Page History

V kóde vpravo si môžeme všimnúť, že kód pre blikanie diód sa vykoná len ak je splnená podmienka "millis()-prew_millis > 500". Zásadnú rolu v tejto podmienke hrá funkcia millis() [1]. Táto funkcia pri jej zavolaní vráti hodnotu času, ktorý ubehol od štartu Arduina. Tento čas je v milisekundách. V premennej  prew_millis je uložená hodnota millis() z predošlého vykonávania kódu, ktorý sa vykonáva vo funkcii if(). Z uvedeného je zrejmé, že  argument príkazu if() nadobúda pravdivý stav potom ako ubehne doba dlhšia ako 500ms.  Samotný stav, ktorý sa zapíše na digitálne piny je uložený v stavovej globálnej premennej (dá sa to vyriešiť aj elegantnejšie, ale  v tejto aplikácii to môže byť aj takto). 

Pre analogické využitie ale pre omnoho rýchlejšie deje je možné rovnakým spôsobom použiť funkciu micros(), ktorá vráti hodnotu v mikrosekundách.  

Register mikroprocesora, v ktorom sa zvyšuje hodnota času, ktorú vráti funkcia millis() pretečie po 2³² ms, to predstavuje približne 49,7 dňa. Na túto skutočnosť je potrebné pamätať v prípade, že vaše zariadenie má fungovať dlhodobo a pomocou millis() neriešime iba blikanie diód alebo kmitanie tlačidiel. 

Ošetrenie zákmitov tlačidiel - debouncing

Rovnakým spôsobom je možné ošetriť aj tlačidlá  proti zákmitom. O zákmitoch sme hovorili na Cvičenie č. 10 - Arduino a jeho programovanie (Časť 1.) Jednoduchý kód pre obsluhu tlačidla na pripojeného na pin č. 3 je uvedený nižšie. V kóde sa pri stlačení tlačidla vykoná zmena v rozsvietení diód.

#define BUTTON 3
bool STAV = 0;
unsigned long prew_millis=0;
void setup()
{
  pinMode(13, OUTPUT);
  pinMode(8, OUTPUT);
  pinMode(BUTTON,INPUT_PULLUP);
}
void loop()
{  /* Tu sa môže vykonávať obrovské množstvo operácií. */
  if( digitalRead(BUTTON)== 0 && (millis()-prew_millis > 250)) 
  								  // Tlačidlo sa zaznamená iba ak už prebehlo 250ms. 
   {                             // 250 ms je pre ošetrenie zákmitu viac než dosť
    prew_millis = millis();      // Aktualizuje sa čas kedy sa naposledy táto rutina vykonala
    digitalWrite(13,!STAV);                                           
    digitalWrite(8 , STAV);
    STAV = !STAV;                // Invertovanie stavu do budúce vykonania
   }   

Externé prerušenie - niekedy niet času nazvyš!

V mikroprocesorovej technike sa často stretávame s takzvaným prerušením (interrupt). V podstate ide o mechanizmus, ktorý umožňuje prerušiť činnosť práve vykonávanej rutiny a vykonať niečo čo má vyššiu prioritu ako program, ktorý sa mikroprocesorom vykonáva v bežnej rutine. Prerušenie môže byť vyvolané vnútorne alebo z externe. Vnútorné prerušenia sú zvyčajne vyvolané časovačmi. Externe prerušenie je vyvolané zvonka, zmenou stavu na I/O pine. Táto zmena môže byť buď z HIGH na LOW alebo naopak. Arduino UNO má dva piny (D3 a D4), ktoré je možné použiť pre tento účel [2]. Keď príde prerušenie, procesor okamžite prestane vykonávať aktuálnu činnosť a vykoná sa predvolená funkcia. Potom ako sa dokončí prioritná funkcia, program pokračuje presne tam kde bol prerušený.

Kód zobrazený vpravo je aplikovaný na predošlí príklad. 

Zmena v porovnaní s predošlým príkladom nastáva v tom, že pri predošlom príklade sa stlačenie tlačidla vyhodnocovalo až potom ako sa vykonal kód pred príkazom if(), tento potencionálny kód je reprezentovaný komentárom: /*Tu sa môže vykonávať obrovské množstvo operácií.*/.  V príklade s využitím prerušenia sa sa stlačenie tlačidla vyhodnotí okamžite ako k nemu dôjde!

Prerušenie na pine aktivujeme pomocou nasledovného príkazu:

attachInterrupt( digitalPinToInterrupt(pin), Funkcia_ktorá_sa_vykoná, režim );

• Pre použitie prerušenia nie je potrebné zahrnúť žiadnu knižnicu (z pohľadu klasického programovania v ArduinoIDE). 
• Podporované piny sú D3 a D4
• Funkcia ktorá sa vykoná spĺňa nasledovné požiadavky:
  • je typu void
  • nemá vstupné argumenty
  • mala by byť čo najkratšia, má riešiť veľmi rýchle reakcie 
• Režimy poznáme 4 (režim určuje aká udalosť vyvolá prerušenie)
  • Prechod z HIGH do LOW - FALLING (Vhodné ak je pin v INPUT_PULLUP móde)
  • Prechod z LOW do HIGH - RISING
  • Prechod z LOW do HIGH  alebo naopak - CHANGE
  • Stav logickej nuly (LOW) - LOW

V prípade, že počas behu programu chceme zrušiť prepojenie prerušenia na daný pin (väčšinou to nepotrebujeme) môžeme použiť príkaz:

detachInterrupt(digitalPinToInterrupt(pin))

Prerušenie z časovača

Mikroprocesor Atmetga328p má okrem WDT aj tri ďalšie časovače. Dva 8 bitové časovače (Timer0, Timer2) a 16 bitoví časovač Timer1. Uvedený počet bitov reprezentuje veľkosť registra, v ktorom sa počítajú impulzy z oscilátora. Z uvedeného vyplýva, že Timer 0 a Timer2 môžu napočítať 255 impulzov, potom pretečú a Timer1 môže napočítať 65536 impulzov. Tieto časovače na rozdiel od WDT využívajú oscilátor procesora teda 16MHz (16000000 Hz). Táto frekvencia je podobne ako u WDT delená deličkami (prescalers), ktoré môžu frekvenciu deliť týmito hodnotami: 1(teda bez delenia), 8, 64, 256, 1024 pre Timer2 ešte navyše 32 a 128. Nastavenie deličky sa robí pomocou riadiacich bitov označených TCCR (Tento register je rozdelený na TCCRxA a TCCRxB). Oveľa viac detailov v literatúre [4, 5]. Počet impulzov je zaznamenaný v registri TCNTx (x=0, 1 a 2). Cieľová hodnota, ktorú má pred vyvolaním prerušenia časovač napočítať sa nastavuje v registri OCRx. Časovače majú aj ďalšie nastavenia, ktorými sa teraz nebudeme zaoberať. Problematika časovačov je pomerne zložitá a podrobne sa ňou budete zaoberať v 2. ročníku. Na Programovaní  si ale ukážeme ako časovač použiť. Projekt Arduino pripravil webstránku, na ktorej si môžete veľmi pohodlne vygenerovať nastavenie časovača, bez toho aby ste podrobne rozumeli práci s registrami a deličkami.  Tento web nájdete na  [65].

Len pre ilustráciu, ak chceme pomocou časovača Timer1 dosiahnuť prerušenie raz za sekundu (teda f = 1Hz) môžeme nastavenie konečného počtu impulzov OCR1A pri deličke s hodnotou D=1024 vypočítať nasledovne: 

  OCR1A =(f*16000000/D) = (1 * 16000000/1024) = 15 625;

Príklad:

prerobte príklad s dvoma blikajucími LED diódami tak, aby ich hodnota bola menená pomocou prerušenia z časovača Timer1. Frekvencia zmeny stavu LED diódy nech je 1Hz. Pre vygenerovanie konfigurácie použijeme [6].

Tam sa vygeneruje kód, ktorý okrem loop() a setup(), pozostáva z dvoch ďalších funkcii:

• setupTimer1()  - Zavolá sa z funkcie setup() a nastaví registre TCCRxA, TCCRxB, TCNTx, OCRx
• ISR(TIMER1_COMPA_vect) - Obsluha prerušenia. Tu sa uvedie kód, ktorý sa vykoná počas prerušenia.

Tieto si môžete skopírovať do svojich programov. Nižšie je uvedený program pre daný príklad. Komentáre, ktoré vygenerovala stránka sú odstránené.

Časovače Timer0 a Timer2 sú prepojené tiež s digitálnymi I/O vývodmi (na obr. port D a B). Pomocou týchto časovačov je zabezpečená činnosť hodín pre sériovú linku a generovanie PWM signálov.  Timer0 je používaný funkciami millis() a delay(). Preto by sme nemali zasahovať do jeho nastavenia. Timer2 je používaný napríklad funkciou tone(). Timer1 je ten časovač, ktorý budeme väčšinou používať.