Золотовский Д.В. Учебный курс для новичков по микроконтроллерам AVR. Часть 1

Подождите немного. Документ загружается.

KS_equal: LSL R18 ; R18 хранится число, до которого мы

успели досчитать,

; пока ждали совпадения байта

; с клавиатуры с маской.В нем по сути

находится номер нажатой кнопки.

; умножаем его на 2, так как в талице

переходов адреса

; хранятся по 2 байта

ADD ZL,R18 ; складываем смещение с заранее

сохраненным адресом таблицы переходов

ADC ZH,R0 ; в R0 я всегда храню ноль

LPM R16,Z+ ;загружаю необходимый адрес из таблицы

LPM R17,Z

MOV ZL,R16 ; перекидываем его в адресный регистр Z

MOV ZH,R17

ICALL ; и вызываем функцию по этому адресу

KS_exit: RET

Вместо ICALL можно в данном случае применить IJMP будет примерно тот

же эффект, но выход из KeyScan будет через RET в вызваной функции. Не

так очевидно, зато сэкономим два байта стека :) Формально это можно

представить как то, что наша функция KeyScan это этакий многозадый

кащей. Вошли в одну голову, а вывались через одну из задниц определенных

нажатием клавиши.

Наверняка вы заметили следующуюю строчку:

SetTimerTask TS_ClearFlag,200

Данный макрос устанавливает на выполнение функцию ClearFlag через 200

мс. Данная функция должна удалить из ячейки KeyFlag в оперативной

памяти информацию о прошлом нажатии. Так как при отсутствии нажатий с

клавиатуры приходит байт 0b11111111, то в функции ClearFlag и будем

записывать в ячейку KeyFlag это число:

ClearFlag:

SER

R16 ; R16 = 0xFF

STS KeyFlag,R16 ; сохраняем эт

о в RAM

RET

Теперь рассмотрим таблицу с адресами переходов повнимательнее.

Code_Table: .

Key1, Key2, Key3, Key4, Key5, Key6, Key7,

Key8

Code_Table — адрес начала таблицы. Прибавляя к этому адресу необходимое

нам смещение, мы будем получать адрес ячейки, в которой хранится адрес

перехода (Key1, Key2, Key3 и т.д) на нужную нам функцию. Директива .dw

означает что для каждого элемента, описанного далее в строке выделяется по

2 байта. Выделяем столько, ибо адреса у нас двухбайтовые.

Итак, переходы на нужные нам функции при нажатии клавишь у нас есть.

Теперь, чтоб выполнить какой-либо код, при нажатии на кнопку 1, нам

нужно в любом месте программы добавить следующую функцию:

Key1:

LDI

R16,0x02 ; просто какой-то случайный код. не несет в себе

смысла.

; Тут вы подставите то, что нужно будет

выполнить вам при нажатии на кнопку 1

LDI R17,0x03

SUB R16,R17

RET ; обязательно выход из этой функции по RET, иначе

будет переполнение стека

Тут собственно можно было бы и остановиться. Я рассказал принцип

действия данной клавиатуры, рассказал о функциях сканирования и перехода

по заданным адресам в зависимости от нажатой клавиши, но все же я

расскажу вам, как данную клавиатуру можно применить. Сделаем ввод

текста на дисплей. Так как кнопок у нас немного, то полноразмерную

QWERTY клаву сделать не получится, поэтому обойдемся тем что есть.

Будем делать ввод текста как на телефоне. Т9 я реализовывать не буду, ибо

это достаточно трудоемко в качестве примера. Поэтому на каждую кнопку

прикрутим по 4 символа, которые будут поочередно выводиться на дисплей

при каждом нажатии. При задержке нажатия на определенное время

(например 1 секунда) происходит сдвиг курсора. Так же реализуем команды

пробел, стереть символ, очистить дисплей, и перемещение курсора влево,

вправо, вверх, вниз.

Начнем с букв и символов. Как я уже говорил, к каждой кнопке мы

прикрутим по 4 символа. Для этого создадим таблицы этих символов, по

которым мы будем их перебирать:

Letter_K_Table1: .

0x2E,0x2C,0x3F,0x21,0, 0 ;""., ",", "?", "!"

Letter_K_Table2: .db 0xE0,0xE1,0xE2,0xE3,0, 0 ;а, б, в, г

Letter_K_Table3: .db 0xE4,0xE5,0xE6,0xE7,0, 0 ;д, е, ж, з

Letter_K_Table4: .db 0xE8,0xE9,0xEA,0xEB,0, 0 ;и, й, к, л

Letter_K_Table5: .db 0xEC,0xED,0xEE,0xEF,0, 0 ;м, н, о, п

Letter_K_Table6: .db 0xf0,0xf1,0xf2,0xf3,0, 0 ;р, с, т, у

Letter_K_Table7: .db 0xf4,0xf5,0xf6,0xf7,0, 0 ;ф, х, ц, ч

Letter_K_Table8: .db 0xf8,0xf9,0xfa,0xfb,0, 0 ;ш, щ, ъ, ы

Letter_K_Table9: .db 0xfc,0xfd,0xfe,0xff,0, 0 ;ь, э, ю, я

Тут последовательно забиты строчные буквы кирилицы в ANSI кодировке.

каждая таблица заканчивается нулем. так как в таблице должно быть четное

количество байт, то я добавил еще по нулю вконце. Это немного

расточительно с точки зрения использования памяти, но увы и ах - адресация

у нас тут словами.

Очевидно предположить, что при нажатии любой из девяти кнопок будет

выполняться один и тот же код, но будут использоваться разные данные. А

это значит, что мы создадим функцию, в которую будут передаваться номер

нажатой кнопки и адрес начала нашей таблицы с символами для этой кнопки.

Таблицы были только что описаны выше.

В обработчике нажатия первой кнопки Key1 запишем следующий код:

; символы "." "," "?" "!"

key1: LDI ZL,low(Letter_K_Table1*2) ; загружаем в Z адрес

начала таблицы

LDI ZH,high(Letter_K_Table1*2) ; с символами,

принадлежащей первой кнопке

LDI R16,1 ; загружаем в R16 номер

нажатой кнопки

RCALL lcd_write_l ; вызов функции вывода

символа в видеопамять

RET

Аналогичные действия проделываем с восемью другими функциями. Код

приводить не буду, если нужно — все есть в проекте.

Как вы уже догалались, все действие будет происходить в функции

lcd_write_l. Она будет сверять пришедшее нажатие с предыдущим, и в

зависимости от результата брать следующий символ из таблицы символов и

помещать его на место последней буквы (если кнопка нажата повторно),

либо записывать первый символ из таблицы в новую ячейку видеопамяти

(если нажата новая кнопка). Также будет использоваться макрос установки

задачи по отчистке последнего нажатия кнопки с отсрочкой на определенное

время.

Принцип действия практически аналогичный тому, который использовался

для защиты от случайных повторов, при сканировании клавиатуры, только

задержка по времени больше.

Символы в LCD мы будем записывать не напрямую, а через промежуточную

видеопамять, которая будет находиться в оперативной памяти (Хехехе

дается мне на это повлиял алгоритм демопроги, что шел в документации к

Pinboard прим. DI HALT ;) ) . Это сделано для удобства последующего

наращивания функционала программы. Набранный текст будет проще

сохранять, обрабатывать, посылать на ПК и т.д. Позднее мы создадим задачу

обновления дисплея, которая, периодически запускаясь, будет записывать

символы из видеопамяти в дисплей. Получается такого рода отвязка

основной логики программы от железа.

При необходимости, с легкостью можно будет применить любой другой

дисплей, переписал лишь только функцию его обновления. Данную

абстракцию логики программы от железа я произвожу в учебных целях.

Пусть даже данное решение излишне для нашего задания, но правильно

написанная программа впоследствии ползволяет сэкономить кучу времени

себе и другим программистам. Поэтому лучше сразу привыкать писать

правильно. (Как писать правильно, а как нет, это лишь мое сугубо личное

мнение. У кого-то оно может отличаться. Я не навязываю свою точку зрения,

я рассказываю то, что знаю сам).

Создаем ячейки для видеопамяти в RAM и кое-какие переменные:

.equ LCD_MEM_WIDTH = 32 ; размер памяти LCD. у меня

дисплей 2 строки по 16 символов.

LCDMemory: .byte LCD_MEM_WIDTH

PushCount: .byte 1 ; счетчик нажатий на кнопку

KeyFlagLong: .byte 1 ; тут хранится номер последней нажатой

кнопки

CurrentPos: .byte 1 ; текущее положение курсора

Далее, привожу код всей функции.

.equ delay = 1000 ; задержка перед сдвигом курсора

lcd_write_l: LDS R17,KeyFlagLong ; загружаем номер последней

нажатой кнопки

CP R16,R17 ; сравниваем его с текущей

нажатой кнопкой

BREQ lwl_match

;---нажата новая кнопка---

lwl_not_match: STS KeyFlagLong,R16 ; была нажата другая кнопка.

сохраняем ее номер в RAM

CLR R17

STS PushCount,R17 ; и обнуляем счетчик нажатий

кнопки, ибо эту кнопку мы нажали первый раз

RJMP lwl_action

;---повторно нажата кнопка---

lwl_match: LDS R17,PushCount ; если же была нажата кнопка

повторно

INC R17 ; увеличиваем счетчик нажатий

LDS R18,CurrentPos

DEC R18 ; сдвигаем текущее положение

курсора

; влево. так как нам необходимо

будет

; заново переписать букву на

прежнем месте

STS CurrentPos,R18

PUSH R17 ; макрос SetTimerTask использует

ре

гистр R17, поэтому заранее сохраняем его в стеке

SetTimerTask TS_Reset_KeyFlagLong,delay ; ставим задачу

отчистки номера

; о текущей кнопки.по истечению

; этого времени мы сможет

повторно

; одной кнопкой вывести вторую

букву

POP R17

lwl_action: ADD ZL,R17 ;прибавляем смещение к адресу таблицы с

ANSI

; символами, принадлежащими данной

кнопке

ADC ZH,R0

LPM R16,Z ; загружаем нужный нам символ из

таблицы

CPI R16,0 ; проверка на ноль. Если ноль - то конец

таблицы

BRNE lwl_next_act ; если не конец таблицы, то продолжаем

действие переходом на next_act

SUB ZL,R17 ; иначе нам нужно вернуться на начало

таблицы,

SBCI ZH,0

; поэтому обратно вычитаем смещение из

адреса нашей таблицы

CLR R17 ; в R17 у нас лежит счетчик нажатий.

Обнуляем его.

RJMP lwl_action ; и повторяем все действие заново. но как

будто это наше первое нажатие

; на данную кнопку

lwl_next_act: STS PushCount,R17 ; прямчем в RAM счетчик нажатий

RCALL ansi2lcd ; преобразование ANSI в кодировку, пригодную для

LCD.

; Вход и выход - R16. изменяет регистр

R17

lwl_wr_mem: LDS R17,CurrentPos ; загуржаем текущее положение курсора

LDI ZL,low(LCDMemory*2) ; загружаем адрес таблицы

видеопамяти

LDI ZH,high(LCDMemory*2)

ADD ZL,R17 ; складываем смещение (положение

курсора) с началом таблицы

ADC ZH,R0 ; R0 я держу всегда нулем

Z,R16 ; сохраняем символ в видеопамяти

INC R17 ; увеличиваем на 1 текущее положение

CPI R17,LCD_MEM_WIDTH ; сравниваем, достигло ли

текущее положение конца памяти LCD

BRNE lwl_not_end

CLR R17 ; если да, обнуляем текущее положение

lwl_not_end: STS CurrentPos,R17 ; и сохраняем текущее положение в RAM

RET

RCALL ansi2lcd - данная строчка вызывает функцию преобразования ANSI

символа в кодировку, понятную LCD на базе HD44780. Так как по

умолчанию эти дисплеи плохо дружат с кирилицей, приходится немного

извращаться, чтоб корректно выводить кирилические символы. Принцип

действия данной функции я описывать не буду, можете самостоятельно

подсмотреть код в файле ansi2lcd.asm. Скажу лишь, что символ посылаем в

регистре R16, и получаем оттуда же. Данная функция также изменяет регистр

R17, будьте аккуратны, не оставляйте в нем ничего нужного.

Вообщем, запись необходимого символа в видеопамять у нас реализована.

Перейдем к функции отрисовки дисплея из видеопамяти. Она будет в цикле

поочередно брать символы из видеопамяти и посылать их в LCD. По сути

ничего сложного. Единственно надо будет отследить, когда курсор достигнет

конца первой строки, затем перевести его на вторую. Иначе символы

запишутся не в видимую часть дисплея. Подробнее об видимых и невидимых

областях памяти дисплея можно прочитать в это статье

http://easyelectronics.ru/avr-uchebnyj-kurs-podklyuchenie-k-avr-lcd-displeya-

hd44780.html

Создадим новую задачу ОС и назовем ее LCD_Reflesh. Поставим ее на

первоначальный запуск в области Background

Background:

RCALL

SysLedOn

RCALL KeyScan

RCALL LCD_Reflesh

и напишем саму функцию:

LCD_Reflesh: SetTimerTask TS_LCD_Reflesh,100 ; запускаем обновление

дисплея каждый 100 мс

LDI ZL,low(LCDMemory*2) ; грузим в Z адрес видеопамяти

LDI ZH,high(LCDMemory*2)

LCD_COORD 0,0 ; устанавливаем текуюю

координату курсора в LCD в самое начало

LDI R18,LCD_MEM_WIDTH ; грузим в R18 длину

видеопамяти. это будет нас счетчик

lcd_loop: LD R17,Z+ ; цикл. тут мы берем из видеопамяти один

символ в

регистр R17

RCALL DATA_WR ; и записываем его в LCD.

DEC R18 ; уменьшаем счетчик

BREQ lcd_exit ; если достигли конца видеопамяти - выходим

CPI R18,LCD_MEM_WIDTH/2 ; достигли ли конца первой

строки?

brne lcd_next

LCD_COORD 0,1 ; если да, устанавливаем текущую

координату

; курсора в LCD на вторую строчку

lcd_next: RJMP lcd_loop ; и продолжаем цикл

lcd_exit: RET

Можно считать что минимальный рабочий код написал. Компилируем и

прошиваем. Работать будут кнопки с буквами и символами. Подключаем к

микроконтроллеру наш блок клавиатуры и LCD дисплей.

Клавиатура:

•

1 пин блока кнопок - PORTA.0

•

2 пин блока кнопок - PORTA.1

•

3 пин блока кнопок - PORTA.2

•

4 пин блока кнопок - +5 V

•

5 пин блока кнопок - Общий провод (Ground)

LCD дисплей:

•

Пин E - PORTB.0

•

Пин RW - PORTB.1

•

Пин RS - PORTB.2

•

Пин Data.4 - PORTB.4

•

Пин Data.5 - PORTB.5

•

Пин Data.6 - PORTB.6

•

Пин Data.7 - PORTB.7

О распиновке LCD дисплея очень много информации в интернете. Гуглите

“подключение WH1602″. Подробности о том, как подключить LCD дисплей к

плате PinBoard - смотрите в инструкции к ней.

Запускаем демоплату и наблюдаем следующую картину.

AVR. 16 buttons via 3 wires (smth wrong)

Сначала удивляемся. С первого взгляда ничего не работает и на экране

каракули. Но, понажимав на кнопки, можно убедиться, что символы

последовательно выводятся на экран, заменяя собой эти самые каракули.

Значит проблема в начальной инициализации дисплея, а точнее в видео

памяти. С самого начала видеопамять заполнена нулями (Мы же в нее при

инициализации ничего не записываем).

И далее эти нули посылаются в дисплей, где они превращаются в крякозябру.

А нам нужна пустота, символ пробела (не знаю как его еще назвать=) ).

Немного погуглив, находим таблицу ANSI символов, где беглым взгялдом

находим нужный нам символ - пустоту. Его код - 0×20. Отлично, при

инициализации контроллера заполним ячейки видеопамяти этими числами.

Создаем функцию очистки видеопамяти. Выглядит она следующим образом:

LCD_Clear:

LDI

ZL,

low

(

LCDMemory*2

)

; загружаем в Z адрес таблицы

видеопамяти

LDI ZH,high(LCDMemory*2)

LDI R16,0x20 ; 0x20 - код пустого символа.

; при отчистке заполняем им всю

видеопамять

LDI R17,LCD_MEM_WIDTH ; в счетчик кладем длину

видеопамяти

LCl_loop: ST Z+,R16 ; записываем 0x20 в текущую

ячейку памяти

DEC R17 ; уменьшаем счетчик

BRNE LCl_loop ; если он еще не достиг нуля,

повторяем цикл

STS CurrentPos,R0 ; текущую позиция курсора

устанавливаем в ноль

RET

Далее переходим в область инициализации (init.asm) нашего проекта и

добавляем

RCALL

LCD_Clear ; отчищаем память дисплея

Компилируем, прошиваем и убедждаемся что теперь все работает корректно.

Далее по заданию нам нужно реализовать кнопки: стереть текущий символ,

отчистить дисплей, навигация вверх, вниз, влево, вправо, пробел.

Стереть

Данное действие прикручиваем к кнопке 4. А действие тут простое:

уменьшаем текущее положение курсора на 1 (ибо стираем предыдущий

символ), прибавляем текущее положение к адресу начала таблицы видео

памяти (получаем адрес ячейки с текущим символом), и записываем туда

число 0×20 (символ пустоты, пробела). Нам нужно будет произвести одну

проверку: находясь в самой первой ячейке, мы не можем использовать

данную функцию по понятным причинам.

;стереть

key4: LDS R17,CurrentPos ; загружаем текущее положение

курсора

TST R17 ; проверяем его

BREQ key4_exit ; если оно ноль, то выходим

DEC R17 ; уменьшаем текущее положение,

т.е.