Глава 14

приведено на рис. 134. Ограничения на используемые комбинации бит этого регистра связаны с тем, что некоторые из 16 возможных комбинаций бит PCFG3 – PCFG0 могут установить недопустимые для контроллера TTF 5.0 режимы АЦП

(рис. 133):

-напряжения, которые поступают на контакты RA2, RA3 далее могут использоваться как ОПОРНОЕ напряжение для работы АЦП, что в силу их неопределенности приведет к искажению результата «оцифровки»;

-перевод контактов RE0 – RE2 в режим «цифровых» с последующей попыткой «оцифровки» реально поступающего аналогового сигнала также приве-

дет к искажению результата «оцифровки», т.к. конденсатор CHOLD при этом отключен, а соответственно и процесс преобразования невозможен.

Еще одна особенность программирования регистра ADCON1, которую необходимо учитывать, состоит в том, что ОТСУТСТВУЕТ КОМБИНАЦИЯ БИТ PCFG3 – PCFG0 (рис. 135), позволяющая установить состояние контактов

16F877, которая бы соответствовала их подключениям в контроллере TTF 5

(таблица в правой части рис. 133). Даже «разрешенная» на рис. 134 комбинация «0000» кроме «нужных» контактов RE0 – RE2 делает «аналоговыми» (т.е. сигналы с этих контактов могут подаваться на входы АЦП) и «цифровые для TTF 5» контакты RA0 – RA5. Если при этом ошибочно установить биты CHS2 – CHS0 (регистра ADCON0), «оцифровываться» начнет дискретный сигнал с этих контактов.

Поэтому, если в программе одновременно используются и цифровые и аналоговые входы контроллера TTF, необходимо НЕПОСРЕДСТВЕННО ПЕРЕД ЛЮБЫМИ ОПЕРАЦИЯМИ С ПОРТАМИ А и Е ИЗМЕНЯТЬ ИХ СОСТОЯНИЕ НА ТРЕБУЕМОЕ в соответствие с таблицей на рис. 135, т.к. всегда будут появляться ненужные, но запрограммированные режимы работы контактов портов.

14.2.3 Пример ПО для непрерывного измерения амплитуды аналогового сигнала

Постановка задачи: разработать программу, осуществляющую непрерывное (с частотой выполнения программы) измерение текущего значения напряжения, поступающего на вход RA0 микроконтроллера PIC 16F876, в диапазоне от 0 до +5В и записывает его в ОЗУ. Тактовая частота микроконтроллера 4 МГц.

Примечание: в контроллере TTF 4, для которого приводится пример программы и используется микроконтроллер PIC 16F876, контакт RA0 – является аппаратным аналоговым входом. Назначение каналов АЦП для контроллера TTF 5 приведено на рис. 133 и ОТЛИЧАЕТСЯ от рассматриваемого в этом примере.

Блок-схема алгоритма ПО представлена на рис. 136 и имеет следующие особенности:

- в тело алгоритма внесены обязательные дополнительные изменения ASM файла (подробнее о них см. «Методические указания к лаб. работам по курсу ПЦУ»), необходимые для правильной компиляции и получения hex-файла

такта RA0 как входа;

-в соответствие с рекомендациями рис. 134 настраиваем регистр ADCON1 для перевода контакта RA0 в аналоговый режим. Выбираем стандартное правое выравнивание двухбайтового результата измерения напряжения при его размещении в регистрах ADRESH, ADRESL и выбираем величину источника опорного напряжения для модуля АЦП не менее максимально возможной величины входного сигнала, т. е +5В (питание микроконтроллера);

-в соответствие с рекомендациями рис. 132 и Табл.10 из п. 14.2.1 настраиваем регистр ADCON0 для выбора длительности преобразования одного бита

(частоту дискретизации) TAD = 8 ТOSC (т.к. при тактовой частоте контроллера 4 МГц это минимально возможное время «оцифровки» одного бита, удовлетво-

ряющее аппаратному ограничению контроллера TAD ≥ 1,6 мкс) при котором получаем TAD = 0,25*8=2 мкс. Кроме этого здесь же выбираем «нулевой» канал АЦП - RA0;

-закончив предварительные процедуры по настройке управляющих регистров АЦП, подаем на него питание, установив бит ADON=1;

-на этом этапе начинается процесс заряда конденсатора CHOLD, поэтому, в соответствие с рис. 129, формируем задержку выполнения дальнейших преобразований, путем вызова процедуры задержки Small_delay. Оформление задержки

ввиде отдельной процедуры удобно, т.к. она будет вызываться еще в одном месте программы. Задержка реализована путем циклического выполнения нескольких строк программного кода W = 5 раз и должна быть не менее 20 мкс (см. рис. 129). В нашем случае время задержки установлено 30 мкс;

-по окончании заряда CHOLD, запускаем старт преобразования АЦП, уста-

новив бит GO_DONE = 1;

-длительность аналого-цифрового преобразования составляет не менее

12TAD = 12*2 = 24 мкс, поэтому на это время не производим никаких действий с сигналом, ожидая результат о получении которого модуль АЦП сообщит автоматически, установив бит GO_DONE = 0;

-по истечении этого времени «оцифровка» закончена и в регистрах ADRESH, ADRESL оказывается 10-ти разрядный эквивалент мгновенного значения входного сигнала.

Примечание: строго говоря, на этом работа программы закончена и в этом месте ее можно было бы зациклить для осуществления «непрерывного» измерения. Однако, далее, на примере этой программы будет показано, как можно организовать передачу полученных данных в ПК. Это сделано с помощью специальной процедуры send_data, реализующей передачу содержимого памяти данных микроконтроллера в специальную программу-монитор, функционирующую на ПК (подробнее об этом см. «Методические указания к лаб. работам по курсу ПЦУ») и позволяющую наблюдать в режиме реального времени изменения состояния регистров памяти данных микроконтроллера. Программно это реализовано путем вызова процедуры send_data после выполнения одного цикла программы измерения;

-формируем задержку (пауза на рис. 129, длительностью не менее 2TAD = 4 мкс) путем вызова процедуры задержки Small_delay, с параметром W = 10, что

-момент времени 2 – начало передачи мастером на своем выходе SDO 7-го (старшего) бита инструкции (команды, которую мастер-контроллер посылает подчиненному slave-устройству, которую оно должно выполнить) по программируемому перепаду 1-го импульса SCK. По другому перепаду этого же синхроимпульса подчиненное устройство может осуществить отсчет (прием) переданного бита в байте команды на своем входе SDI; Строго говоря, по этому же (второму) перепаду мастер тоже может принимать сигналы по своему входу SDI (так достигается одновременность процессов приема-передачи), но на практике этот сигнал (ответ slave-устройства) придет только после того как подчиненное устройство выполнит полученную от мастера команду;

-………….. ;

-момент времени 9 – начало передачи мастером на своем выходе SDO последнего 0-го (младшего) бита инструкции (по перепаду 8-го импульса SCK). После этого мастер прекращает генерацию синхроимпульсов – интервал ПАУЗА на рис. 139. Эта задержка необходима ему для подготовки передачи второго байта (в данном случае - адреса). Другими словами, генерация синхроимпульсов осуществляется только во время приема/передачи информационных битов;

-моменты времени 10-17 – передача мастером адреса (начиная со старшего бита, при этом автоматически включается его генератор синхроимпульсов) в последовательном коде, начинается по фронту (срезу) фактически 9-го синхроимпульса и производится в случае если команда предусматривает в качестве своего параметра адрес, например, адрес ячейки памяти в slave-микросхеме внешней памяти;

-моменты времени 18-25 – передача мастером 8-ми бит данных (тоже

начиная со старшего бита) подчиненному устройству (или прием мастером по своему входу SDI 8 бит данных, переданных подчиненным устройством на своем выходе SDO в ответ на только что выполненную команду), осуществляется аналогично по фронту (срезу) следующих 8-ми синхроимпульсов SCK;

- момент времени 26 – завершение работы мастер-контроллера с конкретным подчиненным устройством путем его «отключения», т.е. перевода в высокоимпедансное состояние (CS=1).

4. Структура распределения битов внутри пакета команд, адресов, данных не определяется спецификацией SPI интерфейса, а зависит только от типа конкретного slave-устройства.

Б. Схема и режимы работы модуля SPI

На рис. 140 приведена структурная схема встроенного в PIC 16F877 модуля синхронного последовательного порта в мастер-режиме (MSSP), реализующего SPI интерфейс. Модуль обеспечивает решение 3-х основных задач интер-

фейса:

-автоматическую генерацию на выходе SCK (разряд RC3 порта С) синхросигнала (с управляемой частотой и начальным уровнем) для синхронизации начала и окончания процессов приема-передачи и передачу его slaveустройствам;

-передачу данных (инструкций, адресов) в последовательном коде на выходе SDO (разряд RC5 порта С) от мастер-контролера к slave-устройствам сети;

-прием данных в последовательном коде, поступающих на его вход SDI (разряд RC4 порта С), от slave-устройств сети к мастер-контроллеру;

Рассмотрим работу SPI модуля при генерации на выходе SCK (разряд RC3 порта С) синхросигнала по структурной схеме. Работа модуля начинается с его включения путем установки бите SSPEN = 1 в специальном управляющем регистре SSPCON. При этом контакты RC3 – RC5 перестают быть просто контактами порта С, и начинают выполнять роль контактов интерфейса SPI. После вклю-

Внутренняя шина данных контроллера PIC 16F877