Corso introduttivo sui microcontrollori. Nicola Amoroso

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1 Corso introduttivo sui microcontrollori Aggiungiamo un tastierino 4x4 a matrice alla nostra demoboard AnxaPic Nicola Amoroso namoroso@mrscuole.net na_anxapic_key4x4 1

2 Il sistema tastierino Per l'immissione dei dati ci serviremo di un tastierino a matrice 4x4 con 16 tasti disposti su 4 righe e 4 colonne. L'interfacciamento del tastierino con la nostra demoboard è semplificato mediante l'utilizzo di un opportuno encoder hardware che gestisce anche il processo di debouncer (tempo di ritardo nella decodifica del tasto premuto). na_anxapic_key4x4 2

3 1 2 3 A B C * 0 # D Il sistema tastierino Interfaccia Hardware E N C O D E R A >> [RC0] B >> [RE0] C >> [RE1] D >> [RE2] Int >> [RB4] Tasto D C B A Int L to H L to H L to H A L to H L to H L to H L to H B L to H L to H L to H L to H C L to H * L to H L to H # L to H D L to H Quando si preme un tasto, l'encoder genera sulle uscite DCBA il codice relativo al tasto premuto, genera anche un segnale di interrupt (Int) e rende disponibili i dati sul bus per un tempo di circa ms (debouncer). I 4 bit generati verranno intercettati e decodificati dal microcontrollore sulla demoboard AnxaPic; a tal proposito bisogna produrre opportuno software. na_anxapic_key4x4 3

4 Il sistema tastierino Interfaccia Hardware tastierino demoboard Anxapic demoboard Connessioni e disposizione pin tra sistema tastierino e AnxaPic demoboard 2 1 keypad 4x Connettore tastierino flat-cable visto di fronte Conn Val AnxaPic Board Pin 1 NC 2 NC 3 NC 4 Int RB4 5 A RC0 6 B RE0 7 C RE1 8 D RE2 9 Vcc Vcc 10 GND GND 9 10 na_anxapic_key4x4 4

5 Il sistema tastierino Il sistema tastierino è stato analizzato e commentato nella lezione 16 della sezione Conoscere i Pic. Riportiamo uno stralcio di quanto proposto nel file na_16f88_key4x4.pdf presente in questa cartella. Nella sezione esercizi viene riproposto lo schema elettrico e relativa simulazione (file: Lez16_na_16F88_keypad4x4.rar) in ambiente ISIS PROTEUS VSM Il sistema tastierino è realizzato, funzionante e opportunamente collegato alla nostra demoboard AnxaPic. Analizziamo ora la sezione di decodifica del tasto premuto mediante il microcontrollore PIC16F877 presente sulla nostra demoboard. Vediamo lo schema elettrico completo del sistema tastierino collegato alla nostra demoboard. na_anxapic_key4x4 5

6 Schema elettrico N.B. Nello schema finale, le resistenze di Pull-Up (R6..R10) sono collegate sulle uscite Ra0..RA5 del 16F88 e non sugli ingressi del 16F877 [cfr. lo schema di simulazione del solo sistema tastierino] na_anxapic_key4x4 6

7 Interfaccia software Lo schema riportato è uno schema di simulazione e comprende sia il sistema tastierino che la demoboard AnxaPic. Vediamo ora, con semplici esempi, di creare un firmware che permetta di acquisire e visualizzare, sul display LCD della nostra demoboard il codice del tasto e il relativo carattere, immesso mediante tasterino; con due semplici esempi arriveremo a soluzione. Gli step proposti saranno: 1. Visualizzare sul display della demoboard il valore decimale corrispondente al codice binario (DCBA) un uscita dall'encoder del sistema tastierino 2. Come l'esempio precedente solo che in questo caso bisogna visualizzare il carattere associato al tasto premuto (es. => A vis A #, vis #, * vis *, etc... na_anxapic_key4x4 7

8 Il software 1. Visualizzare sul display della demoboard il valore decimale corrispondente al codice binario (DCBA) in uscita dall'encoder del nostro sistema tastierino [cfr slide 3] Il problema è di facile soluzione e precisamente da una semplice analisi: a) Elaborazione generica e indipendente di qualsiasi cosa, se viene premuto un tasto (notifica mediante interrupt) rileva il codice relativo al tasto e lo visualizza b) Continua elaborazione generica e indipendente Un semplice Flow-chart aiuta a comprendere meglio na_anxapic_key4x4 8

9 1. Visualizzare sul display della demoboard il valore decimale corrispondente al codice binario (DCBA) in uscita dall'encoder del nostro sistema tastierino [cfr slide 3] Main Set system Display avviso Tasto Si I 4 data-bit del sistema tastierino sono collegati con i pin RC0, RE0, RE1, RE2 del microcontrollore sulla nostra demoboard. Per leggere il codice del tasto dobbiamo leggere opportunamente la portc e la porte e quinidi integrare tra loro i valori letti. Read Code Display code Read Code Code1 = xxxx xe2e1e0 Code1 = xxxx E2E1E0x Code1 = 0000 E2E1E00 Code2 = xxxx xxxc0 Code2 = C0 Code = 0000 E0E1E2C0 Return Code Read PortE E0 E1 E2 Shift left << 1 And 0x0E Read PortC C0 And 0x01 Code1 Or Code2 Un semplice Flow-chart per lo step 1. na_anxapic_key4x4 9

10 1. Visualizzare sul display della demoboard il valore decimale corrispondente al codice binario (DCBA) in uscita dall'encoder del nostro sistema tastierino [cfr slide 3] Step 1. - Codice Sorgente [ReadKey1-B4.c] Codice sorgente del programma pricipale. Nella routine di interrupt l istruzione c=port_b; permette di eliminare fastidiosi problemi che si generano quando si attivano e utilizzano interrupts su portb. Senza questa istruzione potrebbero generarsi problematiche instabilità. na_anxapic_key4x4 10

11 1. Visualizzare sul display della demoboard il valore decimale corrispondente al codice binario (DCBA) in uscita dall'encoder del nostro sistema tastierino [cfr slide 3] Step 1. - Codice Sorgente Main Set system Display avviso Tasto Si Read Code Display code [ReadKey1-B4.c] na_anxapic_key4x4 11

12 1. Visualizzare sul display della demoboard il valore decimale corrispondente al codice binario (DCBA) in uscita dall'encoder del nostro sistema tastierino [cfr slide 3] Step 1. - Codice Sorgente [ReadKey1-B4.c] Read Code Code1 = xxxx xe2e1e0 Code1 = xxxx E2E1E0x Code1 = 0000 E2E1E00 Code2 = xxxx xxxc0 Code2 = C0 Code = 0000 E0E1E2C0 Return Code Read PortE E0 E1 E2 Shift left << 1 And 0x0E Read PortC C0 And 0x01 Code1 Or Code2 na_anxapic_key4x4 12

13 1. Visualizzare sul display della demoboard il valore decimale corrispondente al codice binario (DCBA) in uscita dall'encoder del nostro sistema tastierino [cfr slide 3] Step 1. - Codice Sorgente [ReadKey1-B4.h na_iodevice.c] Codice sorgente degli altri files del progetto. na_anxapic_key4x4 13

14 2. Visualizzare sul display della demoboard il carattere corrispondente al tasto premuto sul tastierino 4x4 [cfr slide 3] Il problema è di facile soluzione e precisamente da una semplice analisi: a) Elaborazione generica e indipendente di qualsiasi cosa, se viene premuto un tasto (notifica mediante interrupt) rileva il codice relativo al tasto e visualizza il carattere corrispondente b) Continua elaborazione generica e indipendente Il software Un semplice Flow-chart aiuta a comprendere meglio na_anxapic_key4x4 14

15 2. Visualizzare sul display della demoboard il carattere corrispondente al tasto premuto sul tastierino 4x4 [cfr slide 3] Main Set system Display avviso Tasto Si Read Key Display Key Read Key Read Code Key <- Carattere corrispondente al codice Return key Read Code Code1 = xxxx xe2e1e0 Code1 = xxxx E2E1E0x Code1 = 0000 E2E1E00 Code2 = xxxx xxxc0 Code2 = C0 Code = 0000 E0E1E2C0 Return Code Read PortE E0 E1 E2 Shift left << 1 And 0x0E Read PortC C0 And 0x01 Code1 Or Code2 Un semplice Flow-chart per lo step 2. na_anxapic_key4x4 15

16 2. Visualizzare sul display della demoboard il carattere corrispondente al tasto premuto sul tastierino 4x4 [cfr slide 3] Step 2. - Codice Sorgente Routine di interrupt e di lettura, decodifica e ritorno del tasto premuto [ReadKey2-B4.c] Main function na_anxapic_key4x4 16

17 2. Visualizzare sul display della demoboard il carattere corrispondente al tasto premuto sul tastierino 4x4 [cfr slide 3] Step 2. - Codice Sorgente Main Set system Display avviso Tasto Si Read Key Display Key [ReadKey2-B4.c] Main function na_anxapic_key4x4 17

18 2. Visualizzare sul display della demoboard il carattere corrispondente al tasto premuto sul tastierino 4x4 [cfr slide 3] Step 2. - Codice Sorgente Read Key Read Code Key <- Carattere corrispondente al codice Return key [ReadKey2-B4.c] Questa parte di codice è molto simile a quanto esaminato nell esercizio precedente, unica novità è il carattere associato secondo il layout del tastierino definito nel vettore key[] Read Code Code1 = xxxx xe2e1e0 Code1 = xxxx E2E1E0x Code1 = 0000 E2E1E00 Code2 = xxxx xxxc0 Code2 = C0 Code = 0000 E0E1E2C0 Read PortE E0 E1 E2 Shift left << 1 And 0x0E Read PortC C0 And 0x01 Return Code Code1 Or Code2 na_anxapic_key4x4 18

19 2. Visualizzare sul display della demoboard il carattere corrispondente al tasto premuto sul tastierino 4x4 [cfr slide 3] Step 2. - Codice Sorgente Tralasciamo l ultima parte di codice per le semplici librerie na_iodevice.c e per le definizioni hardware del sistema ReadKey2-B4-16F88.h. Questa parte di codice è molto simile a quanto visto nell esercizio dello step 1 a cui rimandiamo per eventuali chiarimenti. Il file na_readkey2-b4-16f88.rar, nella sezione esempi ed esercizi, contiene tutti i files relativi a questo step con opportuna simulazione in ambiente ISIS PROTEUS VSM. E anche presente il file na_readkey1-b4-16f88.rar con simulazione e codice relativo allo step 1. Per concludere Un esercizio proposto con opportuno codice d esempio. na_anxapic_key4x4 19

20 3. Immettere una sequenza di caratteri e visualizzare sul display il corrispondente valore numerico (es. => caratteri immessi * B 2 D sul display verrà visualizzato il valore: mt[cfr slide 3] Il problema è di facile soluzione e precisamente da una semplice analisi: a) Elaborazione generica e indipendente di qualsiasi cosa, se viene premuto un tasto (notifica mediante interrupt) rileva il codice relativo al tasto e visualizza il carattere corrispondente sul display, inoltre salva il carattere visualizzato in un array di caratteri in una posizione successiva alla precedente, se viene premuto il tasto D chiudi la stringa e converti la stringa completa in un numero di tipo float, visualizza su display il risultato numerico. b) Continua elaborazione generica e indipendente Il software Un esercizio proposto Per questo esercizio tralasciamo il relativo flow-chart, comunque la soluzione è semplice e abbastanza simile agli esercizi precedenti na_anxapic_key4x4 20

21 Il software Un esercizio proposto 3. Immettere una sequenza di caratteri e visualizzare sul display il corrispondente valore numerico (es. => caratteri immessi * B 2 D sul display verrà visualizzato il valore: mt[cfr slide 3] La soluzione è alquanto semplice e molto simile agli esempi precedenti a. Per ogni tasto premuto il corrispondente carattere va aggiunto alla stringa (array) di caratteri in una posizione con indice successivo a quello che lo precede (ricordiamoci che nelle stringhe di caratteri, il primo carattere ha indice uguale a zero quindi una stringa con undici caratteri ha indici compresi tra 0 e 10. Ogni stringa ha un opportuno delimitatore (carattere) di fine stringa; nel nostro caso è 0x00 (Carattere nullo o \0). b. La stringa deve essere sempre dichiarata prima del suo utilizzo e spesso bisogna riportare la sua dimensione massima (nel nostro caso dichiareremo una stringa con lunghezza massima di 12 caratteri, cioè il numero immesso non dovrà superare i 12 caratteri compresa la virgola decimale c. Il carattere D sarà il carattere di fine immissione del valore (la sua funzione sarà simile a quella del tasto Invio dei PC). Dopo la pressione del tasto D la corrispondente stringa verrà convertita in numero e il rispettivo valore sarà visualizzato su display. Per la conversione da caratteri a numero useremo la classica funzione atof(s) (ascii to float) dell ansi C presente nella libreria standard <stdlib.h> na_anxapic_key4x4 21

22 3. Immettere una sequenza di caratteri e visualizzare sul display il corrispondente valore numerico (es. => caratteri immessi * B 2 D sul display verrà visualizzato il valore: mt [cfr slide 3] Step 3. - Codice Sorgente_1 Il codice sorgente è semplice e in alcuni casi molto simile a quanto proposto negli esempi precedenti. Tralasciamo qualsiasi commento, crediamo comunque che questo esempio meriti un po del vostro tempo. na_anxapic_key4x4 22

23 3. Immettere una sequenza di caratteri e visualizzare sul display il corrispondente valore numerico (es. => caratteri immessi * B 2 D sul display verrà visualizzato il valore: mt [cfr slide 3] Step 3. - Codice Sorgente_2 na_anxapic_key4x4 23

28 3. Immettere una sequenza di caratteri e visualizzare sul display il corrispondente valore numerico (es. => caratteri immessi * B 2 D sul display verrà visualizzato il valore: mt [cfr slide 3] Per questo esempio, nella sezione esempi-esercizi, vi è il file na_readkey3-b4-16f88.rar con la simulazione in ambiente ISIS PROTEUS VSM. Nella relativa cartella sono presenti tutti i files del progetto. Credo doveroso da parte vostra dedicare un po di tempo per la comprensione e l analisi dell intero progetto. Nello schema di simulazione si nota la presenza di due microcontrollori Pic16F88 per il sistema tastierino e Pic16F877 per il micro della demoboard: la simulazione può essere rallentata per computer con caratteristiche hardware non di ultima generazione. N.B. Durante la simulazione nella finestra di log di Proteus, potrebbero apparire avvertimenti (warnings ) relativi al modello software del Pic16F88 (es configurazione della config word2, etc ). La cosa è lecita in quanto il modello software originario del controllore non implementa queste configurazioni. Questi avvertimenti possono benissimo essere trascurati! na_anxapic_key4x4 28