Cours:TPS 2103 tp1

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Éléments de correction 

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Lancer avrCodeGenerator dans un terminal pour un générateur de code
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Nous avons abordé la programmation des cartes arduino au premier semestre en utilisant des fonctions de haut niveau ce qui, bien que pouvant simplifier certaine tâche, présente un certain nombre de limitation.

L'objectif de ces TPs est de découvrir le fonctionnement du µcontrôleur Atmega328p et d'en explorer les possibilités.

Nous commencerons simplement de façon analogue au premier TP du module M1102 en configurant des e/s (il est sans doute utile de jeter un coup d’œil au lien précédent !).

Ex 1: mise en jambe !

On considère la led f5. La patte correspondante (PB5) sera donc une sortie (commande) pour le µcontrôleur. On configure donc le registre de direction de la façon suivante :

DDRB bit 7 6 5 4 3 2 1 0
Valeur 0 0 1 0 0 0 0 0

On rappelle la connexion des LEDs et couleur avec les PORTs correspondants pour le shield de l'IUT de Troyes :

Numéro f5 f4 f3 f2 f1 f0 p1 p0
Couleur r o v r o v v r
Arduino Pin 13 12 11 10 9 8 7 6
Port Arduino UNO PB5 PB4 PB3 PB2 PB1 PB0 PD7 PD6
Port Arduino LEONARDO PC7 PD6 PB7 PB6 PB5 PB4 PE6 PD7

Question.jpg Compléter le programme suivant pour que la led s'allume et s'éteigne pendant 500ms

Remarque : On utilisera astucieusement l'opérateur ^ 

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>

int main()
{
   DDRB |= ... ;         // configuration des e/s (registre de direction DDRx) sur le port D.
   while(1)
   {
      PORTB ???? ;          // on modifie en conséquence l'état de la sortie
      ....                  // il faudra utiliser la fonction _delay_ms() !
   }
}
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Version simple pour la led f0


#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>

int main()
{  // setup()
   DDRB |= 1<<PB0 ;         // configuration des e/s (registre de direction DDRx) sur le port D.
   // loop() 
   while(1)   {
     PORTB &=~ (1<<PB0) ;          // mise à zéro de la sortie
     _delay_ms(500);
     PORTB |= 1<<PB0 ;         // mise à un de la sortie
     _delay_ms(500);
   }
   return 0;
}

Notez encore la présence de deux parties différentes dans ce programme :

  • ancien setup()destiné à la configuration des PORTs et exécuté une seuls fois
  • ancien loop() matérialisé ici par while(1) exécuté en permanence (boucle infinie)

Ex 2: Chenillard

Numéro f5 f4 f3 f2 f1 f0 p1 p0
Couleur r o v r o v v r
Arduino Pin 13 12 11 10 9 8 7 6
Port Arduino UNO PB5 PB4 PB3 PB2 PB1 PB0 PD7 PD6
Port Arduino LEONARDO PC7 PD6 PB7 PB6 PB5 PB4 PE6 PD7

On souhaite réaliser un chenillard. On utilisera seulement les 6 leds du PORTB.

Question.jpg Ecrire un programme chenillard avec la led qui se "déplace" de PB0 vers PB5

Question.jpg Même question avec un déplacement dans l'autre sens

Ex 3: bouton et led

Nous considérons pour le moment le bouton A et la led de droite (p0).

Le tableau suivant donne les caractéristiques utiles sur les 4 boutons poussoirs d'entrée pour le shield de l'IUT :

Bouton Position Arduino Pin Port Interruption Niveau logique si bouton appuyé
A Bas Gauche 2 PD2 int0 1
D Haut Gauche 3 PD3 int1 1
B Bas Droite A0 PC0 0
C Haut Droite A1 PC1 0

Question.jpg Complétez le programme suivant pour que la led s'allume si le bouton est appuyé 

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>
#include <avr/sfr_defs.h>
int main()
{
   DDRD |= .... ;                 // configuration des e/s (registre de direction DDRx) sur le port D.
   while(1)
   {
     if ( bit_is_set(PIND,???? ) )    // on observe l'état de l'entrée
           PORTD ..... ;          // on modifie en conséquence l'état de la sortie
     else
           PORTD ..... ;
   }
}

Question.jpg On ajoute un 2ème bouton (bp B) et une 2ème led (led p1) et modifier le programme pour que :

  • si le bp B est appuyé, la led p0 s'allume
  • la led p1 ne s'allume que si les 2 boutons sont appuyés
  • dans les autres cas, les leds sont éteintes.


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Observer une entrée



On inclura le fichier avr/sfr_defs.h qui contient 2 macros :

  • bit_is_set(registre,numero_bit)
  • bit_is_clear(registre,numero_bit)
  • utilisation :
#include <avr/sfr_defs.h>
...
if ( bit_is_set(PINA,PA5) )   // if ( (PINA & (1<<PA5)) != 0) ou si l'entrée PA5 est à 1
if ( bit_is_clear(PINA,PA5) ) // if ( (PINA & (1<<PA5)) == 0) ou si l'entrée PA5 est à 0
...

Ex 4: Changement d'état

Entrées et interruptions

Nous allons utiliser une interruption, dont vous devez comprendre le fonctionnement en lisant ce lien !

Todo.jpg Commencer par comprendre et exécuter le code donné en exemple

Question.jpg Modifier le programme pour que la led(p0) ne change d'état qu'à l'appui sur le bouton poussoir, et non à chaque changement d'état

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EICRA


Il suffit pour cela de choisir le bon mode de déclenchement dans le registre EICRA

Et pour 2 leds ??

Question.jpg Adapter le programme précédent en ajoutant le bouton D (INT1) et une led au choix avec un fonctionnement identique (chaque bouton commande 1 led)

Autre possibilité

Bien évidemment 2 interruptions peuvent modifier la même variable/registre :

Question.jpg On souhaite que l'appui sur le bouton A allume la led p0 et l'appui sur le bouton D l'éteigne. Écrire le programme.



Ex 5: Drapeaux

Les drapeaux sont très utilisés avec les fonctions d'interruption. Le principe est de positionner une variable à une valeur particulière au sein de l'interruption et de faire un test sur cette valeur dans le programme principal, exemple : 

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

volatile uint8_t chg = 0; // les variables partagées entre interruption et programme principale doivent être de type volatile

ISR(INT0_vect)    // programme d'interruption : le programme principal est interrompu,
{                 // l'interruption exécutée et ensuite le programme principal continue normalement son exécution
   chg = 1;       // on positionne le drapeau/flag
}

int main()
{
  DDRB |= (1<<PB0);      // configuration de PB0 en sortie
  EICRA |= (1<<ISC00);     // mode de déclenchement de l'interruption
  EIMSK |= (1<<INT0);     // choix des interruptions actives
  sei();          // autorisation des interruptions
  while(1)
  {
    if (chg == 1)
    {
      PORTB ^= (1<<PB0);
      chg=0;
    }
  }
}

Premier usage

Question.jpg Modifier le programme précédent pour :

  • Ne déclencher l'interruption que sur un appui du bouton A
  • Incrémenter le drapeau à chaque interruption
  • Changer l'état de la led tous les 5 appuis

Clignotement

Question.jpg Écrire le programme répondant au cahier des charges suivant :

  • Faire clignoter une led
  • Chaque appui sur A double la fréquence de clignotement
  • Chaque appui sur D divise par 2 la fréquence de clignotement
  • Voici comment faire une pause dont la durée varie selon la valeur d'une variable :
uint8_t periodeLed=xxx;

...
for (uint8_t i=0;i<periodeLed;i++) _delay_ms(1);
...

Ex 6 : Sens de rotation d'un moteur

Cette partie sera simulée sur tinkercad. Vous trouverez sur le lien suivant le circuit tinkercad.

Codeur incremental disque.gif

Pour connaître le sens de rotation on utilise un codeur incrémental.

Vous pouvez consulter le lien suivant sur lequel une animation présente le fonctionnement : http://stephane.genouel.free.fr/FT/0%20Dossier%20technique/1%20Texte/RobotEricc_web2/co/module_Robot_Ericc_13.html

Le codeur utilisé n'a pas de top tour, seulement les 2 voies A et B.


Question.jpg Utilisez 2 leds pour visualiser le sens de rotation du moteur

Remarque : Le principe est assez simple

  • au front montant sur l'une des voies
  • on regarde la valeur de l'autre voie


Question.jpg Modifier votre programme pour réaliser un compte tour, on affichera la valeur sur les leds.

Supplément

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