Difference between revisions of "AVR Embedded Tutorial - UART/de"
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− | {{ | + | {{LanguageBar}} |
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− | == | + | =UART Polling= |
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+ | ==ATmega328p (Arduino uno/nano)== | ||
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Für die serielle Ausgabe wird ein Terminal mit folgenden Einstellungen gebraucht: | Für die serielle Ausgabe wird ein Terminal mit folgenden Einstellungen gebraucht: | ||
+ | |||
{| class="wikitable" | {| class="wikitable" | ||
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|} | |} | ||
− | Beim Betätigen von | + | Beim Betätigen von {{keypress|Space}} im Terminal-Programm, sollte ein "Hello World !" zurück kommen. |
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+ | ===Konstanten für Inizialisierung=== | ||
− | <syntaxhighlight lang="pascal"> | + | <syntaxhighlight lang="pascal"> |
const | const | ||
CPU_Clock = 16000000; // Taktfrequenz Arduino, default 16MHz. | CPU_Clock = 16000000; // Taktfrequenz Arduino, default 16MHz. | ||
Baud = 9600; // Baudrate | Baud = 9600; // Baudrate | ||
Teiler = CPU_Clock div (16 * Baud) - 1; | Teiler = CPU_Clock div (16 * Baud) - 1; | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | '''Hinweis:''' Wen den der CPU-Clock zu klein ist in die Baudrate zu hoch, gibt es Übertragungsfehler. Beispiel: Clock '''1MHz''', Baud '''9600''' geht nicht. Aber '''1MHz''' und Baud '''1200''' gehen. | ||
+ | |||
+ | ===Inizialisieren=== | ||
+ | |||
+ | Die UART-Schnittstelle konfigurierieren. | ||
+ | |||
+ | <syntaxhighlight lang="pascal"> | ||
procedure UARTInit; | procedure UARTInit; | ||
begin | begin | ||
− | UBRR0 := Teiler; | + | UBRR0 := Teiler; // Baud |
− | UCSR0A := | + | UCSR0A := 0 // Normale Geschwindigkeit |
− | UCSR0B := (1 shl TXEN0) or (1 shl RXEN0); | + | UCSR0B := (1 shl TXEN0) or (1 shl RXEN0); // Empfangen und Senden |
− | UCSR0C := (%011 shl UCSZ0); | + | UCSR0C := (%011 shl UCSZ0); // 8-Bit Übertragung, 1 Stop-Bits. |
end; | end; | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | |||
+ | ===Zeichen empfangen=== | ||
− | + | <syntaxhighlight lang="pascal"> | |
+ | function UARTReadChar: char; | ||
begin | begin | ||
− | while UCSR0A and (1 shl | + | while UCSR0A and (1 shl RXC0) = 0 do; // Warten, bis Zeichen ankommt. |
− | + | Result := char(UDR0); // Zeichen einlesen. | |
− | |||
end; | end; | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
− | + | ===Zeichen senden=== | |
+ | |||
+ | <syntaxhighlight lang="pascal"> | ||
+ | procedure UARTSendChar(c: char); | ||
begin | begin | ||
− | while UCSR0A and (1 shl | + | while UCSR0A and (1 shl UDRE0) = 0 do; // Warten, bis letztes Zeichen gesendet. |
− | + | UDR0 := byte(c); // Zeichen senden. | |
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end; | end; | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | |||
+ | ===String senden=== | ||
+ | <syntaxhighlight lang="pascal"> | ||
procedure UARTSendString(s: ShortString); | procedure UARTSendString(s: ShortString); | ||
var | var | ||
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begin | begin | ||
for i := 1 to length(s) do begin | for i := 1 to length(s) do begin | ||
− | UARTSendChar(s[i]); | + | UARTSendChar(s[i]); // Zeichen einzeln senden. |
end; | end; | ||
end; | end; | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | ===Hauptschleife=== | ||
+ | |||
+ | Hier wird gewartet, bis {{keypress|Space}} ankommt, anschliessend wir "Hello World !" gesendet. | ||
+ | |||
+ | <syntaxhighlight lang="pascal">program Project1; | ||
begin | begin | ||
UARTInit; | UARTInit; | ||
repeat | repeat | ||
− | if UARTReadChar = #32 then begin // space | + | if UARTReadChar = #32 then begin // #32 = space |
UARTSendString('Hello World !'#13#10); | UARTSendString('Hello World !'#13#10); | ||
end; | end; | ||
until 1 = 2; | until 1 = 2; | ||
− | end.</syntaxhighlight> | + | end. |
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | |||
+ | ==ATtiny2313== | ||
− | |||
Beim ATtiny2313 haben die Register eine andere Bezeichnung als beim ATmega328p. | Beim ATtiny2313 haben die Register eine andere Bezeichnung als beim ATmega328p. | ||
+ | |||
* Die '''0''' entfällt in der Bezeichnung. | * Die '''0''' entfällt in der Bezeichnung. | ||
* '''UBRR0''' muss man in '''UBRRH''' und '''UBRRL''' zerlegen. | * '''UBRR0''' muss man in '''UBRRH''' und '''UBRRL''' zerlegen. | ||
+ | |||
Das sieht dann so aus: | Das sieht dann so aus: | ||
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UCSRC := (%011 shl UCSZ); | UCSRC := (%011 shl UCSZ); | ||
</syntaxhighlight> | </syntaxhighlight> | ||
+ | |||
(Der Code wurde nicht getestet) | (Der Code wurde nicht getestet) | ||
− | + | =Interrupt= | |
+ | |||
Beim Polling kann es passieren, das Zeichen verschluckt werden, dies passiert, wen ein Zeichen ankommt und man dieses nicht abholt. Aus diesem Grund empfiehlt es sich, den Zeichenempfang Interrupt gesteuert zum machen. | Beim Polling kann es passieren, das Zeichen verschluckt werden, dies passiert, wen ein Zeichen ankommt und man dieses nicht abholt. Aus diesem Grund empfiehlt es sich, den Zeichenempfang Interrupt gesteuert zum machen. | ||
+ | |||
+ | Bei höheren Baudraten, ist dies zwingend. | ||
+ | |||
+ | Es wir ein einfacher Ringpuffer mit 16 Zeichen verwendet. | ||
+ | |||
+ | Die Beispiele zeigen dies anhand eines ATmega328p (Arduino uno/nano). | ||
+ | |||
+ | ==Empfangspuffer== | ||
===Deklaration=== | ===Deklaration=== | ||
+ | |||
Zeichenbuffer deklarieren, hier wir ein Puffer von 16 Zeichen angelegt. | Zeichenbuffer deklarieren, hier wir ein Puffer von 16 Zeichen angelegt. | ||
+ | |||
<syntaxhighlight lang="pascal"> | <syntaxhighlight lang="pascal"> | ||
const | const | ||
− | Crxlen = 16; | + | Crxlen = 16; // Puffergrösse |
var | var | ||
− | + | RXBuf: array[0..Crxlen - 1] of byte; | |
− | + | RXread: byte = 0; | |
− | + | RXwrite: byte = 0; | |
</syntaxhighlight> | </syntaxhighlight> | ||
===Inzialisieren=== | ===Inzialisieren=== | ||
+ | |||
Dies ist ähnlich des Polling verfahren, der Unterschied, man teilt mit '''RXCIE0''' mit, das beim Zeichenempfang ein Interrupt ausgelöst wird. | Dies ist ähnlich des Polling verfahren, der Unterschied, man teilt mit '''RXCIE0''' mit, das beim Zeichenempfang ein Interrupt ausgelöst wird. | ||
+ | |||
<syntaxhighlight lang="pascal"> | <syntaxhighlight lang="pascal"> | ||
procedure UARTInit; | procedure UARTInit; | ||
begin | begin | ||
− | UBRR0 := teiler; | + | UBRR0 := teiler; |
UCSR0A := (0 shl U2X0); | UCSR0A := (0 shl U2X0); | ||
Line 109: | Line 154: | ||
===Interrupt=== | ===Interrupt=== | ||
+ | |||
Bei auslösen des Interrupts, wird das Zeichen vom UART in Zeichenbuffer kopiert. | Bei auslösen des Interrupts, wird das Zeichen vom UART in Zeichenbuffer kopiert. | ||
Line 114: | Line 160: | ||
procedure UART_RX_Empfang; public Name 'USART__RX_ISR'; interrupt; | procedure UART_RX_Empfang; public Name 'USART__RX_ISR'; interrupt; | ||
var | var | ||
− | + | b: byte; | |
begin | begin | ||
− | + | ||
− | if | + | // Zeichen einlesen |
− | RxBuf[rxwrite] := | + | b := UDR0; |
− | Inc( | + | |
− | if | + | // Zeichen in Puffer schreiben. |
− | + | if b <> 0 then begin | |
+ | RxBuf[rxwrite] := b; | ||
+ | Inc(RXwrite); | ||
+ | if RXwrite >= Crxlen then begin | ||
+ | RXwrite := 0; | ||
end; | end; | ||
end; | end; | ||
Line 128: | Line 178: | ||
===Hauptschleife=== | ===Hauptschleife=== | ||
+ | |||
In der Hauptschleife wird geprüft, ob sich etwas im Empfangspuffer, wen ja, wird ein Zeichen davon ausgelesen. | In der Hauptschleife wird geprüft, ob sich etwas im Empfangspuffer, wen ja, wird ein Zeichen davon ausgelesen. | ||
In diesem Beispiel werden, die empfangenen Zeichen in Grossbuchstaben umgewandelt und anschiessend wieder ausgegeben. | In diesem Beispiel werden, die empfangenen Zeichen in Grossbuchstaben umgewandelt und anschiessend wieder ausgegeben. | ||
Line 133: | Line 184: | ||
<syntaxhighlight lang="pascal"> | <syntaxhighlight lang="pascal"> | ||
begin | begin | ||
− | // UART inizialisieren, die Interrupt gesteuert. | + | // UART inizialisieren, die Interrupt gesteuert ist. |
UARTInit; | UARTInit; | ||
Line 141: | Line 192: | ||
// Hauptschleife. | // Hauptschleife. | ||
repeat | repeat | ||
− | + | ||
− | while | + | // Ist ein Zeichen im Puffer ? |
− | ch := | + | while RXwrite <> rxread do begin |
− | Inc( | + | |
− | if | + | // Interrupt sperren. |
− | + | asm cli end; | |
+ | |||
+ | // Zeichen aus Puffer lesen | ||
+ | ch := RXBuf[rxread]; | ||
+ | Inc(RXread); | ||
+ | if RXread >= Crxlen then begin | ||
+ | RXread := 0; | ||
end; | end; | ||
+ | |||
+ | // Interrupt aktivieren. | ||
+ | asm sei end; | ||
+ | |||
+ | // Wen kleiner Buchstaben, diesen in einen grossen umwandeln. | ||
if ch in [$61..$7A] then begin | if ch in [$61..$7A] then begin | ||
Dec(ch, 32); | Dec(ch, 32); | ||
end; | end; | ||
+ | |||
+ | // Zeichen ausgeben. | ||
UARTSendChar(char(ch)); | UARTSendChar(char(ch)); | ||
end; | end; | ||
− | |||
until 1 = 2; | until 1 = 2; | ||
end. | end. | ||
</syntaxhighlight> | </syntaxhighlight> | ||
+ | ==Sendepuffer== | ||
+ | |||
+ | ===Deklaration=== | ||
+ | |||
+ | Sendepuffer deklarieren, hier wir ein Puffer von 16 Zeichen angelegt. | ||
+ | |||
+ | <syntaxhighlight lang="pascal"> | ||
+ | const | ||
+ | CTXlen = 16; // Puffergrösse | ||
+ | var | ||
+ | TXBuf: array[0..CTXlen - 1] of byte; | ||
+ | TXread: byte = 0; | ||
+ | TXwrite: byte = 0; | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | |||
+ | ===Inzialisieren=== | ||
+ | |||
+ | Dies ist ähnlich des Empfangsbuffer verfahren, wichtig dabei, die Interrupt-Funktion darf noch '''nicht''' aktiviert werden, da es am Anfang noch nichts zu senden gibt. | ||
+ | |||
+ | <syntaxhighlight lang="pascal"> | ||
+ | procedure UARTInit; | ||
+ | begin | ||
+ | UBRR0 := teiler; | ||
+ | |||
+ | UCSR0A := (0 shl U2X0); | ||
+ | UCSR0B := (1 shl TXEN0) or (1 shl RXEN0); | ||
+ | UCSR0C := %011 shl UCSZ0; | ||
+ | end; | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | |||
+ | ===Interrupt=== | ||
+ | |||
+ | Der Interrupts, wird ausgelöst, sobald das Zeichen im UART gesendet wurde. | ||
+ | |||
+ | Sobald der Ringpuffer leer ist, wird die Interrupt-Funktion wider deaktiviert. | ||
+ | |||
+ | Die Abfrage von '''UDRE0''' wird hier nicht gebraucht, da der Interrupt nur ausgelöst wird, wen der Puffer leer ist. | ||
+ | |||
+ | <syntaxhighlight lang="pascal"> | ||
+ | procedure UART_UDRE_Senden; public Name 'USART__UDRE_ISR'; interrupt; | ||
+ | begin | ||
+ | // Zeichen Senden. | ||
+ | UDR0 := TXBuf[TXread]; | ||
+ | |||
+ | // Ringpuffer verschieben. | ||
+ | Inc(TXread); | ||
+ | |||
+ | // Wen Zeiger am Ende, wieder von vorn beginnen. | ||
+ | if TXread >= CTXlen then begin | ||
+ | TXread := 0; | ||
+ | end; | ||
+ | |||
+ | // Ist Ringpuffer leer, kein Interrupt mehr nötig- | ||
+ | if TXread = TXwrite then begin | ||
+ | UCSR0B := UCSR0B and not (1 shl UDRIE0); | ||
+ | end; | ||
+ | end; | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | |||
+ | ===String senden=== | ||
+ | |||
+ | Sobald sich etwas im Rindpuffer befindet, wird der Interrupt weder aktiviert. | ||
+ | |||
+ | <syntaxhighlight lang="pascal"> | ||
+ | procedure UARTSendString(s: ShortString); | ||
+ | var | ||
+ | i: byte; | ||
+ | begin | ||
+ | |||
+ | // Ringpuffer mit Daten befüllen, | ||
+ | for i := 1 to Length(s) do begin | ||
+ | TXBuf[TXwrite] := byte(s[i]); | ||
+ | Inc(TXwrite); | ||
+ | if TXwrite >= CTXlen then begin | ||
+ | TXwrite := 0; | ||
+ | end; | ||
+ | end; | ||
+ | |||
+ | // Sende Interrupt aktivieren. | ||
+ | UCSR0B := UCSR0B or (1 shl UDRIE0); | ||
+ | end; | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | |||
+ | ===Hauptschleife=== | ||
+ | |||
+ | Der String wird extra ein wenig koatisch ausgegeben, dies sollte zeigen, das die Ausgabe im Hintergrund abläuft. | ||
+ | Im Beispiel, blinkt sogar eine LED während der Ausgabe. | ||
+ | |||
+ | <syntaxhighlight lang="pascal"> | ||
+ | var | ||
+ | z: byte; | ||
+ | s: ShortString; | ||
+ | begin | ||
+ | DDRB := DDRB or (1 shl 5); | ||
+ | // UART inizialisieren, die Interrupt gesteuert. | ||
+ | UARTInit; | ||
+ | |||
+ | // Interrupt aktivieren. | ||
+ | asm Sei end; | ||
+ | |||
+ | // Hauptschleife. | ||
+ | repeat | ||
+ | UARTSendString('Hello World'); | ||
+ | UARTSendString(' !'#13#10); | ||
+ | |||
+ | PORTB := PORTB or (1 shl 5); | ||
+ | mysleep(sl); | ||
+ | |||
+ | Str(z: 3, s); | ||
+ | UARTSendString(s + '. '); | ||
+ | Inc(z); | ||
+ | |||
+ | PORTB := PORTB and not (1 shl 5); | ||
+ | mysleep(sl); | ||
+ | |||
+ | until 1 = 2; | ||
+ | end. | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | |||
+ | = Software - UART / UART - Emulation = | ||
+ | |||
+ | Es ist auch möglich eine UART-Schnittstelle per Software zu emulieren. | ||
+ | |||
+ | Dies ist praktisch, wen man einen AVR hat, welcher keinen/zuwenig Hardware-UART hat. | ||
+ | |||
+ | '''Hinweis:''' Dieser Code funktioniert nur mit '''16MHz''' CPU-Takt und '''9600Baud'''. Einfach '''Baud''' und '''CPU_Clock''' anzupassen reicht nicht, weil die Formel noch einen Fehler hat. | ||
+ | |||
+ | '''Wichtig:''' Während der Übertragung, müssen Interrupts gesperrt werden. | ||
+ | |||
+ | Gleichzeigtes lesen und schreiben funktioniert nicht, da kein Puffer vorhanden ist. | ||
+ | |||
+ | Im Idealfall ist dies gut verwendbar, um Fehler auf ein UART-Terminal auszugeben. | ||
+ | |||
+ | == Konstanten == | ||
+ | |||
+ | In diesem Beispiele werden die Pin 2 & 3 von PortD verwendet. | ||
+ | |||
+ | <syntaxhighlight lang="pascal"> | ||
+ | const | ||
+ | CPU_Clock = 16000000; // Taktfrequenz Arduino, default 16MHz. | ||
+ | Baud = 9600; // Baudrate | ||
+ | |||
+ | TXpin = (1 shl 3); // Pin 3 ( Empfangen ) | ||
+ | RXpin = (1 shl 2); // Pin 2 ( Senden ) | ||
+ | |||
+ | SoftTeiler = CPU_Clock div (Baud * 22); // Bitzeitzähler | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | |||
+ | Den Empfangs-Pin auf Input stellen. | ||
+ | |||
+ | <syntaxhighlight lang="pascal"> | ||
+ | begin | ||
+ | DDRD := DDRD or TXpin; | ||
+ | ... | ||
+ | // Loop | ||
+ | ... | ||
+ | end. | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | |||
+ | '''Hinweis:''' Will man die gleichen Pins wie bei der Hardware-UART verwenden, muss beim Arduino der Pin '''0 '''& '''1''' frei gegeben werden. | ||
+ | |||
+ | <syntaxhighlight lang="pascal"> | ||
+ | begin | ||
+ | UCSR0B := 0; // Blockierter Pin 0 & 1 frei geben | ||
+ | ... | ||
+ | // Loop | ||
+ | ... | ||
+ | end. | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | |||
+ | == Zeichen senden == | ||
+ | |||
+ | <syntaxhighlight lang="pascal"> | ||
+ | procedure UARTSoftSendByte(c: byte); | ||
+ | var | ||
+ | i, Data: int16; | ||
+ | j: Int8; | ||
+ | begin | ||
+ | asm Cli end; // Interrupt sperren | ||
+ | Data := (c shl 1) or $FE00; | ||
+ | for j := 0 to 9 do begin // Bit ausgeben, inklusiv Stop-Bits. | ||
+ | if (Data and 1) = 1 then | ||
+ | PORTD := PORTD or TXpin; // HIGH | ||
+ | else | ||
+ | PORTD := PORTD and not TXpin; // LOW | ||
+ | Data := Data shr 1; | ||
+ | for i := 0 to SoftTeiler do; // Ein Takt Pause | ||
+ | end; | ||
+ | asm Sei end; // Interrupt erlauben | ||
+ | end; | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | |||
+ | == Zeichen empfangen == | ||
+ | |||
+ | '''Hinweis:''' Wen kein Zeichen im Empfang kommt, hängt die Schleife im Endlosen. | ||
+ | |||
+ | <syntaxhighlight lang="pascal"> | ||
+ | function UARTSoftReadByte: byte; | ||
+ | var | ||
+ | i: Int16; | ||
+ | j: Int8; | ||
+ | begin | ||
+ | asm Cli end; // Interrupt sperren | ||
+ | Result := 0; | ||
+ | while PIND and RXpin > 0 do; // Warten bis erste fallende Flanke | ||
+ | for i := 0 to SoftTeiler div 2 do; // Ein halber Takt Pause | ||
+ | for j := 0 to 7 do begin | ||
+ | for i := 0 to SoftTeiler do; // Ein Takt Pause | ||
+ | Result := Result shr 1; | ||
+ | if PIND and RXpin <> 0 then | ||
+ | Inc(Result, $80); | ||
+ | end; | ||
+ | for i := 0 to SoftTeiler; // Ein Takt Pause | ||
+ | asm Sei end; // Interrupt erlauben | ||
+ | end; | ||
+ | </syntaxhighlight> | ||
+ | |||
+ | |||
+ | = Siehe auch = | ||
+ | * Übersichtseite [[AVR Embedded Tutorial/de|AVR Embedded Tutorial]] | ||
+ | Autor: [[User:Mathias|Mathias]] | ||
− | [[Category:AVR]] {{AutoCategory}} | + | [[Category:AVR/de]] |
+ | [[Category:Arduino/de]] | ||
+ | [[Category:Embedded/de]] | ||
+ | [[Category:Tutorials/de]] | ||
+ | {{AutoCategory}} |
Revision as of 08:40, 25 January 2020
│ Deutsch (de) │ English (en) │
UART Polling
ATmega328p (Arduino uno/nano)
Für die serielle Ausgabe wird ein Terminal mit folgenden Einstellungen gebraucht:
Baud Rate | 9600 |
Bits | 8 |
Stopbits | 1 |
Parity | none |
Beim Betätigen von Space im Terminal-Programm, sollte ein "Hello World !" zurück kommen.
Konstanten für Inizialisierung
const
CPU_Clock = 16000000; // Taktfrequenz Arduino, default 16MHz.
Baud = 9600; // Baudrate
Teiler = CPU_Clock div (16 * Baud) - 1;
Hinweis: Wen den der CPU-Clock zu klein ist in die Baudrate zu hoch, gibt es Übertragungsfehler. Beispiel: Clock 1MHz, Baud 9600 geht nicht. Aber 1MHz und Baud 1200 gehen.
Inizialisieren
Die UART-Schnittstelle konfigurierieren.
procedure UARTInit;
begin
UBRR0 := Teiler; // Baud
UCSR0A := 0 // Normale Geschwindigkeit
UCSR0B := (1 shl TXEN0) or (1 shl RXEN0); // Empfangen und Senden
UCSR0C := (%011 shl UCSZ0); // 8-Bit Übertragung, 1 Stop-Bits.
end;
Zeichen empfangen
function UARTReadChar: char;
begin
while UCSR0A and (1 shl RXC0) = 0 do; // Warten, bis Zeichen ankommt.
Result := char(UDR0); // Zeichen einlesen.
end;
Zeichen senden
procedure UARTSendChar(c: char);
begin
while UCSR0A and (1 shl UDRE0) = 0 do; // Warten, bis letztes Zeichen gesendet.
UDR0 := byte(c); // Zeichen senden.
end;
String senden
procedure UARTSendString(s: ShortString);
var
i: integer;
begin
for i := 1 to length(s) do begin
UARTSendChar(s[i]); // Zeichen einzeln senden.
end;
end;
Hauptschleife
Hier wird gewartet, bis Space ankommt, anschliessend wir "Hello World !" gesendet.
program Project1;
begin
UARTInit;
repeat
if UARTReadChar = #32 then begin // #32 = space
UARTSendString('Hello World !'#13#10);
end;
until 1 = 2;
end.
ATtiny2313
Beim ATtiny2313 haben die Register eine andere Bezeichnung als beim ATmega328p.
- Die 0 entfällt in der Bezeichnung.
- UBRR0 muss man in UBRRH und UBRRL zerlegen.
Das sieht dann so aus:
UBRRH := Teiler shr 8;
UBRRL := Byte(Teiler);
UCSRB := (1 shl TXEN) or (1 shl RXEN);
UCSRC := (%011 shl UCSZ);
(Der Code wurde nicht getestet)
Interrupt
Beim Polling kann es passieren, das Zeichen verschluckt werden, dies passiert, wen ein Zeichen ankommt und man dieses nicht abholt. Aus diesem Grund empfiehlt es sich, den Zeichenempfang Interrupt gesteuert zum machen.
Bei höheren Baudraten, ist dies zwingend.
Es wir ein einfacher Ringpuffer mit 16 Zeichen verwendet.
Die Beispiele zeigen dies anhand eines ATmega328p (Arduino uno/nano).
Empfangspuffer
Deklaration
Zeichenbuffer deklarieren, hier wir ein Puffer von 16 Zeichen angelegt.
const
Crxlen = 16; // Puffergrösse
var
RXBuf: array[0..Crxlen - 1] of byte;
RXread: byte = 0;
RXwrite: byte = 0;
Inzialisieren
Dies ist ähnlich des Polling verfahren, der Unterschied, man teilt mit RXCIE0 mit, das beim Zeichenempfang ein Interrupt ausgelöst wird.
procedure UARTInit;
begin
UBRR0 := teiler;
UCSR0A := (0 shl U2X0);
UCSR0B := (1 shl TXEN0) or (1 shl RXEN0) or (1 shl RXCIE0);
UCSR0C := %011 shl UCSZ0;
end;
Interrupt
Bei auslösen des Interrupts, wird das Zeichen vom UART in Zeichenbuffer kopiert.
procedure UART_RX_Empfang; public Name 'USART__RX_ISR'; interrupt;
var
b: byte;
begin
// Zeichen einlesen
b := UDR0;
// Zeichen in Puffer schreiben.
if b <> 0 then begin
RxBuf[rxwrite] := b;
Inc(RXwrite);
if RXwrite >= Crxlen then begin
RXwrite := 0;
end;
end;
end;
Hauptschleife
In der Hauptschleife wird geprüft, ob sich etwas im Empfangspuffer, wen ja, wird ein Zeichen davon ausgelesen. In diesem Beispiel werden, die empfangenen Zeichen in Grossbuchstaben umgewandelt und anschiessend wieder ausgegeben.
begin
// UART inizialisieren, die Interrupt gesteuert ist.
UARTInit;
// Interrupt aktivieren.
asm sei end;
// Hauptschleife.
repeat
// Ist ein Zeichen im Puffer ?
while RXwrite <> rxread do begin
// Interrupt sperren.
asm cli end;
// Zeichen aus Puffer lesen
ch := RXBuf[rxread];
Inc(RXread);
if RXread >= Crxlen then begin
RXread := 0;
end;
// Interrupt aktivieren.
asm sei end;
// Wen kleiner Buchstaben, diesen in einen grossen umwandeln.
if ch in [$61..$7A] then begin
Dec(ch, 32);
end;
// Zeichen ausgeben.
UARTSendChar(char(ch));
end;
until 1 = 2;
end.
Sendepuffer
Deklaration
Sendepuffer deklarieren, hier wir ein Puffer von 16 Zeichen angelegt.
const
CTXlen = 16; // Puffergrösse
var
TXBuf: array[0..CTXlen - 1] of byte;
TXread: byte = 0;
TXwrite: byte = 0;
Inzialisieren
Dies ist ähnlich des Empfangsbuffer verfahren, wichtig dabei, die Interrupt-Funktion darf noch nicht aktiviert werden, da es am Anfang noch nichts zu senden gibt.
procedure UARTInit;
begin
UBRR0 := teiler;
UCSR0A := (0 shl U2X0);
UCSR0B := (1 shl TXEN0) or (1 shl RXEN0);
UCSR0C := %011 shl UCSZ0;
end;
Interrupt
Der Interrupts, wird ausgelöst, sobald das Zeichen im UART gesendet wurde.
Sobald der Ringpuffer leer ist, wird die Interrupt-Funktion wider deaktiviert.
Die Abfrage von UDRE0 wird hier nicht gebraucht, da der Interrupt nur ausgelöst wird, wen der Puffer leer ist.
procedure UART_UDRE_Senden; public Name 'USART__UDRE_ISR'; interrupt;
begin
// Zeichen Senden.
UDR0 := TXBuf[TXread];
// Ringpuffer verschieben.
Inc(TXread);
// Wen Zeiger am Ende, wieder von vorn beginnen.
if TXread >= CTXlen then begin
TXread := 0;
end;
// Ist Ringpuffer leer, kein Interrupt mehr nötig-
if TXread = TXwrite then begin
UCSR0B := UCSR0B and not (1 shl UDRIE0);
end;
end;
String senden
Sobald sich etwas im Rindpuffer befindet, wird der Interrupt weder aktiviert.
procedure UARTSendString(s: ShortString);
var
i: byte;
begin
// Ringpuffer mit Daten befüllen,
for i := 1 to Length(s) do begin
TXBuf[TXwrite] := byte(s[i]);
Inc(TXwrite);
if TXwrite >= CTXlen then begin
TXwrite := 0;
end;
end;
// Sende Interrupt aktivieren.
UCSR0B := UCSR0B or (1 shl UDRIE0);
end;
Hauptschleife
Der String wird extra ein wenig koatisch ausgegeben, dies sollte zeigen, das die Ausgabe im Hintergrund abläuft. Im Beispiel, blinkt sogar eine LED während der Ausgabe.
var
z: byte;
s: ShortString;
begin
DDRB := DDRB or (1 shl 5);
// UART inizialisieren, die Interrupt gesteuert.
UARTInit;
// Interrupt aktivieren.
asm Sei end;
// Hauptschleife.
repeat
UARTSendString('Hello World');
UARTSendString(' !'#13#10);
PORTB := PORTB or (1 shl 5);
mysleep(sl);
Str(z: 3, s);
UARTSendString(s + '. ');
Inc(z);
PORTB := PORTB and not (1 shl 5);
mysleep(sl);
until 1 = 2;
end.
Software - UART / UART - Emulation
Es ist auch möglich eine UART-Schnittstelle per Software zu emulieren.
Dies ist praktisch, wen man einen AVR hat, welcher keinen/zuwenig Hardware-UART hat.
Hinweis: Dieser Code funktioniert nur mit 16MHz CPU-Takt und 9600Baud. Einfach Baud und CPU_Clock anzupassen reicht nicht, weil die Formel noch einen Fehler hat.
Wichtig: Während der Übertragung, müssen Interrupts gesperrt werden.
Gleichzeigtes lesen und schreiben funktioniert nicht, da kein Puffer vorhanden ist.
Im Idealfall ist dies gut verwendbar, um Fehler auf ein UART-Terminal auszugeben.
Konstanten
In diesem Beispiele werden die Pin 2 & 3 von PortD verwendet.
const
CPU_Clock = 16000000; // Taktfrequenz Arduino, default 16MHz.
Baud = 9600; // Baudrate
TXpin = (1 shl 3); // Pin 3 ( Empfangen )
RXpin = (1 shl 2); // Pin 2 ( Senden )
SoftTeiler = CPU_Clock div (Baud * 22); // Bitzeitzähler
Den Empfangs-Pin auf Input stellen.
begin
DDRD := DDRD or TXpin;
...
// Loop
...
end.
Hinweis: Will man die gleichen Pins wie bei der Hardware-UART verwenden, muss beim Arduino der Pin 0 & 1 frei gegeben werden.
begin
UCSR0B := 0; // Blockierter Pin 0 & 1 frei geben
...
// Loop
...
end.
Zeichen senden
procedure UARTSoftSendByte(c: byte);
var
i, Data: int16;
j: Int8;
begin
asm Cli end; // Interrupt sperren
Data := (c shl 1) or $FE00;
for j := 0 to 9 do begin // Bit ausgeben, inklusiv Stop-Bits.
if (Data and 1) = 1 then
PORTD := PORTD or TXpin; // HIGH
else
PORTD := PORTD and not TXpin; // LOW
Data := Data shr 1;
for i := 0 to SoftTeiler do; // Ein Takt Pause
end;
asm Sei end; // Interrupt erlauben
end;
Zeichen empfangen
Hinweis: Wen kein Zeichen im Empfang kommt, hängt die Schleife im Endlosen.
function UARTSoftReadByte: byte;
var
i: Int16;
j: Int8;
begin
asm Cli end; // Interrupt sperren
Result := 0;
while PIND and RXpin > 0 do; // Warten bis erste fallende Flanke
for i := 0 to SoftTeiler div 2 do; // Ein halber Takt Pause
for j := 0 to 7 do begin
for i := 0 to SoftTeiler do; // Ein Takt Pause
Result := Result shr 1;
if PIND and RXpin <> 0 then
Inc(Result, $80);
end;
for i := 0 to SoftTeiler; // Ein Takt Pause
asm Sei end; // Interrupt erlauben
end;
Siehe auch
- Übersichtseite AVR Embedded Tutorial
Autor: Mathias