[Programowanie] Spi, uart, I2C czyli bascomowa pułapka

[madik]

Komunikacja spi

Jak to tłumaczy wikipedia, Spi to nic innego jak szeregowy interfejs urządzeń peryferyjnych. Jednak nic innego nie ma dlatego skusiło mnie aby opisać ten ciekawy temat. Spi łączy dwa urządzenia: nadrzędne (np. mikrokontroler) oraz podrzędne (np. karta pamięci, eeprom itd.). Łączność odbywa się synchronicznie na trzech liniach + linia wybierająca urządzenie podrzędne (rys.1):

•MISO

•MOSI

•SCK

•SS-CS

RYS.1

Linia MOSI wysyła dane do urządzenia podrzędnego, natomiast MISO odwrotnie, czyli dane przychodzą z urządzenia podrzędnego do nadrzędnego. Linia SCK wysyła impulsy taktowania (sygnał zegarowy). Port SS połączony jest z portem CS. Na tej linii urządzenie nadrzędne wybiera urządzenie podrzędne (rys.2).

Jedynym „minusem” komunikacji SPI jest ograniczona odległość połączenia dwóch urządzeń - tylko ok. 40cm. I jeszcze jedna uwaga „układy które pracują przy wyższych częstotliwościach zegara i moduły SPI dostosowane do pracy przy szybkościach dochodzących połowy tej częstotliwości, wymagają bardziej szczegółowego taktowania by dochodziło do zgodności pomiędzy układem nadrzędnym a podrzędnym”.

Teraz przejdziemy do sprawy programowej.

SPI w bascomie?

Spi w bascomie przynosi wiele problemów. Niektórym działają kody a innym nie (zależy tu także od stopnia wtajemniczenia). Do uruchomienia SPI wystarczy kilka komend(patrz kod poniżej).

Poniżej zamieszczam kod wraz z komentarzami.

Polecenie "config spi" jest inne dla urządzenia nadrzędnego (MASTER) i podrzędnego (SLAVE)

(inaczej dla mastera-nadrzędny i slave'ra-podrzędny)

Dla Master'a

Config Spi = Hard , Data Order = Msb , Master = Yes , Polarity = High , Clockrate = 4 , Noss = 1

Data Order to kolejność zapisu odczytu bitów z magistrali (LSB zacznie od najmniej znaczącego bitu, MSB od najbardziej znaczącego)

Master - określa czy procesor ma być układem nadrzędnym

Polarity - określa czy w stanie iddle na lini CLK ma być stan wysoki (high) czy niski (low)

Clockrate - określa przez ile ma być podzielona częstotliwość oscylatora SPI

Noss - określa czy będzie użyta noga SS (1-tak 2-nie)

Po skonfigurowaniu trzeba zainicjować magistrale poleceniem:

spiinit

Polecenie

spiin

powoduje odebranie wszystkich "informacji" czyli bitów z lini transmisji.

Polecenie

spiout

natomiast powoduje wysłanie "informacji" np. liczby.

Przykładowy kod

Oto kod dla master'a

$regfile = "m8def.dat"
$crystal = 8000000
Config Portc = Input                                        'port c  jako wejścia
      Portd = &B00000000                                   'wszędzie stan spoczynkowy-0

Config Spi = Hard , Data Order = Msb , Master = Yes , Polarity = High , Clockrate = 4 , Noss = 2

Dim V As Byte
V = 5

Spiinit


Do
If Pinc.1 = 1 Then Gosub Wyslij
Loop
End
Wyslij:
Spiout V , 1
Return

Standardowo wyślemy zmienną V do slave'a który wyświetli liczbę na LCD. Komenda "SPIOUT" umożliwiła wysłanie tej liczby.

Teraz napiszemy o kodzie dla slave'a.

$regfile = "m8def.dat"
$crystal = 8000000
Config Spi = Hard , Data Order = Msb , Master = No , Polarity = High , Clockrate = 4 , Noss = 2
Dim V As Byte
Spiinit
Spiin V , 1
Lcd V
Wait 5
Cls

Teraz polecenie "Spiin" umożliwi odbiór naszej liczby, funkcja LCD wyświetli naszą informację na wyświetlaczu.

Poniżej schemat.

UART-Najprostszy?

Niektóre "osobniki" z grupy mikrokontrolerów AVR posiadają bardzo przydatną rzecz, bez której nie które nasze układy nie działały by. Tą rzeczą jest... moduł UART, wykorzystujący dwa porty + wspólna masa. Sposób wysyłania który wykorzystuje UART nazywamy transmisją synchroniczną.

Każdy port odgrywa bardzo ważną rzecz w transmisji UART.

•RXD - wejście szeregowe („Receive data”)- Ta linia odpowiada za odbieranie bitów, które przetworzone później w odbiorniku, podają informacje wysłaną przez nadajnik.

•TXD - wyjście szeregowe („Transmit data”)- Ta linia odpowiada za wysyłanie (nadawanie) uporządkowanych bitów, tworzących informacje, która trafia przez linie RXD do odbiornika. Jeśli nadal nie rozumiesz tych dwóch pojęć spójrz na rysunek poniżej.

Te 1 i 0 w kółku to bity, w których "zapisana" jest informacja. W dalszej części zobaczymy jak w sposób programistyczny przesłać liczbę, która zostanie w drugim urządzeniu wyświetlona.

UART w bascomie

Uart w bascomie można uruchomić za pomocą jednej z komend:

 $baud=9600'można zmienić wartość' 

lub

printbin

Komenda baud umożliwia ustalenie dokładności przesyłu (wartość zależy od utawionego kwarcu). Natomiast printbin (bardziej wiarygodny od komendy "print") umożliwia wysłanie np. liczby.Więc teraz przejdziemy do napisania kompletnego kodu. Na początku zacznijmy od nadajnika.

$regfile = "m8def.dat" 
$crystal = 8000000
$baud = 9600

Dim B As Byte

B = 248

Do

Printbin B
Wait 2
Loop
End

Układ nadajnika wysyła za pośrednictwem UART liczbę 248 co 2 sekundy. Głównym poleceniem, które umożliwiło wysłanie to nic innego jak "PRINTBIN" wraz z "$baud=9600"- dyrektywą kompilatora ustawiającą prędkość transmisji łącza szeregowego. Jeśli już to muszę przestrzec przed tym prostym programie. Niestety czasem może wystąpić sytuacja, gdzie odbiornik źle odczyta informacje i w tym momencie...układ nie działa (jeśli musi przyjąć odpowiednią liczbe).

Następną częścią naszego doświadczenia jest odbiornik. Tu możemy zrobić w naszym doświadczeniu przykład z wyświetlaczem LCD, który pokaże nam jaką liczbę wysłał nadajnik.

$regfile = "m8def.dat" 
$crystal = 8000000
$baud = 9600

Dim B As Byte

Cls

Do

B = Waitkey() 

Lcd B 'wyświetl wartość B


Waitms 500

Cls 'wyczyść LCD

Loop

END

Polecenie "Waitkey" pozwala na odbieranie danych z łącza szeregowego UART. Oba programy muszą być taktowane takim samym kwarcem (w tym przypadku 8MHz).

Niestety nie doświadczeni pewnie będą próbować podłączać mikrokontroler do wejścia RS-232 w komputerze a niestety trzeba wiedzieć że trzeba zastosować konwerter napieć aby transmisja się dokonała.

I²C

Jest to szeregowa dwukierunkowa magistrala służąca do przesyłania danych, między podzespołami. Ten sposób wynaleziony został przez firmę PHILIPS. Ponieważ nazwa I2C jest zastrzeżona wiele firm zmieniało tą nazwę (np. TWI).

I²C do transmisji wykorzystuje dwie dwukierunkowe linie: SDA (linia danych, ang. Serial Data Line) i SCL (linia zegara, ang. Serial Clock Line). Obydwie linie są podciągnięte do źródła zasilania poprzez rezystory podciągające czyli tak zwane pull-up'y. W tej technice przesyłu używa się dodatniej logiki-czyli logiczne 1 odpowiada stanom wysokim (2,3 – 5,5 V), a logiczne 0 stanom niskim. I teraz przyszła chwila na omówienie programowe .

Config Sda = Portx.x

To polecenie konfiguruje linie Sda. Tu mamy możliwość ustawienia, który port będzie służył za linie Sda.

Config Scl = Portx.x

Polecenie te konfiguruje linie Scl. Po znaku "=" wpisujemy nazwę portu, który będzie służył za linie Scl.

I2CSTART

Generuje sygnał startu wymagany przy inicjacji transmisji po magistrali I2C.

I2CSTOP

Generuje sygnał stopu wymagany po zakończeniu transmisji magistralą I2C.

I2CRBYTE

Odbiera jeden bajt z zaadresowanego urządzenia.

I2CWBYTE

Wysyła jeden bajt do określonego urządzenia.

Teraz przejdziemy do doświadczenia. Nadajnik po naciśnięciu przycisku wyśle liczbę, która zostanie wyświetlona w odbiorniku na wyświetlaczu.

$regfile = "m16def.dat"
$crystal = 8000000
Config Sda = Portc.1
Config Scl = Portc.0
config portb=input                          'port b  jako wejścia
      Portb = &B00000000
Do
If Pinb.0 = 1 Then Gosub Wyslij
Loop
End
Wyslij:
I2cstart
I2cwbyte 166
I2cstop
Return

Program wykorzystuje polecenia opisane wyżej. Ciekawą i niestety czasem problemową stroną kodu jest wykorzystanie polecenia "Gosub", które powoduje skok do podprogramu.

To był kod nadajnika.

Teraz przejdziemy do odbiornika.

$regfile = "m16def.dat"
$crystal = 8000000
Config Sda = Portc.1
Config Scl = Portc.0
Dim Dane As Byte
Do

I2cstart
I2crbyte Dane
I2cstop
Lcd Dane , nack
Wait 5
Cls
Loop

Dzięki poleceniu "I2crbyte" mogliśmy odebrać naszą magiczną liczbę 166. Polecenie LCD umożliwiło wyświetlenie zmiennej Dane, która po odebraniu wszystkich "informacji" z linii I2C zachowało liczbę 166 w swojej "pamięci".

Teraz przejdźmy do prostego schematu.

Myślę że odczytanie tego schematu nie sprawi nikomu trudności.

Jeśli coś nie zrozumiałego jest w tym odcinku o transmisjach proszę pisać, chętnie wyjaśnie

//MAŁY EDIT. Kiedy konfigurujemy nasz mikrokontrolerek do pracy z LCD, to w zakładce "chip settings"(patrz rys.dodat.)

RYS.DODAT.

w czerwonym kółku są przyciski do przypisywania portów do odpowiednich wyprowadzeń LCD. Jeśli dobrze skonfigurujemy to nasza magiczna liczba będzie wyświetlana. I oczywiście pamiętajcie o fusebitach.

Źródło:www.wikipedia.pl

[Elektryk0]

Nie SLAVER tylko SLAVE dlatego, że Master oznacza Mistrzowski, Wyrzszy a Slave oznacza Niewolnik co doskonale pasuje do hierarchii SPI. Natomiast Slaver oznacza ślina, ślinić się co trochę tu nie pasuje poza tym w ang. opracowaniach, które czytałem używa się nazwy Slave.

[madik]

Tak, tak slave. dzięki po prostu przez przypadek musiałem dopisać te "R".

[Gość]

Noss - określa czy będzie użyta noga SS (1-tak 2-nie)

2 - To procesor kwantowy?

[madik]

2 - To procesor kwantowy?

Nie, poczciwy AVR

[Nawyk]

chodzi o określenie stanu binarnego 0 lub 1 lub....2?

[madik]

Już dodałem troche materiału o Uart ale to więcej pod względem programu w bascomie. Schematy dodam w najbliższym czasie. Myślę że uda mi się także napisać trochę o I2C.

Jeśli ktoś czegoś nie rozumie to pytajcie sie śmiało.

[Mihau]

Coś mało napisałeś o tym poleceniu Waitkey().

Czy ono zatrzymuje pogram do momentu odebrania transmisji?

Dodatkowo można by zmienić trochę program wyświetlający na LCD liczbę, bo , jeśli dobrze zrozumiałem ideę, teraz po otrzymaniu liczby na pół sekundy wyświetli się liczba a potem na 1,5sek zgaśnie(jeśli waitkey() zatrzymuje program), lub wyświetli się zero(jesli nie zatrzymuje).

[madik]

Polecenie "waitkey" czeka aż przyjdzie jakiś znak, więc można powiedzieć że wstrzymuje cały program, a jeśli już dostanie to pętla idzie po kolei - czyli zostaje wyświetlona informacja na lcd. Jeśli jeszcze coś w tym nie rozumiesz to pytaj śmiało, chętnie pomogę i zrozumiem gimnazjalistę bo sam teraz zaczynam z gimnazjum

[Mihau]

Nie to, że ja nie rozumiem, bo nawet nie próbuję zrozumieć BASCOMa, tylko samo działanie Waitkey() było nie do końca jasne.

[kubusek32]

A ja mam pytanie do I2C. Nie komunikowałem jeszcze dwóch procków ale mam w układzie PCF8574 i przed wysłaniem danych trzeba puścić adres do którego odbiornika mają trafić dane. Chciałbym wiedzieć jak to jest z procesorami gdyby było ich więcej. Czy da się im nadać jakiś adres ??

Druga sprawa to czy linijka

I2crbyte Dane 

nie powinna wyglądać tak

I2crbyte Dane , Nack

[madik]

Tak tak pominąłem chyba najważniejszy punkt

I2crbyte Dane , nack

Parametr NACK występuje, gdy bieżący bajt jest ostatnim z

odczytywanych.

Parametr ACK występuje, gdy bieżący odbierany bajt nie jest

ostatnim.

Co do większej ilości procesorów. Tak każdemu procesorowi typu slave nadajesz unikalny adres programowo.

[kubusek32]

Co do większej ilości procesorów. Tak każdemu procesorowi typu slave nadajesz unikalny adres programowo.

mógłbyś powiedzieć jak to się robi ??

[madik]

Ok postaram się to przybliżyć o ile nic nie stanie na drodze . Pragnę poinformować że kody zostały opublikowane, a ostatni schemat zaraz wrzucam. Jak ktoś ma uwagę, pomysł , czy komentarz niech się dzieli tutaj . Ja powiem tylko że bascom umożliwia wmiarę prostą komunikację ale to właśnie czasem z błędem. Jak ktoś coś testował z tego artykuły niech się podzieli własnymi uwagami.

[kubusek32]

to będzie coś na temat kilku procesorów ??