Юрий Ревич - Занимательная микроэлектроника

В общем и целом все эти нюансы следует иметь в виду, но на практике они почти не доставляют сложностей, за исключением одного момента, который мы еще обсудим в главе 17 : если вам необходим переход в режим энергосбережения, то его объявление останавливает МК немедленно, как только встретится соответствующая команда. Если при этом в регистре данных UART оставался недоотправленный байт, то он так и не будет отправлен. Простыми задержками (например, выполнением пустого цикла) перед остановкой МК с этим явлением бороться неудобно (как мы говорили, нужно выполнить несколько тысяч команд). Лучше всего в таких случаях дождаться момента, когда регистр передатчика вновь окажется пуст (выполнением того же цикла непрерывной проверки UDRE, как в процедуре Out_com), и только тогда переходить к объявлению режима энергосбережения.

Отладка программ с помощью UART

Эти процедуры помогут мне выполнить давнее обещание и рассказать о том, как любую схему превратить в отладочный стенд. Вы просто временно расставляете в нужных местах программы контрольные точки в виде пар операторов:

move temp,RegX

rcall Out_com

Здесь RegX— регистр, значение которого хочется отследить в реальном времени. Если это регистр ввода/вывода, то вместо move надо использовать инструкцию in. Подсоединив схему к компьютеру (см. главу 18 ), вы будете получать на ПК значения требуемого регистра при каждом прохождении программой этой контрольной точки. Иногда это может нарушить нормальную работу программы, как мы говорили ранее, но даже с учетом этого обстоятельства такой способ много нагляднее, быстрее и дешевле, чем использование дорогих отладочных модулей в совокупности с AVR Studio.

Если вы исследуете программу, в которой работа с UART не предусмотрена, то ничего не стоит вставить его инициализацию туда временно, и также временно вывести проводочками выводы RxD и TxD на небольшой отладочный стендик, состоящий из одного-единственного преобразователя уровней UART/RS-232. Единственное неудобство — при перестановке контрольных точек программу придется каждый раз перекомпилировать и заново записывать ее в МК, но это все равно потребуется при ее правке. По этим причинам я стараюсь иметь компьютеры с двумя COM-портами: к одному из них подключается программатор, к другому — выход схемы. Если у вас есть редактор текста, позволяющий запускать компиляцию прямо из него, как описывалось в главе 13 , то процесс отладки микропрограммы становится не сложнее, чем работа в среде Turbo Pascal, Delphi или Visual Basic. Правда, многое еще зависит от удобства программы, которая принимает данные в ПК. Этот вопрос мы также обсудим в главе 18 .

Научившись таким образом принимать и передавать данные через UART, мы можем внести изменения в нашу программу измерителя с тем, чтобы загружать коэффициенты в EEPROM без перепрограммирования системы. Для начала придется изменить схему самого измерителя, добавив к ней модуль преобразователя UART/RS-232, который будет подсоединяться к выводам 14 (RxD) и 15 (TxD) контроллера ATmega8535 (см. рис. 15.2). Саму схему мы рисовать пока не будем, различные варианты ее построения мы подробно обсудим в главе 18 .

Инициализацию UART удобно производить в той же секции начальной загрузки, например, сразу после инициализации таймеров. Вставьте туда фрагмент задания скорости и режима, приведенный ранее (естественно, в варианте для семейства Mega, но с коэффициентом 25, а не 103, как в примере, т. к. у нас кварц 4 МГц), потом процедуры Out_comи In_com(например, в начало текста, сразу после векторов прерываний), а затем вместо пустого цикла в конце программы впишите следующий код:

Gcykle:

cpi temp,0xE0 ;записать коэффициенты + 8 байт

breq ргос_Е0

cpi temp,0хЕ2 ;читать коэффициенты 8 байт

breq ргос_Е2

rjmp Gcykle

Работает этот кусок программы так, как описано ранее: программа в основном непрерывно опрашивает бит RXC, «отвлекаясь» только на выполнение настоящего прерывания (Timer 0 в данном случае, см. главу 15 ). И только если через UART был принят какой-то байт (он окажется в temp), программа переходит к его последовательной проверке на одно из заданных значений.

Заметки на полях

В оформлении процедуры заложен один потенциальный баг: между выполнением приема байта (процедура in_com) и его анализом ( cpi temp…) может «вклиниться» прерывание, и содержимое temp будет, скорее всего, испорчено. Чтобы избежать этой ошибки, можно поступить двояко: либо запретить на время все прерывания (по крайней мере, пока идет анализ), либо каждый обработчик прерывания начинать с команды push tempи заканчивать командой pop temp(что в больших программах может быть довольно сложно осуществить на практике). Между тем, учитывая относительную редкость обращения через UART, вероятность такого совпадения чрезвычайно мала (в данном случае ее можно оценить, как отношение среднего времени выполнения цикла анализа к промежутку между прерываниями Timer 0, что составит величину порядка 0,1 % — один шанс из 1000). И за все время работы по подобной схеме автор ни разу не получил такого сбоя. Потому я не стал усложнять программу, но, строго говоря, это неправильно, и грамотный преподаватель программирования обязательно сделал бы замечание. Чтобы соблюсти все правила, можно, например, в процедуру in_comвставить команду запрещения прерываний cliсразу по выходу из цикла опроса (перед оператором out udr, temp), а команду разрешения прерываний sei— в текст основной программы сразу после метки Gcykle. Только в этом случае следует помнить, что использование процедуры in_com(например, для отладки) всегда должно сопровождаться командой sei, иначе МК просто «сдохнет» в какой-то момент (зависнет). Кроме того, прерывания будут тогда запрещены и при выполнении команд, поступающих с компьютера, а это в общем случае не всегда желательно. Чтобы освободить себя от подобных размышлений, я и отказался от этой возможности. В крайнем случае команда с компьютера пропадет, ничего страшного — то же самое может быть при простом сбое обмена. Тем не менее помнить о том, что подобные баги возможны, следует всегда, в других случаях это может оказаться очень критичным.

В данном случае мы договариваемся, что значение $Е0 означает команду на перезапись коэффициентов в памяти, а значение $Е2 — чтение ранее записанных значений. Естественно, в первом случае программа обязана ожидать «сверху» дополнительно еще 8 байт значений, а во втором — наоборот, прочесть записанные в EEPROM коэффициенты и выдать их «наверх». Если же принятый байт не равен ни одной из этих величин, то программа спокойно возвращается по метке Gcykleи продолжает опрос бита RXCдо следующего отправленного ей байта.