiny используют класс TinyDebugSerial, который обеспечивает только передачу данных, для приема данных нужно писать дополнительный код. Поэтому ниже предлагается компактный код и простая схема для организации программного UART, поддерживающего работу с одним выводом.
Это простой проект на Arduino, заключающийся в создании счетчика на обычном 7-сегментном индикаторе с общим катодом. Код, приведенный ниже, позволяет при нажатии кнопки запускать счет от 0 до 9.
Вся схема может быть запитана от стандартной 9-вольтовой батарейки или от любого Arduino-совместимого блока питания.
Для большинства приложений достаточно организовать не ПИД-, а ПИ-регулирование. Поэтому здесь представлен ПИ-регулятор, написанный на языке C с реализацией на целочисленной арифметике. В данном случае используется структура для хранения, как коэффициента усиления, так и интегральной составляющей, что очень удобно при портировании кода для различных приложений. Ошибка передается в качестве аргумента функции, поэтому следует соблюдать осторожность, чтобы убедиться, что вычисление ошибки, которое должно производиться вне регулятора, то есть в пользовательском коде, не вызывает переполнение.
Для борьбы с насыщением регулятора проверяется выход, и если P+I (пропорциональная и интегральная части) превышает требуемый диапазон регулирования, то новое значение интегратора не сохраняется, если все это только способствует насыщению. Это позволяет предотвратить большие выбросы при сильных шумах или при больших уставках на входе.
Сегодня отрасль 3D принтеров еще не настолько развита, чтобы эти устройства работали без сбоев и помех. К тому же самостоятельно собранный принтер может быть не так надежен, как хотелось бы его создателю. Так, энтузиаст Reinis был неудовлетворен работой своего RepRap-образного принтера из-за электронных шумов на выходе концевого выключателя. Подключив осциллограф на вход Arduino Mega на плате RAMPS 1.4, он увидел следующую картину:
На осциллограмме показан момент, когда начинает работать шаговый двигатель, провода которого идут в том же кабеле, что и провода концевого выключателя. Шум более 4 В!
Сделать сигнализацию с сиреной, которая бы без труда помещалась в карман, проще простого! Это мощное аудиовизуальное устройство реализуется на популярной платформе Arduino. Схема, питаемая батарейкой 9 В, вырабатывает громкий, воющий звук в качестве предупредительного сигнала.
Помимо звукового сигнала активируется светодиод, который мигает с определенной частотой.
Интерфейс I2C является довольно популярным средством взаимосвязи микроконтроллеров и других электронных устройств. Но некоторые микроконтроллеры могут не поддерживать данный интерфейс. Кроме того, может случиться так, что выводы аппаратного I2C используются в других целях. В связи с этим встает вопрос о необходимости программной эмуляции шины I2C.
Код на языке C с комментариями приведен под катом.
Интересной особенностью микроконтроллеров серии ATmega является встроенный датчик температуры, показания которого можно прочитать, используя внутренний АЦП. На текущий момент среди МК ATmega насчитывается 18 представителей с датчиком температуры: AT90PWM161, AT90PWM81, ATmega168A, ATmega168P, ATmega168PA, ATmega16M1, ATmega16U4, ATmega328, ATmega328P, ATmega32M1, ATmega32U4, ATmega48A, ATmega48P, ATmega48PA, ATmega64M1, ATmega88A, ATmega88P и ATmega88PA.
Проблема в том, что этот датчик измеряет температуру кристалла и для повседневных нужд, вроде измерения окружающей температуры, изначально он не пригоден. Но, используя известную разницу между температурой окружающего воздуха и температурой кристалла, можно найти эту температуру. В Arduino Leonardo и Arduino Pro Micro применяется ATMEGA32u4, поэтому для них нижеприведенный код подойдет без изменений, для других микроконтроллеров нужно уточнять регистры.
Структура If/Else
Последний основной момент Verilog, который мы разберем в рамках данного базового курса, это структура If/Else. При корректном использовании она представляет собой крайне полезный инструмент.
Сначала рассмотрим несколько правил, которые нужно соблюдать в отношении структуры If/Else в Verilog:
При программировании приложений для встраиваемых систем удобно пользоваться конечными автоматами.
Они дают ряд преимуществ:
При использовании автоматного подхода важно грамотно организовать конечный автомат у себя в коде. Поэтому ниже приводится шаблон конечного автомата, написанный на языке C. Он не сложен и позволяет понять принцип работы конечных автоматов. Овладев этим инструментом, его в последствии можно будет масштабировать на более сложные программные архитектуры.
Поведенческое описание схем на Verilog
До сих пор мы рассматривали только структурную логику на Verilog, когда поведение схемы определяется только один раз, и эта схема не изменяется в зависимости от входных состояний (меняется только выходное значение в соответствии со спроектированной цепью). Поведенческая логика позволяет вам изменить поведение схемы на основе информации о сигналах на входах. Идея этого подхода напоминает циклы с условиями и конструкции типа if/else/case в C/C++.
Always-блоки
Сочетание слов «Verilog» и «поведенческий» у знающих людей вызывает ассоциацию с always-блоками. Always-блок представляет собой кодовую структуру, которая переопределяется всякий раз, когда изменяется состояние триггера. Что это значит? Рассмотрим простой always-блок с двумя входами sw0 и sw1.