[atmega8][C] - Komunikacja ATmegi8 z termometrem cyfrowym DS18b20.

Szanowni Forumowicze,
od pewnego czasu interesuję się programowaniem mikroprocesorów. Wykonałem już kilka bardzo prostych projektów jak woltomierz cyfrowy czy termometr analogowy (mcp9700) z wyświetlaniem wyniku na LCD (HD44780). Problem mam jednak ze zrozumieniem sterowania elementami cyfrowymi. O ile w przypadku np. termometru mcp9700 sprawa jest prosta (bo temperatura jest funkcją napięcia na wyjściu to sobie to bez problemu przeliczę wykorzystując ADC i notę katalogową) to w przypadku termometru cyfrowego Dallas DS18b20 nie wszystko jest dla mnie takie jasne. Wiele rzeczy rozjaśnił mi fantastyczny artykuł znaleziony na elektrodzie: www.elektroda.pl/rtvforum/download.php?id=454850

Przechodzę do konkretów - mam kilka pytań odnośnie kodu z powyższego artykułu:



1) - dobrze rozumiem, że funkcja 'bit_is_set(port, pin)' jest zdefiniowana w pliku nagłówkowym io.h i sprawdza czy na danym pinie mamy stan wysoki?

2) na stronie 22. w listingu kodu z komentarzem "Funkcja odbiera bajt z magistrali" w piątej linijce od dołu jest użyta zmienna 'iCounter', która to nie jest nigdzie wcześniej w kodzie zadeklarowana. To jest jakaś zmienna z pliku io.h czy to błąd/literówka w artykule?

3) i chyba dla mnie najważniejsze - na stronie 23. w funkcji głównej programu w pętli głównej programu. W kilku miejscach jako argumenty funkcji podaje się adresy hex podane w dokumentacji termometru odpowiedzialne za konkretnie funkcje. Rozumiem ideę - wysyłam odpowiednie bity konfiguracyjne do termometru żeby on robił co chcę. Ale czy podając do funkcji argument w postaci adresu hex mikroprocesor wie w które miejsce w termometrze wysłać dany bit? I czy adres hex jest zgodny z typem danych char?
Właśnie tego najbardziej nie rozumiem - jak to się dzieje, że mikroprocesor wie w jakie miejsce wysłać dane nawet jeśli ma jego adres skoro mikroprocesor na wyjściu może jedynie ustawiać stan wysoki/niski?

Proszę o wskazówki i pozdrawiam

Co do 3: Przeczytaj jeszcze raz dokumentację układu. Chyba bardzo czegoś nei zrozumiałeś. Do termometru wysyła się ciąg bitów, z których pierwsze 8 stanowi polecenie, a nestępne - jego ew. argumenty. W układzie DS18B20 nie ma żadnych "adresów" ani "miejsc do wysyłania bitów".

Ani mikrokontroler, ani DS18B2 nie wiedzą, co to jest "hex". W prgramie zapisuje się stałą w postaci szesnastkowej, bo tak jest wygodniej dla programisty. Dwucyfrowa stała szesnastkowa ma 8 bitów, czyli tyle, ile zmienna typu uint8_t. Odradzam stosowanie typu char, który na ogół jest traktowany jako liczba ze znakiem. uint8_t to to samo, co unsigned char.

1. Makro "bit_is_set" jest zdefiniowane w pliku nagłówkowym sfr_defs.h. Sprawdza ono czy dany bit w rejestrze mikrokontrolera jest ustawiony. Nie koniecznie musi to być pin (nóżka). Polecam wpisanie w goolach "avr bit_is_set" - w pierwszym czy drugim linku znajdziesz kod tego makra i dokładny opis wspomnianego pliku nagłówkowego.
2. Literówka. Powinno być ucCounter.
3. Te wielkości w hex to nie adresy. To są komendy wysyłane do termometru. Np. wysłanie do termometru rozkazu (wartości) 0x44 rozpoczyna pomiar temperatury.

Masz rację BlueDraco - bardzo czegoś nie zrozumiałem właśnie tak czułem, że mikrokontroler ani termometr nie wiedzą co to jest hex, stąd wyszedł mi mały mętlik.
szczywronek - dziękuję za rozwianie niepewności

Czyli funkcje 'v1Wire_SendByte' i 'uv1Wire_ReadByte' służą tylko do tego, żeby wysłać odpowiedni rozkaz do termometru?
I dlaczego do zmiennych 'cTemperatureL/H' przypisuję tę samą funkcję? Zmienne nie będą miały wtedy tych samych wartości?

dawid.barracuda wrote:

Czyli funkcje 'v1Wire_SendByte' i 'uv1Wire_ReadByte' służą tylko do tego, żeby wysłać odpowiedni rozkaz do termometru?

Te funkcje, jak sama nazwa wskazuje, wysyłają i odczytują bajt danych z magistrali 1wire. W przypadku ds18b20 ten bajt danych to może tym rozkaz dla termometru (np. wspomniany już start pomiaru) lub dane (np. zmierzona wartość temperatury). Przesyłanie rozkazów i danych odbywa się tak samo i z wykorzystaniem tych samych funkcji!

dawid.barracuda wrote:

dlaczego do zmiennych 'cTemperatureL/H' przypisuję tę samą funkcję?

Kłaniają się podstawy języka C Do zmiennych nie przypisujesz funkcji tylko wartość zwracaną przez funkcję. W tym wypadku jest to wartość odebrana z magistrali 1wire (bo tak działa funkcja ..._ReadByte). Termometr działa w ten sposób, że po odebraniu rozkazu 0xBE zaczyna odsyłać zawartość swojej wewnętrznej pamięci. Znajduje się w niej m.in. wartość temperatury. Kilkukrotne wywołanie funkcji cośtam_ReadByte() powoduje odczytywanie kolejnych bajtów wysyłanych przez dallasa. Każde wywołanie funkcji to odczytanie jednego bajtu. W tym wypadku odczytywane są tylko 2B - to one zawierają temperaturę.

Rozumiem
Nie rozumiem teraz innej rzeczy. Mianowicie, w artykule jest napisane:
Wysłanie bitu polega na ustawieniu magistrali w stan niski, następnie jeśli po czasie min. 1μs zostanie ona ustawiona w stan wysoki, równoznaczne jest to z wysłaniem jedynki. Jeśli z kolei po wyczyszczeniu magistrali nie nastąpi w określonym czasie podciągnięcie jej do jedynki to uznaje się to za wysłanie zera logicznego. Funkcja:



No to tak - najpierw ustawiamy magistralę w stan niski i czekamy - pierwsze dwie linijki powyższej funkcji. Jeśli argumentem funkcji jest 1 to wykonujemy to, co znajduje się w funkcji if. I tutaj mam problem - czy w tym miejscu nie powinno być zakończenia wykonywania funkcji i czy nie powinno być dodane wyrażenie else przed opóźnieniem 80us powodującym wysłanie zera?

[/code]

Nie, jest ok. Jeśli wysyłasz 0 to powinno być 0 przez 80 us, jeśli 1 to powinno być 1 przez 80 us. Jak widzisz w obu przypadkach kod opóźnienia jest taki sam, stąd też nie ma potrzeby wykonywania kodu alternatywnego (else).

Czyli wyczyszczenie magistrali następuje w pierwszej linijce tej funkcji, tak?

Mam cały program i coś jest nie tak. Temperaturę z MCP9700 odczytuje prawidłowo, a z dallasa mam ciągle "cisza". Poza tym wszystko działa bardzo wolno i jak wyjmę kondensator filtrujący spomiędzy pinów MCP9700 to nie reaguje na zmianę napięcia. Procesor to ATmega8 i jest ustawiony na zewnętrzny kwarc 16MHz, start-up time: 16CK + 64ms.
Do kodu musiałem zlinkować "hd44780.c" bo inaczej program się nie kompilował i nie wiem co zrobić, żeby program działał bez tego - wiem, że nie linkuje się plików *.c
Oto kod programu:


Proszę o wskazówki co popsułem i pozdrawiam.

dawid.barracuda wrote:

Czyli wyczyszczenie magistrali następuje w pierwszej linijce tej funkcji, tak?

Nie Magistrala 1w jest domyślnie w stanie wysokim. Stan ten jest wymuszany przez rezystor podciągający ją do "plusa".

Wysłanie bitu polega na ustawieniu magistrali w stan niski, następnie jeśli po czasie min. 1µs zostanie ona ustawiona w stan wysoki, równoznaczne jest to z wysłaniem jedynki. Jeśli z kolei po wyczyszczeniu magistrali nie nastąpi w określonym czasie podciągnięcie jej do jedynki to uznaje się to za wysłanie zera logicznego.

Zgodnie z opisem: aby wysłać bit należy najpierw wymusić na magistrali stan niski na min 1µs - robią to dwie pierwsze linijki funkcji.
Teraz: jeśli wysyłamy 1 to magistrala ma wrócić do stanu wysokiego - to robi warunek z if. I ma w tym stanie pozostać jakiś tam czas -> za to odpowiada delay. Jeżeli wysyłany jest bit 0 to warunek if nie będzie spełniony -> magistrala dalej będzie w stanie niskim przez cały okres delaya.
Na końcu funkcji przywracany jest stan podstawowy magistrali - stan wysoki. Jeżeli wysyłany bit był 1 to nic się nie zmienia, bo magistrala została zwolniona już w warunku if; jeżeli wysyłane było 0 to if nie był spełniony i dopiero teraz magistrala wraca do stanu wysokiego.

No dobra, tę część rozumiem
Ale nie wiem czemu program nie chce w ogóle zacząć odczytu temperatury - jak napisałem w poprzednim poście ciągle mam "cisza", czyli nawet impuls RESET nie chce zostać wysłany jak należy i nie wiem w czym tkwi problem.

Co do kodu:
1. Na początek zrezygnuj z przerwań. Obsługa 1wire wymaga dużej precyzji "czasowej" - opóźnienia liczą się w µs. Jeżeli w czasie trwania komunikacji 1wire pojawi się przerwanie to zależności czasowe się rozjadą. Jak już będzie działać to możesz wrócić do przerwań, ale wyłączać je na czas wysyłania/odbierania bitów z 1w. Lub jeszcze lepiej - obsługiwać 1wire z wykorzystaniem uartu czy timera.
2. Co to znaczy "cisza"? (nie było pytania )
3. Zamiast linkować *.c rozwiń "program się nie kompilował" - pokaż log z kompilacji.
4. F_CPU nie powinno być zdefiniowane w kodzie programu, tylko w opcjach projektu (klik)
5. Nie musisz inkludować "ręcznie" sfr_defs.h -> już jest inkludowany z io.h
6. Wszystko działa wolno, bo w pętli głównej masz ogromnego delaya (750ms) i operacje na floatach.

Wyrzuciłem z programu obsługę mcp9700 (więc i przerwania) i dalej "cisza".
Lub jeszcze lepiej - obsługiwać 1wire z wykorzystaniem uartu czy timera.
Czy chodzi Ci o to, żeby zamiast funkcji delay używać sprzętowego timera do pomiaru opóźnień?[/b][/i]

Znalazłem jeszcze takie coś w reference na stronie atmela: The maximal possible delay is 768 us / F_CPU in MHz.
W moim przypadku 768/16=48 us. W przypadku przekroczenia tej wartości funkcja delay_us przechodzi w delay_ms. Czy to może mieć znaczenie w moim przypadku?

Tak, jeśli masz taką możliwość to najlepiej użyć sprzętu. W stopce z moich postów masz linki do książek - a na ich stronach znajdziesz darmowe przykłady, m.in. do realizacji obsługi 1-wire przy pomocy UART, a także tak jak to robisz do tej pory (tyle, że przykłady działają ). Popróbuj. Zapewne twój problem leży w niedokłądnych czasach, na to 1-wire jest czułe.
Jeśli nie działa ci nawet odpowiedź na reset pulse to sprawdź połączenia i czy masz zewnętrzne podciąganie do Vcc magistrali OW.

Czy chodzi o taką realizację opóźnień (?):
http://www.electroons.com/electroons/timer_delay.html

Nie. Użycie timerów w ten sposób niewiele zmienia w stosunku do zwykłej pętli. Albo OW robi się sprzętowo z wykorzystaniem UART i opóźnienia generuje moduł UART, albo wykorzystuje się timer i jego przerwanie do zmiany stanu IO. Ew. można wykorzystać możliwość bezpośredniego sterowania pinem IO przez timer. To mocno zależy od użytego procka.

Odnośnie sposobu nr 2 - czyli chodzi o takie
wykorzystanie:
http://mikrokontrolery.blogspot.com/2011/03/led-sterowany-przez-timer.html?m=1 ostatni listing? I wtedy przerwanie, a w ramach obsługi przerwania po prostu odpowiedni interwał czasowy?

Nie do końca wiem jak mam użyć przerwań. Póki co, to o ile się orientuje, to aby uzyskać zliczanie impulsów timera co 1us to mogę np. jako źródło taktowania ustawić wewnętrzny oscylator RC na 8MHz i preskaler na 8. Wtedy będę bardzo zbliżony do 1us. Ale jak zrobić, żeby timer włączał się i liczył tylko w tych miejscach w kodzie, gdzie potrzebuję opóźnienie? W przykładzie z linku wyżej mam timer liczący cały czas a w pętli głównej programu nic nie ma, ale u mnie te opóźnienia użyte są w funkcjach. Jak mogę to zrobić żeby było prawidłowo?

Dodam, że czujnik działa, bo sprawdziłem go za pomocą Arduino UNO R3 i gotowych bibliotek do obsługi tego termometru.