BASCOM Licznik impulsów 0-999 na ATtiny2313 - problem z cyfrą setek po 255

Jacek Rutkowski napisał:

(...) ' 5
Data 250 ' 6
Data 131 ' 7
Data 251 ' 8
Data 219 ' 9

Wstępna ocena dostępnych informacji
W kodzie widzimy dwa liczniki (Liczba_ok i Liczba_nok) zadeklarowane jako zmienne typu Word, a także tablice na cyfry (Cyfra_ok i Cyfra_nok) jako typ Byte. Z punktu widzenia zakresu wartości samych liczników (od 0 do 999) nie powinno to powodować błędów – Word pozwala zliczać nawet do 65535. W kodzie jest też zmienna Wyswietlacz (typu Byte), której wartość steruje tym, która cyfra akurat trafia na wyświetlacz (Select Case).

Problem opisywany przez autora sprowadza się do niepoprawnego wyświetlania/obsługi licznika, gdy wartości przekraczają 255. Najczęściej w takim wypadku dwie rzeczy mogą być źródłem błędu:
1. Zmienna Wyswietlacz jako Byte „zawija się” z 255 na 0.
2. Obsługa tablic Lookup lub tablic cyfr (Cyfra_ok, Cyfra_nok) nie uwzględnia wartości spoza założonego zakresu.

Z analizy kodu wynika, że Liczba_ok i Liczba_nok są resetowane po przekroczeniu 999, więc same nie wyjdą poza zakres 0–999. Kluczem jest sprawdzenie, jak zachowuje się Wyswietlacz oraz czy odwołanie do tabeli Kody7seg ma zawsze poprawny indeks.

Bezpośrednia odpowiedź na pytanie
Najbardziej prawdopodobną przyczyną błędnego zachowania powyżej 255 jest to, że zmienna Wyswietlacz (typu Byte) przepełnia się i wraca do 0, a warunek If Wyswietlacz > 6 Then Wyswietlacz = 1 tego nie przechwytuje (bo 0 wcale nie jest „>6”). W efekcie może pojawiać się nieoczekiwane zachowanie w sekcji Select Case – zamiast wartości 1..6 (dziesiątki/hornset?), program może trafić na Wyswietlacz=0 lub inne błędne wartości.

Szczegółowa analiza problemu
1. Zmienna Wyswietlacz jest wykorzystywana do multipleksowego wyświetlania kolejnych cyfr:
» W przerwaniu Timer0:
Incr Wyswietlacz : If Wyswietlacz > 6 Then Wyswietlacz = 1
Po przekroczeniu wartości 6 Wyswietlacz wraca do 1, więc w normalnych warunkach pozostaje zawarte w przedziale 1..6.

2. Jeśli jednak Wyswietlacz dojdzie do 255 i zostanie „inkrementowany” na wartość 256, to w typie Byte wartość ta fizycznie zawija się na 0 (256 w 8-bitach daje nadmiar, który „zetnie się” na 0). Warunek If Wyswietlacz > 6 Then Wyswietlacz = 1 już go wtedy nie skoryguje, bo 0 nie jest „> 6”. W efekcie w Select Case Wyswietlacz może przyjąć wartość 0, która nie została obsłużona w kodzie:
Select Case Wyswietlacz
Case 1: ...
Case 2: ...
Case 3: ...
Case 4: ...
Case 5: ...
Case 6: ...
End Select
Brakuje Case 0, przez co program może wykonywać się z nieprzewidywalnym skutkiem (np. ustawia niewłaściwe sygnały na porcie, co wizualnie może wyglądać jak „)”).

3. Dzięki temu, że Liczba_ok oraz Liczba_nok to typ Word, obsługa zakresu 0..999 na poziomie arytmetyki jest poprawna – problem tkwi raczej w mechanizmie wyświetlania.

Aktualne informacje i trendy
Choć w wielu projektach tak prosta zmienna typu Byte do przełączania multipleksu wystarcza, coraz częściej stosuje się bardziej jednoznaczne zapisy (np. operator Mod lub pętlę for) albo mechanizmy chroniące przed przepełnieniem. Te praktyki są szczególnie popularne w nowszych implementacjach, aby kod był bezpieczniejszy i łatwiejszy w utrzymaniu.

Wspierające wyjaśnienia i detale
• Jeżeli wartość zmiennej Byte przekroczy 255, następuje przepełnienie, a faktycznie w rejestrze ląduje reszta z dzielenia przez 256 (256 % 256 = 0).
• Z tego powodu warunek If Wyswietlacz > 6 Then Wyswietlacz = 1 nie chroni, gdy Wyswietlacz przejdzie na 0.

Aspekty etyczne i prawne
Nie występują tu szczególne kwestie etyczne czy prawne; problem dotyczy prostego fragmentu kodu w Bascom.

Praktyczne wskazówki
• Najprostszym rozwiązaniem jest zmodyfikowanie sekcji obsługi Wyswietlacz tak, by zabezpieczyć się przed wartością 0:
Incr Wyswietlacz
If Wyswietlacz = 0 Then
Wyswietlacz = 1
End If
If Wyswietlacz > 6 Then
Wyswietlacz = 1
End If

• Alternatywnie można bezpośrednio nadać Wyswietlaczowi wartość w oparciu o operator Mod:
Wyswietlacz = (Wyswietlacz Mod 6) + 1

• Jeżeli ktoś woli powiększyć zakres zmiennej Wyswietlacz tak, by zapobiec przepełnieniom przy długim działaniu programu, można zadeklarować ją jako typ Word:
Dim Wyswietlacz As Word

Ewentualne zastrzeżenia lub uwagi dodatkowe
W innych fragmentach kodu (np. rozbijanie liczby na cyfry) zdefiniowane typy Byte, Word czy tablice wyglądają prawidłowo dla zakresu 0..999, więc nie muszą być modyfikowane, o ile faktycznie chcemy wyświetlać tylko do 999. Gdyby docelowo licznik miał zliczać większe wartości (powyżej 9999 itp.), należałoby rozbudować zarówno tablice, jak i wyświetlanie.

Sugestie dalszych badań
• Upewnij się, że kod przerwania Timer0 nie konkuruje o zasoby z pętlą główną (czasem warto wyłączyć przerwania na czas operacji na zmiennych współdzielonych).
• Warto dodać wyświetlanie tymczasowych wartości w monitorze lub symulatorze Bascoma, by na bieżąco sprawdzać, co dzieje się z Wyswietlaczem i licznikami.

Krótkie podsumowanie
Najprawdopodobniej za błędne wyświetlanie odpowiada zmienna Wyswietlacz, która jako Byte zawija się na 0 po przekroczeniu 255. Warunek If Wyswietlacz > 6 Then Wyswietlacz = 1 nie „łapie” zera, więc program wchodzi w nieobsłużoną ścieżkę. Rozwiązaniem jest zabezpieczyć kod przed 0 (np. przez dodatkowy warunek lub operator Mod) albo zmienić Wyswietlacz na typ Word.

Pytania do użytkownika (jeśli potrzebne)
• Czy obserwujesz dokładnie ten sam błąd w chwili, gdy licznik teoretycznie powinien dojść do wartości 256, czy błąd pojawia się już wcześniej?
• Czy weryfikowałeś w symulatorze lub przez wyświetlanie wartości zmiennej Wyswietlacz, jaka jest jej rzeczywista zawartość w momencie wystąpienia błędu?

Pozdrawiam i życzę powodzenia w dalszych pracach! Jeśli pojawią się dodatkowe pytania lub wątpliwości, chętnie pomogę w ich rozwiązaniu.