5. Menüführung

Nach dieser Lektion sollten Sie:

  1. wissen, wie man eine einfache Menüführung auf einem Display implementiert.
I. Vorarbeiten
  1. Laden Sie folgende Datei herunter:
II. Analyse des fertigen Programms
  1. Initialisieren des Programms
    1. Öffnen Sie SimulIDE und öffnen Sie dort mittels simulide_open.jpg die Datei 5_program_menu.simu
    2. Laden Sie 5_program_menu.hex als firmware auf den 328 Chip
    3. Zunächst wird eine Startanzeige mit dem Namen des Programms dargestellt.
    4. Als nächstes ist im Display ein Menu zu sehen, in dem verschiedene Programme P1 … P4 durch Tastendruck auswählbar ist. Dadurch sind die bisherigen Programme auswählbar. Im Unterprogramm ermöglicht der Schalter S1 das Zurückspringen ins Menu.
  2. Das Programm zu diesem Hexfile soll nun erstellt werden
III. Eingabe in Atmel Studio

/*=============================================================================
 
Experiment 5:   Programm-Menu
=============   =============
 
Dateiname:      Program_Menu.c
 
Autoren:        Peter Blinzinger
                Prof. G. Gruhler (Hochschule Heilbronn)
                D. Chilachava    (Georgische Technische Universitaet)
 
Version:        1.2 vom 29.04.2020
 
Hardware:       MEXLE2020 Ver. 1.0 oder höher
                AVR-USB-PROGI Ver. 2.0
 
Software:       Entwicklungsumgebung: AtmelStudio 7.0
                C-Compiler: AVR/GNU C Compiler 5.4.0
 
Funktion:       Unter einer gemeinsamen Programmoberflaeche werden vier Teil-
                programme verwaltet. Dies sind:
                P1: Blinking LED
                P2: Creating Sound
                P3: Logic Functions
                P4: Up/Down-Counter
                Der Start der Teilprogramme erfolgt den zugeordneten Funktions-
                tasten. Nach dem Abbruch eines Teilprogramms (immer mit S1)
                wird wieder die Programmauswahl gestartet.
 
Displayanzeige: Start (fuer 2s):        Betrieb (Hauptebene):
                +----------------+      +----------------+
                |- Experiment 5 -|      |   Main Level   |
                |  Program Menu  |      | P1  P2  P3  P4 |
                +----------------+      +----------------+
 
                Anzeige fuer Teilprogramme siehe bei einzelnen Programmen
 
Tastenfunktion: Im Hauptprogramm rufen S1 .. S4 die 4 Teiprogramme auf.
                Im Teilprogramm ist die Funktion unterschiedlich (siehe dort)
 
Jumperstellung: Auswirkung nur im Teilprogramm "Sound": 
                Schalter muss fuer des Buzzer zwischen geschlossen sein
 
Fuses im uC:    CKDIV8: Aus (keine generelle Vorteilung des Takts)
 
Header-Files:   lcd_lib_de.h    (Library zur Ansteuerung LCD-Display Ver. 1.3)
 
=============================================================================*/ 
 
 
// Deklarationen ==============================================================
 
// Festlegung der Quarzfrequenz
#ifndef F_CPU                   // optional definieren
#define F_CPU 12288000UL        // ATmega 328 mit 12,288 MHz Quarz
#endif                          
 
 
// Include von Header-Dateien
#include <avr/io.h>               // I/O-Konfiguration (intern weitere Dateien)
#include <stdbool.h>          // Bibliothek fuer Bit-Variable
#include <avr/interrupt.h>        // Definition von Interrupts
#include <util/delay.h>           // Definition von Delays (Wartezeiten)
#include "lcd_lib_de.h"         // Header-Datei fuer LCD-Anzeige
 
 
// Makros
#define SET_BIT(PORT, BIT)  ((PORT) |=  (1 << (BIT))) // Port-Bit Setzen
#define CLR_BIT(PORT, BIT)  ((PORT) &= ~(1 << (BIT))) // Port-Bit Loeschen
#define TGL_BIT(PORT, BIT)  ((PORT) ^=  (1 << (BIT))) // Port-Bit Toggeln
 
 
// Konstanten
#define VORTEILER_WERT      60  // Faktor Vorteiler = 60
#define HUNDERTSTEL_WERT    10  // Faktor Hundertstel = 10
#define ZEHNTEL_WERT        10  // Faktor Zehntel = 10
 
#define ON_TIME     100         // "Ein-Zeit" in Inkrementen zu 100 ms
#define OFF_TIME    100         // "Aus-Zeit" in Inkrementen zu 100 ms
 
#define MIN_PER     59          // minimale Periodendauer in "Timerticks"           
#define MAX_PER     255         // maximale Periodendauer in "Timerticks"           
#define WAIT_SND    2000        // Wartezeit zwischen zum Tonwechsel in ms
#define WAIT_LED    1000        // Wartezeit zwischen zum Blinkwechsel der LED in ms

#define NULL    0x30            // ASCII-Zeichen '0'
#define EINS    0x31            // ASCII-Zeichen '1'
 
 
// Variable
unsigned char vorteiler     = VORTEILER_WERT;   // Zaehlvariable Vorteiler
unsigned char hundertstel   = HUNDERTSTEL_WERT; // Zaehlvariable Hundertstel
unsigned char modus         = 0;                // Programmmodus
 
int counter = 0000;             // Variable fuer Zaehler
 
bool timertick;                 // Bit-Botschaft alle 0,111ms (Timer-Interrupt)
bool takt10ms;                  // Bit-Botschaft alle 10ms
bool takt100ms;                 // Bit-Botschaft alle 100ms
 
bool sw1_neu = 1;               // Bitspeicher fuer Taste 1
bool sw2_neu = 1;               // Bitspeicher fuer Taste 2
bool sw3_neu = 1;               // Bitspeicher fuer Taste 3
bool sw4_neu = 1;               // Bitspeicher fuer Taste 4
 
bool sw1_alt = 1;               // alter Wert von Taste 1
bool sw2_alt = 1;               // alter Wert von Taste 2
bool sw3_alt = 1;               // alter Wert von Taste 3
bool sw4_alt = 1;               // alter Wert von Taste 4
 
bool sw1_slope = 0;             // Flankenspeicher fuer Taste 1
bool sw2_slope = 0;             // Flankenspeicher fuer Taste 2
bool sw3_slope = 0;             // Flankenspeicher fuer Taste 3
bool sw4_slope = 0;             // Flankenspeicher fuer Taste 4
 
 
// Funktionsprototypen
void initTaster(void);          // Taster initialisieren
void initTimer0(void);          // Timer 0 initialisieren (Soundgenerierung)
void initDisplay(void);         // Initialisierung des Displays

void readButton(void);          // Tasten einlesen
void getChoiceInMainMenu(void);	// Hauptmenu bearbeiten
void showMainDisplay(void);		// Anzeige des Hauptmenus
 
void doBlinkingLed(void);		// Teilprogramm 1: Blinkende LED
void showBlinkingLedDisplay(void); // Anzeige zu Teilprogramm 1
 
void doSound(void);				// Teilprogramm 2: Soundgenerierung
void showSoundDisplay(void);	// Anzeige zu Teilprogramm 2
 
void doLogicFunctions(void);	// Teilprogramm 3: Logische Funktionen
void showLogicDisplay(void);	// Anzeige zu Teilprogramm 3
 
void doCounterProg(void);		// Teilprogramm 4: Zaehler
void showCounterDisplay(void);	// Anzeige zu Teilprogramm 4
 
// Hauptprogramm ==============================================================
 
int main()
{
    initTaster();               // Taster initialisieren
    initDisplay();                  // Initialisierung LCD-Anzeige
     
    TCCR2A = 0;                     // Timer 2 auf "Normal Mode": Basistakt
    TCCR2B |= (1<<CS01);          // mit Prescaler /8 betreiben
    TIMSK2 |= (1<<TOIE2);         // Overflow-Interrupt aktivieren
 
    sei();                          // generell Interrupts einschalten
 
    while(1)                        // unendliche Schleife
    {
        switch(modus)               // Programmverteiler: Variable "modus"
        {
        case 0:                     // Modus 0: Hauptmenu
            showMainDisplay();
            getChoiceInMainMenu();
            break;
 
        case 1:                     // Modus 1: Blinkende LED
            doBlinkingLed();          // Programm laeuft bis zum Abbruch
            modus = 0;              // danach auf Hauptmenu zurueckschalten
            break;
 
        case 2:                     // Modus 2: Soundgenerierung
            doSound();                // Programm laeuft bis zum Abbruch
            modus = 0;              // danach auf Hauptmenu zurueckschalten
            break;
 
        case 3:                     // Modus 3: Logische Funktionen
            doLogicFunctions();       // Programm laeuft bis zum Abbruch
            modus = 0;              // danach auf Hauptmenu zurueckschalten
            break;
         
        case 4:                     // Modus 4: Up-Down-Counter
            doCounterProg();          // Programm laeuft bis zum Abbruch
            modus = 0;              // danach auf Hauptmenu zurueckschalten
            break;
        }
    }
    return 0;
}
 
 
// Interrupt-Routine ==========================================================
ISR(TIMER2_OVF_vect)
 
// In der Interrupt-Routine sind die Softwareteiler realisiert, durch die Takt-
// botschaften (10ms, 100ms) erzeugt werden. Die Interrupts werden von Timer 2
// ausgeloest.
 
{
    timertick = 1;                  // Botschaft 0,166ms senden
    --vorteiler;                    // Vorteiler dekrementieren
    if (vorteiler==0)               // wenn 0 erreicht: 10ms abgelaufen
    {
        vorteiler = VORTEILER_WERT; //    Vorteiler auf Startwert
        takt10ms = 1;               //    Botschaft 10ms senden
        readButton();
        --hundertstel;              //    Hunderstelzaehler dekrementieren
         
    if (hundertstel==0)                 // wenn 0 erreicht: 100ms abgelaufen
        {
            hundertstel = HUNDERTSTEL_WERT; // Teiler auf Startwert
            takt100ms = 1;                  //    Botschaft 100ms senden
         
        }   
    }
}
 
// Taster initialisieren =======================================================
void initTaster(void)
{
    DDRB = DDRB & 0xE1;             // Port B auf Eingabe schalten
    PORTB |= 0x1E;                  // Pullup-Rs eingeschaltet
    _delay_us(10);                  // Wartezeit Umstellung Hardware-Signal
}
 
// Funktion Tasten einlesen ===================================================
void readButton(void)
{
    // Einlesen der 4 Tastensignale
    sw1_neu = (PINB & (1 << PB1));
    sw2_neu = (PINB & (1 << PB2));
    sw3_neu = (PINB & (1 << PB3));
    sw4_neu = (PINB & (1 << PB4));
 
    // Auswerten der Flanken beim Druecken
 
    if ((sw1_neu==0)&(sw1_alt==1))  // wenn Taste 1 soeben gedrueckt wurde: 
        sw1_slope = 1;              //    Flankenbit Taste 1 setzen
 
    if ((sw2_neu==0)&(sw2_alt==1))  // wenn Taste 2 eben gedrueckt wurde:
        sw2_slope = 1;              //    Flankenbit Taste 2 setzen
         
    if ((sw3_neu==0)&(sw3_alt==1))  // wenn Taste 3 eben gedrueckt wurde:
        sw3_slope = 1;              //    Flankenbit Taste 3 setzen
     
    if ((sw4_neu==0)&(sw4_alt==1))  // wenn Taste 4 eben gedrueckt wurde:
        sw4_slope = 1;              //    Flankenbit Taste 4 setzen
 
        // Zwischenspeichern aktuelle Tastenwerte
 
    sw1_alt = sw1_neu;              // aktuelle Tastenwerte speichern
    sw2_alt = sw2_neu;              //    in Variable fuer alte Werte
    sw3_alt = sw3_neu;
    sw4_alt = sw4_neu;  
}
 
 
 
// Initialisierung Display-Anzeige ============================================
void initDisplay()              // Start der Funktion
{
    lcd_init();                 // Initialisierungsroutine aus der lcd_lib
                     
    lcd_gotoxy(0,0);                // Cursor auf 1. Zeile, 1. Zeichen
    lcd_putstr("- Experiment 5 -"); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
 
    lcd_gotoxy(1,0);                // Cursor auf 2. Zeile, 1. Zeichen
    lcd_putstr("  Program Menu  "); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
 
    _delay_ms(2000);            // Wartezeit nach Initialisierung
 
    showMainDisplay();
}
 
 
// Anzeige Hauptmenu ==========================================================
void showMainDisplay()
{
    lcd_gotoxy(0,0);                // Cursor auf 1. Zeile, 1. Zeichen
    lcd_putstr("   Main Level   "); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
 
    lcd_gotoxy(1,0);                // Cursor auf 2. Zeile, 1. Zeichen
    lcd_putstr(" P1  P2  P3  P4 "); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
 
}                               // Ende der Funktion
 
 
 
/* Teilprogramm 1: Blinkende LED ==============================================
 
Funktion:       Die gelbe LED (LED 3) in der Schaltung blinkt mit einer
                Periodendauer von 2 Sekunden (1 s ein, 1 s aus). Auf dem LCD-
                Display wird rechts unten der Wert der LED ("1" oder "0") als
                Zahl dargestellt. Abbruch mit Taste S1 nach voller Periode.
 
Displayanzeige: +----------------+
                |P1: Blinking LED|
                |Home           1|
                +----------------+
 
Tastenfunktion: S1 Flanke: zurueck zur Hauptprogrammebene
 
============================================================================ */
void doBlinkingLed()
{
 
    showBlinkingLedDisplay();      // Initialisierung Display
    SET_BIT(DDRB, DDB0);        // Port B, Pin 0 (LED3) auf Ausgang schalten
     
    while(!sw1_slope)           // unendliche Schleife
    {
        SET_BIT(PORTB,PB0);     // Port B, Pin 0 auf LOW: LED einschalten
        lcd_gotoxy(1,15);
        lcd_putc(EINS);         // Anzeige LED-Wert "1" auf Display
 
        _delay_ms(WAIT_LED);
 
        CLR_BIT(PORTB, PB0);    // Port B, Pin 0 auf HIGH: LED ausschalten
        lcd_gotoxy(1,15);
        lcd_putc(NULL);         // Anzeige LED-Wert "0" auf Display
 
        _delay_ms(WAIT_LED);
 
    }                           // Ende der Warteschleife
 
    sw1_slope = 0;              // Alle Flankenbits loeschen
    sw2_slope = 0;
    sw3_slope = 0;
    sw4_slope = 0;
}                               // zurück zur Hauptschleife
 
 
// Anzeige zu Teilprogramm 1
void showBlinkingLedDisplay()      // Start der Funktion
{
    lcd_gotoxy(0,0);                // Cursor auf 1. Zeile, 1. Zeichen
    lcd_putstr("P1: Blinking LED"); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
 
    lcd_gotoxy(1,0);                // Cursor auf 2. Zeile, 1. Zeichen
    lcd_putstr("Home            "); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
 
}                               // Ende der Funktion
 
 
 
 
/* Teilprogramm 2: Soundgenerierung ===========================================
 
Funktion:       Auf dem kleinen Lautsprecher (Buzzer) in der Schaltung 
                wird ein sirenenartiger Sound ausgegeben. Zwischen den auf-
                und absteigenden Tönen bleibt die Frequenz kurz stabil.
                Die Frequenz wird mit dem Timer 0 (im CTC-Mode) erzeugt und 
                direkt über den Output-Compare-Pin im Toggle-Mode ausgegeben.
                Die jeweilige Periodendauer wird dreistellig in Timerticks 
                auf der Anzeige rechts unten dargestellt.
 
Displayanzeige: +----------------+
                |P2: Create Sound|
                |Home         123|
                +----------------+
 
Tastenfunktion: S1 Flanke: zurueck zur Hauptprogrammebene nach Ablauf des
                gesamten Sound-Zyklus
 
============================================================================ */
void doSound()
{
    unsigned char temp = 0;     // lokale Variable
 
    showSoundDisplay();            // Anzeige zum Programm
 
        // Ports initialisieren
 
    DDRB |= (1<<DDB0);            // Port B, Pin 0 (zur LED) auf Ausgang
    DDRD |= (1<<DDD5);            // Port D, Pin 5 (zum Buzzer) auf Ausgang
     
    initTimer0();               // Timer 0 fuer Soundgenerierung
 
    while(!sw1_slope)           // Solange keine Flanke auf SW1: Warteschleife
    {
        for (OCR0A=MAX_PER; OCR0A>=MIN_PER; OCR0A--) // Frequenz erhoehen
        {
            temp = OCR0A;       // Anzeige des aktuellen Periodenzaehlers
            lcd_gotoxy(1,13);
            lcd_putc(temp/100 + NULL);  // Hunderter als ASCII ausgeben
            temp = temp%100;            // Rest = Zehner, Einer
            lcd_putc(temp/10 + NULL);   // Zehner als ASCII ausgeben
            lcd_putc(temp%10 + NULL);   // Einer als ASCII ausgeben
 
            _delay_ms(100);     // in Schritten von 100 ms  
             
            if(sw1_slope)               // Schleifenabbruch, wenn Taster S1 gedrückt wird
            {
                TCCR0A = 0;                 // Timer 0 stoppen: Sound ausschalten
                 
                sw1_slope = 0;              // alle Flankenbits loeschen
                sw2_slope = 0;
                sw3_slope = 0;
                sw4_slope = 0;
                 
                return;
            }   
        }
        _delay_ms(WAIT_SND);   // Wartezeit hohe Frequenz
 
        for (OCR0A=MIN_PER; OCR0A<MAX_PER; OCR0A++)  // Frequenz absenken
        {
            temp = OCR0A;       // Anzeige des aktuellen Periodenzaehlers
            lcd_gotoxy(1,13);
            lcd_putc(temp/100 + NULL);  // Hunderter als ASCII ausgeben
            temp = temp%100;            // Rest = Zehner, Einer
            lcd_putc(temp/10 + NULL);   // Zehner als ASCII ausgeben
            lcd_putc(temp%10 + NULL);   // Einer als ASCII ausgeben
 
            _delay_ms(100);     // in Schritten von 100 ms
             
            if(sw1_slope)               // Schleifenabbruch, wenn Taster S1 gedrückt wird
            {
            TCCR0A = 0;                 // Timer 0 stoppen: Sound ausschalten
             
                sw1_slope = 0;              // alle Flankenbits loeschen
                sw2_slope = 0;
                sw3_slope = 0;
                sw4_slope = 0;
                 
                return;
            }
        }
        _delay_ms(WAIT_SND);   // Wartezeit niedrige Frequenz
 
    }                           // Ende der unendlichen Schleife
     
    // Nach Erkennen der Flanke von SW1
     
    TCCR0A = 0;                 // Timer 0 stoppen: Sound ausschalten
 
    sw1_slope = 0;              // alle Flankenbits loeschen
    sw2_slope = 0;
    sw3_slope = 0;
    sw4_slope = 0;
}                               // zurück zur Hauptschleife
 
// Intialisierung des Timers 0 fuer Sounderzeugung
void initTimer0()
{
    TCCR0A = (1<<WGM01) |(1<<COM0B0);   // CTC Mode waehlen
    TCCR0B = (1<<CS01 | 1<<CS00);       // Timer-Vorteiler /64
 
    OCR0A = MAX_PER;            // Start mit tiefstem Ton
}
 
// Anzeige zu Teilprogramm 2
void showSoundDisplay()                // Start der Funktion
{
    lcd_gotoxy(0,0);                // Cursor auf 1. Zeile, 1. Zeichen
    lcd_putstr("P2: Create Sound"); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
 
    lcd_gotoxy(1,0);                // Cursor auf 2. Zeile, 1. Zeichen
    lcd_putstr("Home            "); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
 
}                               // Ende der Funktion
 
/* Teilprogramm 3: Logische Funktionen ========================================
 
Funktion:       Auf dem Display werden Ergebnisse von
                logischen Verknuepfungen (UND, ODER, NOT, XOR) dargestellt.
                Die logischen Eingangssignale werden von den Tasten S3 und S4
                eingelesen.
 
Displayanzeige: Start                   Nach 2 s:
                +----------------+      +----------------+
                |P3: Logic Funct.|      |S3&S4=0  S3+S4=0|
                |Home            |      |/S3=0  S3xorS4=0|
                +----------------+      +----------------+
 
Tastenfunktion: S1 Flanke: zurueck zur Hauptprogrammebene
                S3: Logischer Eingang (ohne Entprellung)
                S4: Logischer Eingang (ohne Entprellung)
 
============================================================================ */
void doLogicFunctions()
{
    unsigned char temp = 0;     // lokale Variable
 
    showLogicDisplay();            // Anzeige initialisieren
 
    while(!sw1_slope)           // Solange keine Flanke auf SW1: Warteschleife
    {
        if ((!sw3_alt)&&(!sw4_alt)) temp=EINS; // Ergebnis der UND-Verknuepfung
        else temp=NULL;
        lcd_gotoxy(0,6);
        lcd_putc(temp);          // auf LCD als Zeichen 0 oder 1 ausgeben
 
        if ((!sw3_alt)||(!sw4_alt)) temp=EINS; // Ergebnis der ODER-Verknuepfung
        else temp=NULL;
        lcd_gotoxy(0,15);
        lcd_putc(temp);          // auf LCD als Zeichen 0 oder 1 ausgeben
 
        if (sw3_alt) temp=EINS;  // Ergebnis der Negation
        else temp=NULL;
        lcd_gotoxy(1,4);
        lcd_putc(temp);          // auf LCD als Zeichen 0 oder 1 ausgeben
 
        if ((!sw3_alt)^(!sw4_alt)) temp=EINS;    // Ergebnis der XOR-Verknuepfung
        else temp=NULL;
        lcd_gotoxy(1,15);
        lcd_putc(temp);          // auf LCD als Zeichen 0 oder 1 ausgeben
 
        _delay_ms(100);         // Wartezeit 100 ms vor neuer Auswertung
    }
 
    sw1_slope = 0;              // alle Flankenbits loeschen
    sw2_slope = 0;
    sw3_slope = 0;
    sw4_slope = 0;
}                               // zurück zur Hauptschleife
 
 
// Anzeige zu Teilprogramm 3
void showLogicDisplay()
{
    lcd_gotoxy(0,0);                // Cursor auf 1. Zeile, 1. Zeichen
    lcd_putstr("P3: Logic Funct."); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
 
    lcd_gotoxy(1,0);                // Cursor auf 2. Zeile, 1. Zeichen
    lcd_putstr("Home            "); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
 
    _delay_ms(2000);                // Wartezeit 2 s
 
    lcd_gotoxy(0,0);                // Cursor auf 1. Zeile, 1. Zeichen
    lcd_putstr("S3&S4=0  S3+S4=0"); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
 
    lcd_gotoxy(1,0);                // Cursor auf 2. Zeile, 1. Zeichen
    lcd_putstr("/S3=0  S3xorS4=0"); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
}
 
 
/* Teilprogramm 4: Up-Down-Counter ============================================
 
Funktion:       Es wird ein 4-stelliger Dezimal-Zaehler (0000..9999) mit 
                Anzeige und Ueber-/ Unterlauf realisiert. Das Aufwaerts- und 
                Abwaertszaehlen wird mit zwei Tasten (S3: +) (S4: -) gesteuert.
                Es werden die Flanken beim Druecken der Tasten ausgewertet. 
                Die Taste S2 dient zum Ruecksetzen des Zaehlers auf 0000.
 
Displayanzeige: +----------------+
                |P4: Counter 0000|
                |Home RES  +   - |
                +----------------+
 
Tastenfunktion: S1 Flanke: zurueck zur Hauptprogrammebene
                S2 Reset Counter (ohne Entprellung) 
                S3 Flanke: Counter++ (mit Entprellung)
                S4 Flanke: Counter-- (mit Entprellung)
 
============================================================================ */
void doCounterProg()
{
    int temp;                   // lokale Variable
     
    showCounterDisplay();          // Anzeige initialisieren
 
        // Auswertung der Tasten
 
    while(!sw1_slope)           // Solange keine Flanke auf SW1: Warteschleife
    {
        if (sw2_alt==0)         // solange Taste 1 gedrueckt: 
            counter = 0000;     //    Counter auf 0000 setzen
 
        if (sw3_slope)          // wenn Taste 2 eben gedrueckt wurde:
        {
            sw3_slope = 0;      //    Flankenbit loeschen
 
            counter++;          //    Counter hochzaehlen, Überlauf bei 9999
            if (counter==10000)
                counter = 0000; //       auf 0000 setzen
        }
     
        if (sw4_slope)          // wenn Taste 3 eben gedrueckt wurde:
        {
            sw4_slope = 0;      //    Flankenbit loeschen
 
            counter--;          //    Counter herunterzaehlen, Unterlauf bei 0
            if (counter<0000)
                counter = 9999; //       auf 9999 setzen
        }
 
        _delay_ms(100);         // Auswertung alle 100 ms
             
            // Anzeige der Werte
 
        lcd_gotoxy(0,12);       
     
        temp = counter;
        lcd_putc(temp/1000+NULL); // Tausender ausgeben
 
        temp = temp%1000;        // Rest = Hunderter, Zehner, Einer
        lcd_putc(temp/100+NULL); // Hunderter ausgeben
 
        temp = temp%100;        // Rest = Zehner. Einer
        lcd_putc(temp/10+NULL); // Zehner ausgeben
        lcd_putc(temp%10+NULL); // Einer ausgeben
    }
 
    sw1_slope = 0;              // alle Flankenbits loeschen
    sw2_slope = 0;
    sw3_slope = 0;
    sw4_slope = 0;
}                               // zurück zur Hauptschleife
 
 
// Anzeige zu Teilprogramm 4
void showCounterDisplay()
{
    lcd_gotoxy(0,0);                // Cursor auf 1. Zeile, 1. Zeichen
    lcd_putstr("P4: Counter 0000"); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
 
    lcd_gotoxy(1,0);                // Cursor auf 2. Zeile, 1. Zeichen
    lcd_putstr("Home RES  +   - "); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
}
 
// Auswahl im Hauptmenu ermitteln =======================================================
void getChoiceInMainMenu()
{
    if (sw1_slope)              // Wenn Flanke auf Taste 1
    {
        sw1_slope=0;            //    Flankenbit loeschen
        modus=1;                //    neuer Modus 1
    }
                 
    if (sw2_slope)              // Wenn Flanke auf Taste 2
    {
        sw2_slope=0;            //    Flankenbit loeschen
        modus=2;                //    neuer Modus 2
    }
         
    if (sw3_slope)              // Wenn Flanke auf Taste 3
    {
        sw3_slope=0;            //    Flankenbit loeschen
        modus=3;                //    neuer Modus 3
    }
                     
    if (sw4_slope)              // Wenn Flanke auf Taste 4
    {
        sw4_slope=0;            //    Flankenbit loeschen
        modus=4;                //    neuer Modus 4
    }
}

/*=============================================================================

Ändern Sie auch hier wieder die Beschreibung am Anfang des C-Files, je nachdem was Sie entwickeln




































Deklarationen ===================================

  1. Hier wird wieder geprüft ob die Frequenz des Quarz bereits eingestellt wurde und - falls nicht - dessen Frequenz eingestellt.



  2. Die Header-Dateien entsprechen denen der letzten Programme.




  3. Auch die Makros entsprechen denen der letzten Programme.




  4. Die Konstanten entsprechen denen der letzten Programme.












  5. Auch die anfänglichen Variablen entsprechen denen der letzten Programme. Hierbei sind alle vier Schalter berücksichtigt.






  6. Wird die Taste S1 gedrückt, so wird sw1_neu gesetzt. sw1_alt entspricht dem vorherigen Wert. Gleiches gibt es für die anderen Taster.






  7. Wird eine ansteigende Flanke der Taste S1 gedrückt, so wird sw1_slope gesetzt. Das heißt, wenn die Taste gerade von 'nicht gedrückt' auf 'gedrückt' gewechselt hat, so wird sw1_slope gesetzt. Gleiches gibt es für die anderen Taster.


  8. Bei den Funktionsprototypen sind einige bekannte Unterprogramme vorhanden. Details werden weiter unten erklärt.














Hauptprogramm =========================

  1. Zunächst werden zwei Initialisierungsroutinen aufgerufen (siehe weiter unten)
  2. Dann werden die „Timer/Counter Control Register“ des Timers 2 TCCR2A und TCCR2B gesetzt. Der Timer 2 ist im wesentlichen mit dem Timer 0 aus dem Up/Down Counter vergleichbar. Er ist ein 8-Bit Timer und auch hier wird der „Normal Mode“ zum hochzählen genutzt. Auch hier gibt das Register TCCR2B den Prescaler an.
  3. Auch hier gibt es eine „Timer Interrupt MaSKTIMSK2. Auch hier wird mit dem Bit TOIE2 („Timer Overflow Interrupt Enable“) der Interrupt bei Überlauf aktiviert.
  4. Mit dem Befehl sei() wird die Bearbeitung von Interrupts aktiv
  5. in der Endlosschleife ist nur eine switch-case Anweisung zu finden. Diese stellt den Auswahlteil einer Zustandsmaschine dar:
    microcontrollertechnik:zustandsmaschine.png
    Aus jedem Unterprogramm wird wieder zurück ins Hauptmenü gesprungen.
  6. Beim case 1…4 wird zunächst das jeweilige Programm aufgerufen. Nachdem Rückkehr aus diesem Programm wird zunächst der modus wieder auf 0 zurückgesetzt, sodass beim nächsten Durchlauf der Schleife der case 0 ausgeführt wird. Jeder case wird mit break beendet.

Interrupt Routine =========================

  1. Mit dem Befehl ISR() wird eine Interrupt Service Routine für den OVerFlow Interrupt für TIMER2 angelegt.
  2. Der Überlauf-Interrupt durch den Timer2 wird erst bei Überlauf des 8-Bit Wert ausgeführt. Auch hier ergibt sich durch den Prescaler und Modus (TCCR2A und TCCR2B) eine Periode von $T_{ISR}= 0,16\bar{6}ms$.
  3. Die Ermittlung von Timertick, vorteiler, takt10ms, hundertstel und takt100ms ist hier wieder gleich dem im Up/Down Counter.
  4. Eine große Änderung ist, dass bereits im Interrupt alle 10ms die Unterfunktion readButton() aufgerufen wird.









Taster initialisieren ==============

  1. Das Einstellen des Data Direction Registers und der Pullups wurde bereits in vorherigen Programmen erklärt.


Funktion Tasten einlesen ==============


  1. In dieser Funktion werden zunächst die Stellungen aller Taster eingelesen (vgl. counterCounting(void) bei Up/down Counter).


  2. Neu hier ist, dass über if ( (sw1_neu==0) & (sw1_alt==1) ) die positive Flanke (=aufsteigende Flanke) erkannt wird und dies im Flag sw1_slope gespeichert wird.
















Initialisierung Display-Anzeige =========================

  1. Die Funktion initDisplay() wird zu Beginn des Programms aufgerufen und führt zunächst die Initialisierung des Displays aus.
  2. Danach wird der erste Text auf den Bildschirm geschrieben und damit der Programmname dargestellt.
  3. Nach zwei Sekunden wird der Auswahlbildschirm angezeigt.







Anzeige Hauptmenu =========================

  1. Da der Auswahlbildschirm mit dem Hauptmenu nicht nur beim Start, sondern auch nach jeder Rückkehr aus Unterprogrammen dargestellt werden muss, wird der Auswahlbildschirm in einem neuen Unterprogramm angezeigt.






/* Teilprogramm 1: Blinkende LED =====

Hier ist das Programm der Blinking LED etwas angepasst eingefügt.











  1. Zunächst wird ein Unterprogramm zur Anzeige das Displays aufgerufen
  2. SET_BIT(DDRB, DDB0) wandelt den Anschluss B0 in einen Ausgang um
  3. Die Schleife wird solange ausgeführt, bis die Flanke des Schalters 1 über sw1_slope erkannt wurde
  4. Beim Aktivieren der LED wird auch auf dem Display eine 1 geschrieben.



  5. Nach einer Sekunde wird die LED ausgeschalten und auf dem Display eine 0 geschrieben.



  6. Nach Beendigung der Schleife werden alle Flanken gelöscht. Damit wird verhindert, dass beim Aufruf des Hauptmenus sofort ein Sprung in ein Unterprogramm ausgeführt wird.
















/* Teilprogramm 2: Soundgenerierung ====

Hier ist das Programm Sound und Timer etwas angepasst eingefügt.


















  1. Die Port Initialisierung, um Lautsprecher und LED anzusteuern, wurde übernommen.
  2. Hier wird Timer 0 genutzt, um das gepulste Signal an den Lautsprecher zu verändern.
  3. Die while-Schleife wird wieder abgebrochen, wenn die Taste 1 gedrückt wurde.
  4. Neben dem Herunterzählen der Periodenlänge (über OCR0A--), wird auch der Periodenzähler ausgegeben. Die Ausgabe ähnelt counterDisplay aus dem Programm Up/Down Counter.
  5. Da die for-Schleife zum Herunterzählen der Periodenlänge sehr lange dauert (etwa 2 Sekunden) wird auch darin der Tastendruck der Taste 1 abgefragt werden.




  6. Falls die Taste 1 gedrückt wurde, wird sowohl in der for-Schleife, als auch nach der while-Schleife der Timer gestoppt und die Flanken zurückgesetzt.










  7. Das Heraufzählen der Frequenz gleich dem Herunterzählen, bis auf die Werte der for-Schleife.










































/* Teilprogramm 3: Logische Funktionen ====

Hier ist das Programm Logische Funktionen etwas angepasst eingefügt.


















  1. Durch den Anschluss des Tasters zwischen Port und Masse erzeugt ein geschlossener ein LOW Signal (logisch 0). Hier sollen aber nun der Tastendruck dem Wert HIGH (logisch 1) entsprechen. Aus diesem Grund sind die Tasterwerte in den Bedingungen negiert, z.B. (!sw3_alt)&&(!sw4_alt)



































/* Teilprogramm 4: Up-Down-Counter ====

Hier ist das Programm Up/Down Counter etwas angepasst eingefügt.



















  1. Im wesentlichen gleicht das Programm dem bereits bekanntem. Es kann aber auf die bereits berechnete Flanken sw2_slope bis sw4_slope zurückgegriffen.











































Auswahl im Hauptmenu ermitteln ==========

  1. Je nach gedrückter Taste wird hier die Variable modus gesetzt
IV. Ausführung in Simulide
  1. Geben Sie die oben dargestellten Codezeilen ein und kompilieren Sie den Code.
  2. Öffnen Sie Ihre hex-Datei in SimulIDE und testen Sie, ob diese die gleiche Ausgabe erzeugt


Bitte arbeiten Sie folgende Aufgaben durch:

Aufgaben
  1. Speicherauslastung und Programmoptimierung:
    1. Merken Sie sich die Speicherauslastung des bisherigen Programms. Diese finden Sie z.B. über den Solution Explorer: Output Files » 5_Program_Menu.elf » rechte Maustaste (Kontextmenu) » Properties » Flash size und RAM size (in Bytes).
    2. Der oben gezeigte Code wurde optimiert: 5_program_menu_opt.c . Aus funktionaler Sicht sind die beiden Programme gleich. Kompilieren Sie diesen Code und überprüfen Sie die Speicherauslastung.
    3. Wie funktioniert die optimierte Funktionen void getChoiceInMainMenu()?
    4. Für was wird der Array DisplayText verwendet?

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