…без этой вашей адурины!
Внимание! Attention! Achtung! Проект на стадии разработки!
Давно возникла необходимость иметь антенный переключатель для КВ антенн, которые хоть и медленно, но начинают появляться. Как правило, антенные переключатели состоят из двух частей: собственно, самого переключателя, и блока управления (контроллера). С первым проблем обычно не возникает, да и со вторым тоже, если бы не одно НО — возможность управления с ПК. Вот тут начинается интересное (кто постоянно читает мой блог — два путя). Первый: сходить на Хабр или на сайт к RW9JD, взять Arduino, всё собрать и прошить, воткнуть разъем от трансивера с Band Data и успокоиться. Ага, щаз..! Во-первых — переключение антенн происходит по команде с трансивера, а не с ПК. Во-вторых — использовать в таком простом проекте эту вашу адурину равносильно доставке единственного мешка картошки (причем рассыпаного по всей площади кузова) на большом грузовике; очень нерациональное использование ресурсов. Поэтому идем по второму пути: берем САПР Proteus, подключаем WinAVR, создаем проект на Attiny2313 и пишем прошивку на чистом Си.
Итак. Реализация контроллера переключателя антенн следующая: к микроконтроллеру Attiny2313 подключено восемь кнопок, управление восемью реле осуществляется через сдвиговый регистр 74HC595, индикация светодиодная (какая ж еще?), связь с ПК по UART либо через преобразователь RS232/UART, либо через преобразователь USB/UART — как в моем случае на микросхеме FT232; скорость соединения 9600 бит/с. Схема устройства ниже.
Прошивка, как уже говорилось, написана на чистом Си для WinAVR. Исходный код первой версии ниже.
/*****************************************************
Project : Antenna Switch
Version : 1.0
Date : 23.03.2021
Author : R4ADX
Company : Unlis
Comments:
Chip type : ATtiny2313
Clock frequency : 11,059200 MHz
Memory model : Tiny
External SRAM size : 0
Data Stack size : 32
*****************************************************/
#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <util/delay.h>
#define SH PD4 // Тактовый выход 74HC595
#define DS PD3 // Выход данных 74HC595
#define ST PD2 // Синхронизация
#define F_CPU 11059200 // Тактовая частота MCU
#define baudrate 9600L // Скорость передачи USART
#define baud (F_CPU/(16*baudrate)-1) //
unsigned char tab[8] = {0x01, 0x02, 0x04, 0x08, 0x10, 0x20, 0x40, 0x80}; // Коды антенных портов
unsigned char count; // Счетчик для клавиатуры
unsigned char temp;
volatile unsigned char antenna; // Активный антенный порт
unsigned char buf[2]; // Буфер приема UART
unsigned char addr = 0;
volatile unsigned char enabled; // Разрешенные антенные порты
/* Функция передачи байта по UART */
void USART_Transmit(unsigned char data) {
while (!(UCSRA & (1<<UDRE)));
UDR = data;
}
/* Функция записи в EEPROM */
void EEPROM_write(unsigned int uiAddress, unsigned char ucData) {
while(EECR & (1<<EEPE)) {}; // Ожидание окончания предыдущей записи
EEAR = uiAddress; // Установка регистра адреса
EEDR = ucData; // Установка регистра данных
EECR |= (1<<EEMPE); // Подготовка к записи
EECR |= (1<<EEPE); // Начало записи в EEPROM
}
/* Функция чтения из EEPROM */
unsigned char EEPROM_read(unsigned int uiAddress) {
while(EECR & (1<<EEPE)) {}; // Ожидание окончания предыдущей записи
EEAR = uiAddress; // Установка регистра адреса
EECR |= (1<<EERE); // Начало чтения из EEPROM
return EEDR; // Возврат регистра данных
}
/* Функция вывода данных в сдвиговый регистр 74HC595 */
void shift_595(antenna) {
for (count = 0; count < 8; count++) {
PORTD =(antenna & 0x80) ? PORTD | (1<<DS) : PORTD & ~(1<<DS);
PORTD |= (1<<SH);
_delay_us(2);
PORTD &= ~(1<<SH);
antenna = antenna <<1;
}
PORTD |= (1<<ST);
_delay_us(2);
PORTD &= ~(1<<ST);
}
/* Отправка переключенной антенны в UART */
void S_to_PC() {
USART_Transmit('S'); // Шлем в порт S
USART_Transmit(antenna); // Шлем в порт адрес антенны
}
/* Обработчик приемного буфера */
void from_PC(unsigned char *data) {
switch (data[0]) {
case 0x49: USART_Transmit('I'); // I - Инициализация коммутатора программой с ПК. Шлем в порт I
USART_Transmit(enabled); // Шлем в порт байт разрешенных антенн
S_to_PC(); // Вызываем функцию для отсылки адреса антенны
break;
case 0x53: antenna = data[1]; // S - Переключение антенн с ПК
shift_595(antenna); // ...переключили
EEPROM_write(0x01, antenna); // ...запомнили
break;
case 0x57: enabled = data[1]; // W - Запись разрешенных антенн
EEPROM_write(0, enabled);
break;
}
}
int main(void) {
/* Настройка портов */
DDRB = 0x00; // PortB на вход
PORTB = 0xFF; // Подтяжка
DDRD |= (1<<SH) | (1<<DS) | (1<<ST); // PortD HC595 на выход
/* Настройка UART */
UBRRH = (unsigned char)(baud>>8); // Скорость порта
UBRRL = (unsigned char)baud; //
UCSRB = (1<<RXEN) | (1<<TXEN) | (1<<RXCIE); // Разрешение прием и передачу через USART. Разрешение прерывания по приему
UCSRC = (0<<USBS) | (1<<UCSZ0) | (1<<UCSZ1); // Режим UART: 8n1
enabled = EEPROM_read(0x00); // Читаем разрешенные антенные порты
antenna = EEPROM_read(0x01); // Последняя включенная антенна
shift_595(antenna); // Включаем антенну
sei();
while(1)
{
m1: temp = PINB;
for (count = 0; count < 8; count++) { // Цикл сканирования клавиатуры
if ((temp&1) == 0) { // Проверка младшего бита
_delay_ms(10); // Антидребезг
while ( PINB != 0xFF ) {}; // Ждем отпускания кнопок
goto m2;
}
temp >>= 1; // Сдвигаем для проверки следующий бит
}
goto m1; // Идем в начало сканирования клавиатуры
m2: if ((enabled & (1<<count)) != 0 ) { // Проверка разрешено ли включать антенный порт
antenna = tab[count]; // Запись значения антенны
shift_595(antenna); // Переключаем антенные реле
S_to_PC(); // Отправляем в UART
EEPROM_write(0x01, antenna); // Запоминаем что включили
}
}
}
/* Обработчик вектора прерывания по приему UART */
ISR(USART_RX_vect) {
buf[addr] = UDR; // Читаем UART в буфер
addr++; // Увеличиваем адрес буфера
if (addr == 2) {
from_PC(buf); // Если заполнился - вызываем обработчик приемного буфера
addr = 0; // Сбрасываем адрес буфера.
}
}
В начале управляющей программы происходит настройка портов ввода/вывода МК, подготовка USART, загрузка из EEPROM памяти байта разрешенных/запрещенных антенных входов и байта с адресом последней включенной антенной, происходит включение соответствующего антенного входа. Далее выполняется бесконечный цикл опроса клавиатуры, и в этом же цикле — процедура обработки нажатия кнопок, в котором происходит проверка на запрещенный антенный вход, вызов функции записи данных в сдвиговый регистр, сохранение адреса включенной антенны в EEPROM, вызов функции отправки данных о переключении по USART. При приеме байта данных по USART микроконтроллером вызывается прерывание, в котором осуществляется запись принятого байта в кольцевой буфер длиной 2 байта, при заполнении буфера происходит вызов функции его обработчика. Функция обработчика буфера по нулевому байту определяет тип сообщения: при поступлении команды инициализации МК формирует ответ, состоящий из заголовка, байта разрешенных антенн, байта с адресом включенной в данный момент антенны; при поступлении команды переключения антенн байт с адресом антенны записывается в ОЗУ, EEPROM, сдвиговый регистр 74HC595; при поступлении команды записи настроек разрешенных/запрещенных антенных входов происходит запись байта данных в соответствующее место ОЗУ, EEPROM. Формат обмена данными между программой ПК и микроконтроллером представлен в таблице.
| Действие | МК => ПК | ПК => МК |
| Переключение антенн кнопками блока управления | Заголовок. Байт 0: 0x53 (ASCII символ «S») Данные. Байт 1: адрес антенны |
|
| Не передает данные | ||
| Инициализация контроллера программой ПК | Заголовок. Байт 0: 0x49 (ASCII символ «I») Данные. Байт 1: Любой, но должен быть передан. |
|
| Заголовок. Байт 0: 0x49 (ASCII символ «I») Данные. Байт 1: байт разрешенных/запрещенных антенных входов Данные. Байт 2: 0x53 (ASCII символ «S») Данные. Байт 3: адрес антенны |
||
| Разрешение/запрещение антенных входов программой ПК | | Заголовок. Байт 0: 0x57 (ASCII символ «W») Данные. Байт 1: набор бит, соответствующих антенным входам. |
| Не передает данные | ||
| Переключение антенн программой ПК | | Заголовок. Байт 0: 0x53 (ASCII символ «S») Данные. Байт 1: адрес антенны |
| Не передает данные |
Из недостатков стоит отметить отсутствие какого-либо контроля целостности, отсутствие ответа от контроллера об успешном выполнении операций, запись настроек ведется по одному и тому же адресу EEPROM, что при частых переключениях быстро выведет его ячейку из строя.
Программа управления почти написана на C# в среде Visual Studio.
Алгоритм управления следующий. При запуске программы происходит попытка инициализации микроконтроллера путем посылки байта 0x49 (ASCII код — I). При успешной инициализации (первый байт ответа также будет 0x49) отключаются кнопки тех антенн, которые были запрещены настройками, записанными в EEPROM контроллера, а также выбирается кнопка, соответствующая включенной в данный момент антенне. Если инициализация не удалась — все кнопки будут отключены. В статусной строке отображается состояние. При переключении антенн непосредственно с контроллера выбирается RadioButton, соответствующий выбранной антенне; при переключении антенн из программы в микроконтроллер посылается байт управления 0x53 и байт с адресом антенны. При нажатии меню Settings открывается окно, где можно выбрать порт для подключения, переименовать антенны (названия хранятся в ini файле), а также разрешить/запретить антенные входы.
С GitHub у меня отношения не сложились, поэтому продолжение в новой статье…
Ссылка для обсуждения https://forum.cqr4a.ru/index.php/topic,5.0.html