Modellbau-Servotester mit Pulsweiten-Anzeige

// Servotester V 2.1 (c) Oliver Mezger 29.1.2022
// CC-Lizenz: creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/de/
// ATMega8 Internal 1MHz
#include <avr/io.h>   // Definitionen laden
#include <util/delay.h> // Delay-Bibliothek laden
#include <avr/interrupt.h>
 
// Zuordnungen zu Ports
#define SegmenteIn    PIND
#define SegmenteOut   PORTD
#define SegmenteDdr   DDRD
#define SteuerungIn   PINB
#define SteuerungOut  PORTB
#define SteuerungDdr  DDRB
#define StelleIn      PINC
#define StelleOut     PORTC
#define StelleDdr     DDRC
#define LEDrot  (1<<PB6)
#define LEDgn   (1<<PB7)
#define LEDblau (1<<PB2)
#define LEDmask ~(LEDrot|LEDgn|LEDblau)
#define Taster  PB5 
#define Piepser PB3
const unsigned char bcd_7[]={0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90,0x88,0x83,0xc6,0xa1,0x86,0x8e,0xaf};
const unsigned char SMIN = 100, mitte = 150, SMAX = 200;
const unsigned char mtoleranz = 3;
volatile unsigned char anzeige[3]={0,0,0};
 
typedef enum {servostrom,vcc,ms} adcArt;
volatile unsigned int adcWert[]={0,9000,0}; // Messwerte des ADC
adcArt ausgabeArt= ms;
typedef enum {initservo,servo,spannungsmessung,strommessung,initimpulsmessung,impulsmessung,initprog,prog} betriebsmode;
betriebsmode bmode = initservo;
 
ISR(TIMER0_OVF_vect){ // Timer fuer Anzeige wird 488 mal pro Sek aufgerufen
  static unsigned char stelle=6,dzeiger=0;
  StelleOut &= 0b11111000; // Stelle ausschalten
  SegmenteOut = bcd_7[anzeige[dzeiger++]];       // Zeile laden
  if (dzeiger == 2) SegmenteOut &= 0b01111111;   // Dezimalpunkt setzen
  StelleOut = (StelleOut & 0b11111000) | stelle; // Stelle anschalten
  stelle = ((stelle << 1) + 1) & 0b111;          // naechste Stelle neg. Logik
  if (dzeiger >2){
    stelle = 6; // 110 wegen neg. Logik
    dzeiger = 0;
  }
  ADCSRA |= (1 << ADSC); // starte Messung
}
 
void ausgeben(){
  static unsigned char rgb_led_dunkel = 0;
  unsigned int n,k=adcWert[ms];
  switch (ausgabeArt){ // auszugebender Wert
    case servostrom:
      n = adcWert[servostrom] *27 /10;
      break;
    case vcc:
      n = adcWert[vcc] * 114 / 100;
      break;
    case ms:
      n = adcWert[ms];
      break;
  }
  rgb_led_dunkel = ~rgb_led_dunkel;
  if (k <= mitte-mtoleranz) // Binaerer Baum fuer 5 Faelle
    if (k < SMIN)
      SteuerungOut = (SteuerungOut & LEDmask) | LEDgn;  // unter Minimum
    else
      SteuerungOut = (SteuerungOut & LEDmask) | (LEDgn & rgb_led_dunkel); // zwischen Minimum und unterer Toleranz
  else if (k < mitte+mtoleranz)
     SteuerungOut = (SteuerungOut & LEDmask) | LEDblau; // in der Neutral-Tolleranz
  else if (k <= SMAX)
     SteuerungOut = (SteuerungOut & LEDmask) | (LEDrot & rgb_led_dunkel); // zwischen Toleranz und Maximum
  else
     SteuerungOut = (SteuerungOut & LEDmask) | LEDrot;  // ueber Maximum
  anzeige[0] = n % 10;
  n /= 10;
  anzeige[1] = n % 10;
  anzeige[2] = n / 10;
}
 
void ausgebenMeldung(unsigned char n){
  switch (n){
    case 1:  // OFF
      anzeige[2]=0;
      anzeige[1]=15;
      anzeige[0]=15;
      break;
    default:  // Err
      anzeige[2]=14;
      anzeige[1]=16;
      anzeige[0]=16;
  }
}
 
ISR(ADC_vect){ // Abfragen des ADC
  static adcArt adcKanal= servostrom;
  static unsigned int adcMess[]={0,0,0}; // Messungen mitteln
  static unsigned char i = 0;
  switch (adcKanal){
    case servostrom:
      if (adcMess[servostrom] < ADC) adcMess[servostrom] = ADC; // Maximum
      if ((i&127)==127){ // 128 Messungen
        adcWert[servostrom] = (adcMess[servostrom]);
        adcMess[servostrom] = 0;
        ausgeben();
      }
      adcKanal=vcc; // naechster Kanal ist dran
      break;
    case vcc:
      if (adcMess[vcc] > ADC) adcMess[vcc] = ADC; // Minimum
      if ((i&127)==127){ // 128 Messungen
        adcWert[vcc] = (adcMess[vcc] >> 1);
        adcMess[vcc] = 9000;
        ausgeben();
      }
      adcKanal=ms;
      break;
    case ms:
      adcMess[ms] += ADC; // Durchschnitt
      adcKanal = servostrom;
      if ((i&7)==7){ // 8 Messungen
        adcWert[ms] = (adcMess[ms] >> 5) + 30;
        adcMess[ms] = 0;
        OCR1A = adcWert[ms] * 10; // Impulsdauer einstellen
        ausgeben();
      }
      i++; // Eine Messrunde ist rum
  }
  ADMUX = (ADMUX & 0b11111000) | (adcKanal+3); // Kanal fuer nachste Messung einstellen
}
 
ISR(TIMER1_COMPA_vect){ // ISR fuer Timer-Ueberlauf wenn kein Impuls kommt
  ausgebenMeldung(1);
}
 
ISR(TIMER1_CAPT_vect){ // ISR fuer Signalwechsel am Eingang
  static unsigned int n = 0;
  if (SteuerungIn & 1){ // War es eine steigende Flanke
  TCCR1B &= ~(1<<6); // auf fallende Flanke reagieren
  n = ICR1;
  }
  else {
    TCCR1B |= (1<<6); // auf steigende Flanke reagieren
    n = (ICR1-n)/10;
    if (n>20 && n < 250){
      adcWert[ms] = n;
      ausgeben();
    }
    else
      ausgebenMeldung(0);
    TCNT1 = 0; // Setze den Zaehler auf 0
  }
}
 
void peepdown(){
  SteuerungDdr |= 1<<Piepser;
  for (int i = 15;i<30;i++){
    OCR2 = i;
    _delay_ms(10);
  }
  SteuerungDdr &= ~(1<<Piepser);
  OCR2 = 15;            // Piepsfrequenz 4167Hz
}
 
int main(){
  unsigned char taste = 0;
  TCCR0 = 2;            // AnzeigenTimer Systemtakt/8 / 256 = 488,3Hz
  TIMSK |= (1<<TOIE0);  // Timerinterrupt frei geben
  TCCR2 = 0b00011010;   // Piepser CTC,Toggle, Systemtakt / 8
  OCR2 = 15;            // Piepsfrequenz 4167Hz
  SegmenteDdr=0xff;    // Ausgang
  StelleDdr=0b00000111;   // Ausgang
  SteuerungDdr = 0b11000110;  // Ausgaenge LED und Servo
  SteuerungOut = 0b00101001;  // Pieperausgang auf 1
  sei();      // globale Interruptfreigabe
  while(1){   // Endlosschleife
    if ((SteuerungIn & (1<<Taster)) == 0){
      _delay_ms(10); // Prellen abwarten
      SteuerungDdr |= 1<<Piepser;
      while ((SteuerungIn & (1<<Taster)) == 0); // warten bis Taste wieder losgelassen
      SteuerungDdr &= ~(1<<Piepser);
      taste++;
      _delay_ms(30); // Prellen abwarten
    }
    switch (bmode){
      case initservo:
        cli();  // Interrups sperren
        ADMUX = 0b11000101;   // ADWandler Interne Referenz rechtsbuendig, ADC5
        ADCSRA = 0b10001100;  // ADWandler Vorteiler/16, Interrupt frei
        TCCR1A = 0b10000010;  // Timer1 Ausgang OC1A, Fast PWM
        TCCR1B = 0b00011001;  // Keine Vorteilung Timer mit CPU-CLK
        ICR1 = 19999;         // Signal alle 20 ms
        SteuerungDdr |= (1<<PB1); // Servoausgang an
        TIMSK &= ~((1<<TICIE1) | (1<<OCIE1A)); // T1 Interrupts sperren
        bmode=servo;
        sei();  // Interrups frei geben
        break;
      case servo:
        if (taste) bmode = spannungsmessung;
        break;
      case spannungsmessung:
        ausgabeArt = vcc;
        if (taste) bmode = strommessung;
        break;
      case strommessung:
        ausgabeArt = servostrom;
        if (taste) bmode = initimpulsmessung;
        break;
      case initimpulsmessung:
        cli();  // Interrups sperren
        ausgabeArt = ms;
        ADCSRA = 0;  // ADWandler Stopp
        SteuerungDdr &= ~(1<<PB1); // Servoausgang aus
        TCCR1A = 0b00000000;  // Timer1 nicht auf Ausgang, CTC
        TCCR1B = 0b01001001;  // Input Capture pos Flanke, Timer mit CPU-CLK
        OCR1A = 25000; // Nach 25ms Timer wieder auf 0
        TIMSK |= (1<<TICIE1) | (1<<OCIE1A); // Interrupts frei geben
        bmode=impulsmessung;
        sei();  // Interrups frei geben
        break;
      case impulsmessung:
        if (taste) bmode = initservo;
        break;
    }
    taste = 0;
    if (350>adcWert[vcc]) peepdown(); // Unterspannungswarnung
  }
  return 0;
}
 

; *** Servotester V 0.5 (c) Oliver Mezger 23.2.2010
; CC-Lizenz: creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/de/
; Assemblercode ist nicht vollständig und nur beispielhaft
.include "m8def.inc"
 
;*** Zuordnungen zu den Ports ***
 
.equ SegmenteIn = PIND
.equ SegmenteOut = PORTD
.equ SegmenteDdr = DDRD
.equ SteuerungIn = PINB
.equ SteuerungOut = PORTB
.equ SteuerungDdr = DDRB
.equ StelleIn = PINC
.equ StelleOut = PORTC
.equ StelleDdr = DDRC
 
.def null = R23     ;Register mit 0
.def tmp = R16      ;tmp-Register zum Arbeiten
.def tmp2 = R17     ;als lokale, temporaere Variablen
.def stelle = R18   ;Stelle die dargestellt wird (neg. Logik 110,101,011)
.def itmp = R21     ;tmp-Register fuer Interrupt Service Routine (ISR)
 
;*** Interrupttabelle bei Mega8 sind die Adressen im Wort-Abstand daher rjmp
 
    rjmp reset      ;Einsprung nach Reset
    .org OVF0addr   ;Einsprung nach Timer 0 Ueberlauf
    rjmp isrAnzeige ;fuer Anzeigen ISR
    .org ADCCaddr   ;Einsprung AD-Wandler
    rjmp isrAdc     ;fuer ADC ISR
    .org $2a        ;Ende der Interruptvektoren nun Code
 
isrAnzeige: ;ISR wird mit Systemtakt/8/256 mal aufgerufen (488 Hz)
    in itmp,SREG            ;SREG retten
    push itmp
    cpi stelle,0b111        ;wenn nicht Stelle 4
    brne nstelle            ;dann naechste Stelle
    ldi stelle,0b110        ;Stelle1 initialisieren
    ldi XH, high(anzeige)   ;Datenzeiger initialisieren
    ldi XL, low(anzeige)
nstelle:
    ld itmp,x+
    ldi ZH, high(bcd_7*2)   ;Datenzeiger initialisieren
    ldi ZL, low(bcd_7*2)
    add ZL,itmp             ;Addiere Position
    adc ZH,null
    lpm itmp, z             ;lade Daten aus Flash
    cpi stelle,0b101        ;wenn nicht stelle 1
    brne keindp             ;dann kein Dezimalpunkt
    andi itmp,0b01111111    ;sonst setze Dezimalpunkt
keindp:
    out SegmenteOut,itmp    ;ausgeben Spalte
    in itmp, StelleOut      ;lade StellenPort
    andi itmp,0b11111000    ;maskiere Stellenbits
    or itmp,stelle          ;fuege Stellenmuster hinzu
    out StelleOut,itmp      ;Stelle einschalten
    lsl stelle              ;naechste Stelle kein rol verwenden!
    inc stelle
    andi stelle,0b111       ;die rausgeschobene 1 wegmaskieren
    pop itmp                ;SREG wiederherstellen
    out SREG,itmp
    reti                    ;return from Interrupt 
 
isrAdc: ;ISR fuer AnalogDigital-Wandler
    reti
 
reset: ; Initialisierung und Hauptprogramm
    ldi tmp, high(RAMEND)   ;Stackpointer initialisieren
    out SPH, tmp
    ldi tmp, low(RAMEND)
    out SPL, tmp
    ldi tmp,2               ;Timer 0 mit Systemtakt/8 betreiben
    out TCCR0,tmp
    in tmp,TIMSK            ;Timerinterrupt einschalten
    ori tmp, 1 << TOIE0
    out TIMSK,tmp
    ldi null,0
    ldi XH, high(anzeige)   ;Datenzeiger initialisieren
    ldi XL, low(anzeige)
    st X+,null              ;Feld mit 0 initialisieren
    st X+,null
    st X+,null
    ldi tmp,0xff
    out SegmenteDdr,tmp
    ldi tmp,7
    out StelleDdr,tmp
    ldi stelle,6
    sei                     ;globale Interruptfreigabe
loop: 
    rjmp loop
 
bcd_7:
    .db 0xc0,0xf9,0xa4,0xb0,0x99,0x92,0x82,0xf8,0x80,0x90
 
    .dseg; Datenbereich
anzeige:
    .byte 3; Feld mit 3 Byte