ATNEL tech-forum 2016-05-12T08:07:27+01:00 https://forum.atnel.pl/feed.php?f=4&t=15363&mode 2016-05-12T08:07:27+01:00 2016-05-12T08:07:27+01:00 https://forum.atnel.pl/viewtopic.php?t=15363&p=160492#p160492 <![CDATA[Odbiór bajtów za pomocą UART'a programowego]]> Wiem, że temat omawiany w szerokim zakresie. ale chciałem zrobić to sam i niestety jest pewien problem.
Program wykonuję na ATmega 1284, chcę odebrać bajty z modułu GPS/GLONASS. Wcześniej udało mi się to zrobić za pomocą hardware'u, jednakże teraz chciałbym skorzystać ze sleep mode'ów i potrzebuję wybudzania na bit UART'a.
Do problemu podszedłem w taki sposób, że na początku czekam na zbocze opadające (początek bitu startu) i włączam Timer. Timer liczy ile bitów przeminęło (częstotliwość ustawiona na ~9600Hz) i program czeka na zbocze narastające. Inicjalizuję licznik odebranych bitów wartością -1, aby zignorować bit startu i nie interpretować go jako bit danych. Zastosowałem taki trik, że jeżeli zbocze pojawiło się tuż przed przerwaniem Timer'a to sprawdzam, czy wartość rejestru TCNT jest większa niż 0.9 * OCR (czyli bliskie jest przerwanie z Timer'a). W zależności od zbocza ustawiam bity odebrane: jeżeli stan na pinie wynosi jeden to znaczy, że ostatnie zbocze było narastające i odebrano ostatnio logiczne jedynki; analogicznie dla stanu pinu wynoszącemu zero. Wykrycie całego bajtu zachodzi podczas, gdy zostało wykryte początkowe zbocze bitu stopu lub gdy w przerwaniu Timer'a zostaną naliczone 8 bajtów. Wykrycie zachodzi w przerwaniu Timer'a, gdy ostatni bit danych był logicznym 0.

Kod programu:
uart.h:
[c]
#define UART_BAUD_RATE 9600.0

/*To change prescaling additional updates in Timer2_init function should be added,
according to datasheet.*/
#define UART_PRESCALER 8.0

#define UART_RX_PIN PD0

#define UART_RX_PIN_STATE (PIND & (1<<UART_RX_PIN))

#define OCR_UART_CONTENT ((float)F_CPU / UART_PRESCALER / UART_BAUD_RATE + 0.5)

#define NEXT_RX_BIT_GATE (0.9 * OCR_UART_CONTENT)

#define UART_NUM_DATA_BITS 8

#define GENERATE_SOFT_INT (PORTB |= (1<<PB2))

inline void Timer2_start() {
TCNT2 = 0;
TIMSK2 |= (1<<OCIE2A);//Allow interrupt in CTC mode
}

inline void Timer2_stop() {
TIMSK2 &= ~(1<<OCIE2A);//Forbid interrupt in CTC mode
TCNT2 = 0;
}

// RXD0 corresponds to PCINT24 pin, so any hardware change is needed.
inline void UART_init() {
DDRD &= ~(1<<UART_RX_PIN);
PORTD |= (1<<UART_RX_PIN);//PD0 - RXD0 - PCINT24 pin as input - VCC pull up.
PCICR |= (1<<PCIE3);//Enable pin change interrupt on PCINT31:24 pins.
PCMSK3 |= (1<<PCINT24);//Enable pin change interrupt PCINT24 pin.

/*Set PB2 (INT2 pin) as output to generate software interrupt, to move received bytes handling
on other level of application.*/
DDRB |= (1<<PB2);
EICRA |= (1<<ISC21) | (1<<ISC20);//Set rising edge triggering software interrupt.
EIMSK |= (1<<INT2);//Enable interrupt generated by INT2 pin.
}

//Timer 2 is used to count bits in frame.
void Timer2_init();[/c]

uart.c:
[c]//Counter of received bits of the same value.
volatile uint8_t cycles_not_int = 0xFF;

volatile uint8_t bits_rec_cnt;
volatile uint8_t byte_rec;

void Timer2_init() {
TCCR2A |= (1<<WGM21);// CTC mode
TCCR2B |= (1<<CS21);// Prescaler F_CPU/8
OCR2A = OCR_UART_CONTENT;// 8000000/8/9600 = 104,1(6)
TCNT2 = 0;
}

ISR(PCINT3_vect) {
//Firstly read TCNT content to avoid inconsistency.
uint8_t TCNT_content = TCNT2;

//If TCNT content is almost equal OCR content it is understood, that next bit was received.
cycles_not_int += (TCNT_content > NEXT_RX_BIT_GATE ? 1 : 0);

//Start period count timer, when start bit's falling edge detected.
if(cycles_not_int == 0xFF) {
Timer2_start();
return;
}

//No negation needed, because logical one corresponds to GND voltage level (zero - VCC).
if(UART_RX_PIN_STATE) byte_rec |= ((1 << cycles_not_int) - 1) << bits_rec_cnt;

bits_rec_cnt += cycles_not_int;
cycles_not_int = 0;

if(bits_rec_cnt == UART_NUM_DATA_BITS) {
Timer2_stop();
bits_rec_cnt = 0;
cycles_not_int = 0xFF; //Initialized with '-1', to avoid interpreting start bit as data bit.
uart_byte_rec = byte_rec;
byte_rec = 0;
GENERATE_SOFT_INT;
return;
}

//Clear TCNT register.
TCNT2 = 0;
}

ISR(TIMER2_COMPA_vect) {
//1 bit period ended
cycles_not_int ++;

//When last bit was logic zero.
if(bits_rec_cnt + cycles_not_int == UART_NUM_DATA_BITS && UART_RX_PIN_STATE) {
Timer2_stop();
cycles_not_int = 0xFF;
bits_rec_cnt = 0;
uart_byte_rec = byte_rec;
byte_rec = 0;
GENERATE_SOFT_INT;
}
}[/c]

Przy odebraniu pełnego bajtu generuję przerwanie programowe, w którym następuje obsługa danych na poziomie bajtów (wyłuskiwanie odpowiednich danych z tekstu).

Problem polega na tym, że dostaję "krzaki" i wydaje mi się, że bajtów odbieram mniej niż powinienem, czyli tak jakby nie wykrywane były wszystkie zbocza lub przerwania Timer'a były w nie odpowiednim momencie.

Wykonałem testy:
[c]ISR(PCINT3_vect) {

uint8_t TCNT_content = TCNT2;

//cycles_not_int += (TCNT_content > NEXT_RX_BIT_GATE ? 1 : 0);

x_itoa_u8((char *)data[i_data], TCNT_content);
x_itoa_u8((char *)&data[i_data][4], cycles_not_int);
data[i_data][8] = UART_RX_PIN_STATE + 48;
i_data = (i_data + 1) % 254;

cycles_not_int = 0;

TCNT2 = 0;
}

ISR(TIMER2_COMPA_vect) {
//1 bit period ended
cycles_not_int ++;
}[/c]

Ustawiłem Timer2 na częstotliwość 8000000/256 = 31250 Hz:
[c]void Timer2_init() {
TCCR2A |= (1<<WGM21);// CTC mode
TCCR2B |= (1<<CS20);// Prescaler no
OCR2A = 255;
TIMSK2 |= (1<<OCIE2A);
}[/c]
i przy każdym zboczu zapisywałem ile minęło od ostatniego zbocza; to są wyniki:
[c]203 001 0
002 004 1
202 001 0
053 007 1
000 004 0
202 001 1
203 001 0
000 004 1
204 001 0
088 008 1
227 004 0
202 001 1
202 001 0
001 004 1
204 001 0
088 008 1
225 004 0
202 001 1
202 001 0
002 004 1
204 001 0
001 004 1
000 004 0
203 001 1
002 004 0
002 004 1
202 001 0
026 007 1
202 001 0
001 004 1
203 001 0
201 001 1
088 008 0
023 007 1
203 001 0
203 001 1
203 001 0
162 014 1
202 001 0
203 001 1
203 001 0
203 001 1
201 001 0
203 001 1
088 008 0
026 007 1
204 001 0
203 001 1
203 001 0
087 008 1
226 004 0
001 004 1
203 001 0
203 001 1
203 001 0
088 008 1
226 004 0
004 004 1
204 001 0
203 001 1
203 001 0
088 008 1
226 004 0
203 001 1
201 001 0
001 004 1
202 001 0
088 008 1
226 004 0
201 001 1
202 001 0
001 004 1
203 001 0
088 008 1
227 004 0
203 001 1
203 001 0
002 004 1
203 001 0
088 008 1
226 004 0
202 001 1
204 001 0
203 001 1
201 001 0
001 004 1
202 001 0
202 001 1
201 001 0
255 004 1
088 008 0
220 004 1
203 001 0
000 004 1
053 007 0
203 001 1
203 001 0
255 004 1
203 001 0
202 001 1
202 001 0
255 004 1
053 007 0
001 004 1
203 001 0
203 001 1
203 001 0
000 004 1
088 008 0
226 004 1
202 001 0
001 004 1
203 001 0
201 001 1
202 001 0
203 001 1
203 001 0
255 004 1
204 001 0
201 001 1
001 004 0
000 004 1
002 004 0
001 004 1
202 001 0
165 014 1
001 004 0
001 004 1
203 001 0
201 001 1
201 001 0
203 001 1
001 004 0
107 011 1
203 001 0
001 004 1
200 001 0
203 001 1
243 001 0
088 011 1
204 001 0
253 004 1
203 001 0
201 001 1
202 001 0
001 004 1
087 008 0
223 004 1
203 001 0
202 001 1
200 001 0
000 004 1
053 007 0
001 004 1
203 001 0
088 008 1
228 004 0
203 001 1
204 001 0
002 004 1
201 001 0
203 001 1
203 001 0
000 004 1
087 008 0
226 004 1
203 001 0
201 001 1
202 001 0
000 004 1
053 007 0
255 004 1
201 001 0
255 004 1
088 008 0
169 001 1
201 001 0
001 004 1
203 001 0
203 001 1
203 001 0
001 004 1
087 008 0
226 004 1
203 001 0
203 001 1
205 001 0
001 004 1
087 008 0
226 004 1
203 001 0
088 008 1
227 004 0
202 001 1
202 001 0
001 004 1
203 001 0
203 001 1
203 001 0
087 008 1
225 004 0
203 001 1
201 001 0
002 004 1
202 001 0
001 004 1
088 008 0
226 004 1
203 001 0
201 001 1
205 001 0
001 004 1
203 001 0
203 001 1
203 001 0
203 001 1
204 001 0
004 004 1
203 001 0
004 004 1
004 004 0
204 001 1
003 004 0
005 004 1
203 001 0
091 008 1
172 001 0
204 001 1
002 004 0
003 004 1
203 001 0
205 001 1
204 001 0
204 001 1
001 004 0
113 011 1
204 001 0
004 004 1
203 001 0
203 001 1
203 001 0
113 011 1
203 001 0
255 004 1
088 008 0
223 004 1
202 001 0
202 001 1
203 001 0
001 004 1
087 008 0
225 004 1
202 001 0
000 004 1
088 008 0
025 007 1
204 001 0
202 001 1
201 001 0
088 008 1
225 004 0
000 004 1
202 001 0
203 001 1
202 001 0
088 008 1
222 004 0
002 004 1
202 001 0
202 001 1
203 001 0
088 008 1
223 004 0
201 001 1
202 001 0
002 004 1
201 001 0
088 008 1
225 004 0
202 001 1
204 001 0
002 004 1
202 001 0
089 008 1
224 004 0
203 001 1
202 001 0
004 004 1
202 001 0
088 008 1
227 004 0
202 001 1
202 001 0
001 004 1
202 001 0
088 008 1
222 004 0
202 001 1
202 001 0
001 004 1
204 001 0
088 008 1
221 004 0
203 001 1
203 001 0
004 001 1
202 001 0
255 004 1
201 001 0
203 001 1
201 001 0
255 004 1
053 007 0
254 004 1
202 001 0
203 001 1
201 001 0
001 004 1
053 007 0
253 004 1
202 001 0
255 004 1
203 001 0
202 001 1
202 001 0
202 001 1
202 001 0
000 004 1
203 001 0
201 001 1
001 004 0
255 004 1
001 004 0
254 004 1
201 001 0
161 014 1
255 004 0
001 004 1
202 001 0
203 001 1
200 001 0
202 001 1
001 004 0
107 011 1
203 001 0
254 004 1
202 001 0
201 001 1
201 001 0
108 011 1
203 001 0
088 008 1
168 001 0
254 004 1
202 001 0
255 004 1
202 001 0
202 001 1
051 007 0
052 007 1
202 001 0
201 001 1
201 001 0
158 014 1
202 001 0
203 001 1
200 001 0
202 001 1
203 001 0
002 004 1
203 001 0
203 001 1
201 001 0
001 004 1
088 008 0
226 004 1
203 001 0
201 001 1
205 001 0
001 004 1
088 008 0
226 004 1
203 001 0
001 004 1
088 008 0
246 001 1
131 001 0
004 004 1
202 001 0
205 001 1
202 001 0
005 004 1
087 008 0
232 004 1
203 001 0
204 001 1
204 001 0
003 004 1
087 008 0
229 004 1
204 001 0
088 008 1
232 004 0
204 001 1
203 001 0
005 004 1
203 001 0
203 001 1
204 001 0
002 004 1
088 008 0
225 004 1
203 001 0
201 001 1
202 001 0
001 004 1
223 004 0
202 001 1
161 001 0
009 004 1
007 004 0
006 004 1
009 004 0
006 004 1
206 001 0
088 008 1
238 004 0
207 001 1
205 001 0
007 004 1
207 001 0
089 008 1
240 004 0
206 001 1
206 001 0
006 004 1
208 001 0
088 008 1
239 004 0
205 001 1
206 001 0
007 004 1
205 001 0
006 004 1
206 001 0
009 004 1
006 004 0
008 004 1
205 001 0
123 011 1
088 008 0
240 004 1
207 001 0
006 004 1
206 001 0
207 001 1
205 001 0
206 001 1
206 001 0
005 004 1
205 001 0
205 001 1
087 008 0
184 001 1
008 004 0
006 004 1
205 001 0
207 001 1
204 001 0
088 008 1
238 004 0
006 004 1
206 001 0
207 001 1
205 001 0
206 001 1
008 004 0
121 011 1
205 001 0
205 001 1
[/c]
Lewa kolumna to odczytana wartość rejestru TCNT, środkowa wartość to wartość cycles_not_int a prawa kolumna to stan pinu.
Widać, że jest tu jakiś determinizm. Gdy wziąłem powtarzające się wiersz i obliczyłem czasy pomiędzy kolejnymi zboczami, wyszło mi, że wynoszą one 57.25, 128, 227.25, 267, 366.125 [us]. Nie rozumiem dlaczego nie ma tu wartości wielokrotności 104us, czyli 1/9600 (baud rate).

Statystyki: Napisane przez JungleMan — 12 maja 2016, o 08:07

]]>