Atmel ATtiny 2313 - binární hodiny

13.7.2008 23:01 | Přečteno: 7894× | Ostatní | | poslední úprava: 13.7.2008 23:22

Každý geek by měl jedny mít. A pro ty, kteří opovrhují koupenými nebo jen nemají dost peněz je určen následující návod.

Důležité: před zahájením práce doporučuji přečíst následující články: Jednočipy pod Linuxem I Jednočipy pod Linuxem II a Jednočip ATtiny2313 pod Linuxem. Nebudu se zde zabývat základními věcmi jako jednoduchý programátor, vývojové prostředí nebo nahrávání programu do jednočipu

Disclaimer: veškeré zde uvedené postupy činíte na vlastní nebezpečí. I když jsem tento postup vyzkoušel, za případný spálený paralelní port, základní desku, nebo vlasy. Zkrátka když bude něco špatně, mě z toho vynechte.

Co budeme potřebovat:

• jednočip ATtiny2313
• programátor pro čip (přinejhorším postačí konektor do paralelního portu a 5 drátů - návod viz Jednočipy pod Linuxem II)
• 100nF kondenzátor
• 12 LED 3-5V
• 2 rezistory (cca 200k)
• nepájivé kontaktní pole (dobrodruzi mohou rovnou vyleptat PCB)
• Hromada drátů (pokud pájíte rovnou na PCB, budete jich potřebovat míň)
• Zdroj 3-5V DC - zkoušel jsem nabiječku na mobil (papírově 5V, reálně 7V) a dopadlo to spáleným čipem

Software

#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>

// definice maker pro prace s bity
#define bitSet(var, mask)   ((var) |= (1 << (mask)))
#define bitClear(var, mask)   ((var) &= ~(1 << (mask)))

short s=0, m=0, h=0;
void showMins(short m);
void showHours(short h);

SIGNAL (SIG_OVERFLOW0) { // zavola se pri preteceni interniho 8bit citace

	static unsigned char count = 0;
	TCNT0=6; // 8MHz/256/250=125 preruseni/sec - pocita s nastavenim interniho oscilatoru na 	
		// 8MHz. Pokud tak neni, je nutne prepocitat
		 // 256 (velikost counteru) - 250 (nas delitel) = 6 (pri kazdem preteceni 		
 			// zaciname od 6 a ne od 0)
	
	count ++;
	
	if (count == 125) { // pracujeme s kazdym 125 preruseni
		count=0;
		extern short h, m, s;
		s++;
		
		if (s%2==0) // kazdou sudou vterinu rozsvitime LED a kazdou lichou zhasneme
			bitSet(PORTD, PD0);
		else
			bitClear(PORTD, PD0);
		
		
		if (s>=60) { // postarame se o korektni cas
			s=s-60;
			m++;
		}
		if (m>=60) {
			h++;
			m=m-60;
		}
		if (h==24)
			h=0;
		
		// a nakonec zavolame funkce pro zobrazeni hodin/minut
		showHours(h);
		showMins(m);
	}
}

SIGNAL (SIG_INT0) { // zavola se pri stisknuti tlacitka minut
	extern short m,s;
	m++;
	s=0; // resetuje vteriny
	if(m>=60)
		m=0; // neprehazujeme hodiny, nastavujeme
	showMins(m);
}

SIGNAL (SIG_INT1) { // zavola se pri stisknuti tlacitka hodin
	extern short h,s;
	h++;
	s=0; // resetuje vteriny
	if(h>=24)
		h=0;
	showHours(h);
}

void showHours(short h) {
	// funkce starajici se o rozsveceni jednotlivych LED pro hodiny
	if(h>=16) {
		bitSet(PORTB, PB0);
		h=h-16;
	}
	else 
		bitClear(PORTB, PB0);
	
	if(h>=8) {
		bitSet(PORTD, PD6);
		h=h-8;
	}
	else 
		bitClear(PORTD, PD6);
	
	if(h>=4) {
		bitSet(PORTD, PD5);
		h=h-4;
	}
	else 
		bitClear(PORTD, PD5);

	if(h>=2) {
		bitSet(PORTD, PD4);
		h=h-2;
	}
	else 
		bitClear(PORTD, PD4);
	
	if(h==1)
		bitSet(PORTD, PD1);
	else
		bitClear(PORTD, PD1);
}

void showMins(short m) { 
	// funkce starajici se o rozsveceni jednotlivych LED pro minuty
	if(m>=32) {
		bitSet(PORTB, PB6);
		m=m-32;
	}
	else 
		bitClear(PORTB, PB6);
	
	if(m>=16) {
		bitSet(PORTB, PB5);
		m=m-16;
	}
	else 
		bitClear(PORTB, PB5);

	if(m>=8) {
		bitSet(PORTB, PB4);
		m=m-8;
	}
	else 
		bitClear(PORTB, PB4);

	if(m>=4) {
		bitSet(PORTB, PB3);
		m=m-4;
	}
	else 
		bitClear(PORTB, PB3);

	if(m>=2) {
		bitSet(PORTB, PB2);
		m=m-2;
	}
	else 
		bitClear(PORTB, PB2);
	
	if(m==1)
		bitSet(PORTB, PB1);
	else
		bitClear(PORTB, PB1);
}

int main() {
	// Nastaveni pinu jako vystupnich

	bitSet (DDRD, PD0); // vterinovy blikatko
	
	bitSet (DDRD, PD1); // hodiny - 1
	bitSet (DDRD, PD4); // 2
	bitSet (DDRD, PD5); // 4
	bitSet (DDRD, PD6); // 8
	bitSet (DDRB, PB0); // 16

	bitSet (DDRB, PB1); // minuty - 1
	bitSet (DDRB, PB2); // 2 
	bitSet (DDRB, PB3); // 4
	bitSet (DDRB, PB4); // 8
	bitSet (DDRB, PB5); // 16
	bitSet (DDRB, PB6); // 32

	// Nastaveni preruseni
	bitSet (PCMSK, PD2); // minutovy button
	
	bitSet (MCUCR, ISC11); // falling edge
	bitSet (MCUCR, ISC01);
	
	bitSet (GIMSK, INT0); // povoleni preruseni 0

	bitSet (PCMSK, PD3); // hodinovy button
	
	bitSet (GIMSK, INT1); // povoleni preruseni 1

	bitSet(TCCR0B, CS02); // Clock prescaler (/ 256)
	bitSet(TIMSK, TOIE0); // povoleni preruseni od casovace
	sei(); // povoleni preruseni globalne
	while(1) { }
	return 0;
}

Ke zdrojáku snad nemusím nic dodávat, komentáře jsou doufám srozumitelné. Kód zkompilujte a nahrajte do čipu (návody jsou v již zmíněných článcích). Pokud jste se rozhodli nic nepočítat a používat 8MHz, je nutné ještě upravit pojistku (odstranit CKDIV8 bit):
avrdude -c dapa -p t2313 -U lfuse:w:0xE4:m (pokud používáte jiný programátor, upravte příkaz podle svého).

Hardware

Tady přichází ta zajímavější část - součástky pozapojujte podle schématu (POZOR: piny nejsou poporade, ridte se cislovnim - viz datasheet[PDF]).
Zapojte napájení a mělo by to fungovat. :) Dioda D1 svítí každou sudou vteřinu, diody D2-D7 ukazují hodiny a D8-12 minuty. Tlačítkem T1 nastavujete minuty, T2 hodiny a RESET je reset.

A to je pro dnešek vše, přátelé. Jen se na ty hodiny raději moc nespoléhejte, pochybuju, že budou přesné :D

P.S.0: takhle to vypadá u mě:


Místo jednoho kondenzátoru mám 4 menší a na desce v prvém horním rohu jsou vývody "programátoru" (na paralelní port).
P.S.1: Nekamenujte me, je to moje prvni ubastlena hracka :)
P.S.2: Jeste doplnim info o spotrebe, pokud by nekoho zajimala: cca 13mA pri vetsine rozsvicenych diod a napeti 2.7V        

Komentáře

[Kevin Mitnick]

A jeeeje, casy Elektronu su spat...

[=^..^= AmigaPower®]

A jak na "tom" poznám kolik je hodin, když to jsou hodiny?

[Mrkva]

Hodiny a minuty jsou ve dvojkove soustave, binarni cislo ukazuji diody (sviti=1, nesviti=0). Takze na fotce je pro hodiny 10011=19, pro minuty 000101=3. Takze vite, ze jsem to fotil v 19:03 :)
Viz Wikipedie

[=^..^= AmigaPower®]

Byl to původně fórek, vím co to jsou binární hodiny...

...ale přiznám se, že jak se to počítá, nad tim jsem nikdy nějak neuvažoval a nevěděl jsem

[anicka]

Popravde, rikat necemu, co 19:03 zakoduje jako 10011 000101 ci tak nejak, binarni hodiny, mi prijde ponekud neromanticke

Jen pockejte, zajicove, jednou Vam v susi soutezi ukazu, co jsou to opravdove binarni hodiny

[Ondrej 'SanTiago' Zajicek]

Ukazuji binarne pocet sekund od epochy?

[xxx]

Snad v 19:05, ne?

[kralyk z abclinuxu]

No prece podle diod ... me se teda zda se svitej dost ... rika ti neco binarny soustava ne?

[=^..^= AmigaPower®]

jj, jen už jsem "to" párkrát někde zahlíd, jen mně nikdy nenapadlo přemejšlet jak to funguje

[JZD]

Příloha:

• binárníhodiny.png (3489 bytů)

V mandrivě mám binární hodiny jako aplet do panelu.

[Käyttäjä 11133]

Hezké, já se spíš chystám na to si udělat normální nástěnné hodiny s ručičkou, které se budou synchronizovat přes NTP a budou podporovat IPv6... Pokud někdo víte, kde se dají koupit už hotové, tak budu jen a jen rád... :D

[Jardík]

Kup avr32 procesor a dej tam linux a nahraj ntpd

[Grunt]

Tak jsem hledal a zjistil, že avr32 není to pravé ořechové. Svůj ideál One chip to rule'Em all jsem bohužel zavrhl a hledal náhradu. Je to sice projekt tak z roku 1999-2000, no ale uznejte&hellipnení to nádhera?Běží na tom realtime verze Linuxu upraveného pro běh bez MMU. A parametry? Microkontrolér s exekučním jádrem vycházejícím ze staré dobré Motoroly 68k, uložiště tak akorát aby neztrácela význam žádná volba v BusyBoxu,…no prostě nádhera. Akorát Orderdesk už neexistuje a nikde jinde se mi ho moc také nedaří najít. Nevíte prosím někdo, kde by se tato nebo podobná hračka dala sehnat? Klidně i lepšími parametry(předevčírem jsem četl, že do SSD se už dávají 16GB NAND čipy).

[Smajchl]

Proc tak slozite? Nestacilo by WTD?

[Käyttäjä 11133]

Protože mám rád hračky?

[davida]

Zkus nejake ktere se synchronizuji radiovym signalem a trosku prebastlit tu elektroniku, mohl by jsi to pak pripojovat pres rs232 nebo jine rozhrani na stroj kde ti bezi ntp.

[Kvakor]

Zkusil bych vztit nejake elektromechanicke, tj. ty, kde kotvu (ci co to tam je) pohani elektromagnet (vetsinou takova dlouha valcova civka vinuta jemnym dratem) signalem generovanym elektronikou. Dost casto miva ten signal periodu presne 1 sekunda, takze staci nahradit tu puvodni elektronikou nejakou vlastni a generovat si signal vlastnorucne.

[Václav HFechs Švirga]

Jenže takhle nezjistí jaký je čas na těch hodinách a nemůže je později synchronizovat. I kdyby tam cpal z nějakých atomových hodin vteřinové tiky, po nějaké době se mu to rozjede (kvůli ne úplně přesné mechanice).

[Kvakor]

Pokud bude signal presny, hodiny by se rozjet nemely - od kotvy (rizene sekundovymi tiky) dal je to uz jenom velka prevodovka dopomala. A ze by klasicke z ozubenych kolecek slozene prevodovky menily prevodovy pomer jen tak samy od sebe, to se mi moc nezda ...

BTW: Celkem presnym zdrojem sekundovych tiku jsou nektere GPS moduly, hlavne ty pro embedded zarizeni, co maji vyvedeny vystupy jako TTL. Bohuzel uvnitr domu stoji prijem GPS signalu vetsinou za starou backoru, tedy pokud zrovna nebydlite v celodrevenem srubu s doskouvou strechou .

[xxx]

Jenze ten zdroj tiku je v tech GPSkach obsazen proto, aby vubec mozhli prijimany signal zpracovat, takze pro pouzivani jako zdroje tiku ti v tomto pripade absence signalu nevadi.

[PepaSFI]

nerozjede se to, ty impulsy musí být dost silné aby s tím spolehlivě otočily. Samozřejmě když se to zasekne protože to někdo shodí z kredence tak to je jiný případ. Typicky se používá bipolární krokový motorek a do něj jdou z elektroniky impulsy 0.5 Hz. Tedy v jedné sekundě plusová půlvlna a v druhé mínusová. U hodin řízených z vysílače DCF se kvůli synchronizaci a automatickému nařízení používá ještě snímání většinou optočlenem na kolečkách soukolí.

[Jiří Němec]

Aspoň jste to mohl napájet přes stabilizátor, ty 2V navíc by se pak hodily.

[Mrkva]

Aktualne to napajim z regulovatelneho zdroje. Navic, kdyz by to nekdo napajel 2x nabijecimi AA clanky, tak to tech 2,7V bude. ;)

[Jiří Němec]

To pak jo.

[trekker.dk]

Ony ty 2V navíc pravděpodobně budou platit jenom dokud se ta nabíječka nezatíží.

[Jiří Němec]

V tomhle případě se nezatíží. Na střední to u nás používala hromada lidí a fungovalo to spolehlivě.

[Jan Drábek]

Můj počítač nemá paralelní port :(

[Jardík]

Tak použij USB, stačí ti jen přidat malý blok na převod sériových dat na paralelní a je to.

[Mrkva]

Tak potom by mohlo teoreticky jit tohle: http://www.ladyada.net/make/usbtinyisp/make.html - jenze zase, nekdo do toho cipu musi nahrat ten software, co to bude prevadet. A nebo koupit redukci USB->LPT (jenze stoji kolem 500Kc a nevim, jak s tim bude fungovat).

[trekker.dk]

Sériový jo? avrdude umí programátor dasa. Připojíš piny sériového portu (které - viz /etc/avrdude.conf) k obvodu MAX232 a ten zase k procesoru. Mělo by to fungovat, ale nezkoušel jsem.

[Smajchl]

dokonce se misto MAX232 daj pouzit jen zenerky.

[trekker.dk]

To bych osobně neriskoval - napěťové úrovně sériového portu jsou +/- 12V, zenerkou sice půjde ošetřit to kladné napětí, ale to záporné bude pořád záporné.

[Smajchl]

Vyrobil jsem si programator co ma v sobe jen 3 zenerky a 3 odpory (na data) a pak na napajeni z datovejch vodicu zas 3 diody, kondenzator, stabilizator a zas kondenzator a samozrejme krystal s kondenzatorama a funguje to skvele. Muzu to vyfotit a nakreslit zapojeni ale vypada to osklive, uz je to velmi davno co jsem to vyrobil.

Muze se ale objevit seriak co neutahne napajeni pres datovy vodice, neni ale problem napojit externi zdroj...

[trekker.dk]

Jasně, neříkám, že to nejde, ale osobně bych tam ten MAX dal - dokud se pracuje na nepájivém poli, tak ničemu nevadí a vstupů/výstupů má právě akorát.

[Smajchl]

Zrejme tech 0,7V nevadi...

[Vašek Lorenc]

Bude v budoucích článcích i něco takového? :)

[Mrkva]

Mozna za par let :D

[trekker.dk]

Dyť je to v podstatě jednoduchý, snímáš polohu, vydělíš si dobu otočení, abys mohl vykreslovat jednotlivé paprsky toho obrazce a pak už jenom maluješ

[PepaSFI]

pěkný vrtuláče. Já mám zas už dlouho v plánu digitrony. Ukořistil jsem panel s lampičkama z obráběcího stroje, jen k tomu dodělat časovou základnu a upravit počítání z desítkového na šedesátkové ale nějak není čas.

[ondracch]

Hlavně digitron bude potřebovat kapku jiné napájení, než ty LED

[kralyk z abclinuxu]

Tak uz nas ostatni napinejte a vyvsetlete ten tajemny termin 'digitron'

[hikikomori82]

digitron

[kralyk z abclinuxu]

Jo takle, no tak to jo ... takovejch elektronek mam doma taky jeste par, akorat maj kraticky nozicky. To ale vopravdu bude potrebovat trochu vic stavy

[PepaSFI]

není to tak zlý, proud je celkem nepatrný a napětí podle typu asi od 100 voltů nahoru. Vzhledem k odběru to jde snadno získat. Klidně by to utáhl nějaký jednoduchý měnič i z baterie. Digitron je v principu vlastně doutnavka jako kontrolka na sporáku jen má v té baňce elektrody tvarované do tvaru čísel.

[Mrkva]

Pro tohle použití se IMHO báječně hodí VFD (nevím, jak se tomu řekne česky, prostě vakuový fluorescenční displej). Požadavky na napětí nejsou tak strašné - cca 2-3V žhavení a 12V na anodu.

[trekker.dk]

Ke zdrojáku snad nemusím nic dodávat, komentáře jsou doufám srozumitelné.

1) SIGNAL je deprecated. V novém kódu se má používat ISR.

2) Funkce showMins() je krásná ukázka toho, jak se dá naprosto jednoduchá věc udělat zbytečně složitě. Tohle bude fungovat podstatně efektivněji:

void showMins (unsigned char m) {
    m <<= 1;
    if (PORTB & (1 << PORTB0)) m |= 1;
    m &= 0x7e; //vynuluje bity, které nejsou součástí minut
    PORTB = m;
    }

(unsigned char je stejně velká, jako short; u short si nejsem jistý, jestli není znaménkové)

3) Přerušení nastavuješ divně:

bitSet (PCMSK, PD2); // minutovy button
bitSet (PCMSK, PD3); // hodinovy button

jsou přerušení na změnu stavu logické hodnoty na pinu (PCINT). Ty ale používáš (a obsluhuješ) signál vnějšího přerušení (INTx). Tato dvě nastavení jsou tedy zbytečná, protože nemají na nic vliv.

[Mrkva]

1) nevedel jsem
2) Wow :)
3) Vsak rikam, ze to je muj prvni bastl :)
Diky moc :) Rad se poucim :)

[trekker.dk]

1) nevedel jsem

http://www.nongnu.org/avr-libc/user-manual/group__avr__interrupts.html

Úplně dole.

Diky moc :) Rad se poucim :)

Není zač. Rád pomůžu - čím víc lidí bude umět s AVR, tím víc lidí si je bude kupovat a používat a tím budou levnější.

[hikikomori82]

Hodnotenie davam spatne, dovody:
- pouzitie non-isp jednocipaku v roku 2008
- pouzitie modrych supersvietivych led (neznasam ich)

[kralyk z abclinuxu]

- pouzitie non-isp jednocipaku v roku 2008

Co to znamena?

- pouzitie modrych supersvietivych led (neznasam ich)

Myslim, ze te nikdo neomezuje v tom, tam dat treba zeleny matny nebo fialovo-zluty polomatny s cervenejma puntikama...

[Mrkva]

- pouzitie non-isp jednocipaku v roku 2008

- a proc ne? Doma se mi jich par valelo, tak proc kupovat?

- pouzitie modrych supersvietivych led (neznasam ich)

- ale v cerny krabici (pokud to tam nekdy zadrtuju) to bude vypadat skvele!

[trekker.dk]

- pouzitie non-isp jednocipaku v roku 2008

Tak to v Atmelu museli od doby, co jsem s Attiny2313 pracoval, to ISP vymontovat.

[Mrkva]

P.S.3: Mohl by mi nekdo z mistnich zkusenejsich poradit? Pokud se pokusim nastavit LFUSE na 0xFF (ext. krystal 8MHz+) tak se to tvari, ze se to nastavi v poradku, potom AVRdude napise, ze mu nesedi HFUSE (aktualni hodnota je podle nej 0xFF) a pak uz cip vypada mrtve (program nebezi, AVRdude ho nedetekuje). Co delam spatne?

[trekker.dk]

Máš dobře připojený ten krystal?

Jinak zkus tu hodnotu změnit v terminálovém režimu avrdude: avrdude -c dapa -p t2313 -t

používají se 2 příkazy: write lfuse 0 hodnota a read lfuse 0 1 (hodnota může být v decimálním tvaru nebo v hexa 0x..)

V tomhle režimu můžeš hodnotu pomocí write zapsat a pomocí read si potom přečíst, co se skutečně zapsalo. Stejným způsobem můžeš číst/psát do hfuse.

Terminálový režim ukončíš příkazem quit, pokud jsi změnil některou z hodnot, tak se tě bude ptát, jestli to skutečně myslíš vážně.

[Mrkva]

Máš dobře připojený ten krystal?

Snad jo. Mezi vyvody XTAL1 a 2 a potom pres kondenzatory na zem (zkousel jsem dva krystaly, pro pripad, ze by jeden byl nefunkcni).

Jinak zkus tu hodnotu změnit v terminálovém režimu avrdude: avrdude -c dapa -p t2313 -t

Problem je, ze ten terminalovy rezim uz nespustim. AVRdude skonci, ze nemuze komunikovat s cipem. :( A riskovat dalsi se mi nechce :)

[trekker.dk]

Problem je, ze ten terminalovy rezim uz nespustim. AVRdude skonci, ze nemuze komunikovat s cipem.

Což to je mi jasné, myslel jsem vzít jiný čip. S tímhle bez paralelního programátoru nehneš, protože jestli jsi zapsal 0xff do hfuse, tak jsi zakázal programování přes ISP (tj. přes ty vývody MISO/MOSI/SCK) a s dapa programátorem (ani obdobnými) už si neškrtneš

Ale i tak je to divný, protože jestli jsi zapsal 0xff do hfuse místo do lfuse, tak by pořád měl fungovat asopň program na vnitřní oscilátor.

[Mrkva]

Moc se omlouvam! Byl spatny jeden kondenzator. :(

[Petr Tomášek]

Když už jsme u toho, byl by zájem o zapojení hodin napájených/synchronizovaných přes USB? Postaveno na ATmega8... Jen bych se musel dokopat udělat schémátko a pročistit firmware...

Viz obrázek.

[kralyk z abclinuxu]

Byl, urcite. Ja bych se rad podival na FW pripadne zapojeni kuli USB...

[trekker.dk]

Připojení AVR procesoru přes USB najdeš snadno na webu (AVR USB do Google a máš to) Ale AFAIK se s tím moc složité věci dělat nedají, protože ten mikroprocesor v podstatě nedělá nic jiného, než že neustále kouká na to USB, jestli se něco neděje.

[kralyk z abclinuxu]

Tak je docela blby. Takze reseni pocitac<->USB2serial<->microprocesor je asi porad lepsi coz...

[trekker.dk]

Ještě jsou AVR mikroprocesory s integrovaným USB (AT90USB, ATmega32U4), ale ještě jsem na ně nenarazil, že by byly v Čechách v nabídce.

Jinak jo, pokud to zrovna nemá být něco, co rozsvěcuje LEDky, tak je USB2serial převodník jediná možnost.

[Petr Tomášek]

Není to tak zlý. Třeba tahle knihovna (je pod GPL!) využívá přerušení, takže pro procesor zbývá docela dost času. Dají se i využívat další přerušení, jediný zádrhel je v tom, ž USB musí mít vždy přednost (anebo se člověk holt musí smířit). Už jsem pár udělátek na bázi této knihovny udělal (mimo jiné zmíněné LED hodiny, kde v přerušení multiplexuji 4-místný displej 4x100Hz) a pro moje účely je to naprosto dostatečné. (Samozřejmě na profesionání zařízení bych asi vybral něco úplně jiného)...

[trekker.dk]

Jasně, když člověk dělá něco jednoduchého, tak mu tahle knihovna stačí (btw. přesně na tohle ukazuje Google po dotazu AVR USB), ale pokud vím, tak to musí být opravdu hodně jednoduché.

Pokud si vzpomínám, v manuálu se psalo něco takového, že maximální doba, kdy může být zakázané přerušení, je 16 (?) tiků, což je dost málo, když člověk chce dělat něco většího. Pro spolehlivý chod toho USB by se pak musel implementovat perušovací systém softwarově - např. globální volatile proměnnou, kterou by HW přerušení nastavilo a hlavní smyčka programu by potom proměnnou periodicky testovala a zajistila skok do obslužné rutiny.

[PepaSFI]

muzeum hodin snad jsem to napsal dobře tak se pokochejte