HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Transkript

1 HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi Målform: Norsk Eksamensdato: 07. mai 2013 Varighet/eksamenstid: Emnekode: Emnenavn: EDT205T / EDT213T Klasse(r): 2EE 2EI Studiepoeng: Mikroprosessorsystemer / Mikroprosessorteknikk og digital systemkontroll Faglærer(e): Rolf Kristian Snilsberg, tlf Kontaktperson(adm.) Hjelpemidler: Kalkulator (type C), vilkårlig lærebok i C. Oppgavesettet består av: Vedlegg består av: 4 oppgaver og 3 sider ZZ sider Merknad: Oppgaveteksten kan beholdes av studenter som sitter eksamenstiden ut. NB! Les gjennom hele oppgavesettet før du begynner arbeidet, og disponer tiden. Dersom noe virker uklart i oppgavesettet, skal du gjøre dine egne antagelser og forklare dette i besvarelsen. Lykke til!

2 Oppgave 1. (20 %) a) Hva skjer når et avbrudd (interrupt) inntreffer i ATmega2560 og hva skjer ved retur? Svar: Kjørende instruksjon fullføres, globale avbrudd disables (I i SREG slettes), returadresse pushes på stack og eventuelt avbruddflagg slettes. Avbruddskode er vanligvis ett hopp (JMP) til avbruddsrutine. Ved retur enables globale avbrudd, returadresse hentes fra stakken og legges inn i programtelleren (PC). Minst en instruksjon utføres etter retur før neste avbrudd kan trigges. b) Forklar hvor X-, Y- og Z-pekerne ligger og hva de brukes til. Svar: r27:r26,r29:r28,r31:r30. Inneholder adressen ved LD/ST. Z ved indirekte hopp og LPM. c) Hvilke forklar hvilke minneområder som finns i SRAM data minnet og hva de gjør/brukes til. Svar: 32 generelle registre med aksess til ALU, Standard I/O register område (in/out/sbi/cbi), extended I/O, intern SRAM (variabler og stack) og ekstern SRAM. d) Hvordan kan man redusere strømforbruket i ATmega2560? Svar: Redusere klokkefrekvens, bruke sleep modes, redusere forsyningsspenning, deaktivere moduler som ikke er i bruk, passe på at pinner ikke driver resistiv last, deaktivere digital input buffere på porter med analoge innganger, unngå at pinner flyter ved å bruke pull-ups. e) Forklar forskjellen på synkron og asynkron overføring og gi et eksempel på hver. Svar: Synkron har felles klokke hos sender og mottager, dvs. klokke må overføres på bussen. I2C, SPI, USB. UART er asynkron (universal asynchronous receiver/ttransmitter) og avhenging av at sende og mottakshastighet er den samme på begge sider med synkroniseringsignal. Oppgave 2. (15 %) a) Skriv assembly-instruksjonen for å sette PORTB2-bitet i PORTB registeret. Svar: sbi PORTB, PORTB2 sbi 0x05, 2 b) Finn operasjonskoden for oppgaven over. Svar: sbi A, b // AAAA Abbb sbi 0x05, 2 // = 9A 2A c) AVR er little endian.hva betyr det? Svar: Lav byte kommer før (på lavere adresse enn) high byte. Oppgave 3. (20 %) Skriv et assemblyprogram for ATmega2560. Vi tenker PB0 koblet til en LED som er aktiv lav, og PA0 og PA1 koblet til knapper som også er aktive lave. Programmet skal gjøre følgende: Hvis PA0 går lav skal PB0 gå lav, dvs. LED en tennes, mens hvis PB1 går lav skal

3 PB0 går høy og LED dermed slukkes. Startverdi for LED eller hva som skjer hvis begge knapper trykkes er ikke definert. Prøv å lage programmet så kort og enkelt som mulig. Pass på å skrive oversiktlig kode med god dokumentasjon på hva koden gjør. Svar: #include <m2560def.inc> sbi DDRB, DDB0 MAIN_LOOP: sbis PINA,PINA0 cbi PORTB,PORTB0 sbis PINA,PINA1 sbi PORTB, PORTB0 rjmp MAIN_LOOP Oppgave 4. (45 %) Skriv et program i c-kode for ATmega2560 for WinAVR/GCC kompilatoren. Programmet skal utføre følgende: Starte analog til digitalkonverteren i free-running mode med ADC7 som single ended inngang. De 8 mest signifikante biter av ADC-resultatet skal sendes ut på UART desimalt i ascii format, dvs. verdier mellom 000 og 255, så de kan leses i et terminalprogram. Verdien skal skrives på samme linje, dvs. at verdien overskrives konstant og det er bare siste verdi som vises i terminalvinduet. Kommunikasjonsformat skal være 1200 baud, 8 data bit, ingen paritet og 1 stop bit. Ser du noen problemer med kommunikasjon og samplingsrate? Anta at ATmega2560 er konfigurert med intern RC oscillator på 1MHz (CKDIV8 fuse satt). Vedlegg: AVR Instruction set side: 1, 117. ATmega2560 datablad, sider: 1-2,5-6,12-27, 70-73, , , , ,

4 // Defines #define F_CPU UL #define BAUD_RATE 1200UL #define BAUD_VALUE F_CPU/(16UL*BAUD_RATE) - 1 // Includes #include <avr/interrupt.h> // AVR interrupt definitions. Includes avr/io.h. // Prototypes. void ADC_Init(void); void USART_TX_Init(uint16_t baud_value); void convert_measurement(char *string, uint8_t ADC_value); void USART_Transmit_String(char *string); // Global variables volatile uint8_t ADC_measurement; // Main int main( void ) DDRB = 0xFF; char ADC_String[] = "123\r"; USART_TX_Init(BAUD_VALUE); ADC_Init(); sei(); // Enable global interrupts. do // endless loop convert_measurement(adc_string, ADC_measurement); USART_Transmit_String(ADC_String); while(1); /*! ADC initialization. Free running mode. Prescaler 8x, resulting in 125kHz adc 1MHz. ADC0 single ended input. AVCC as reference. Conversion complete interrupt enabled. Result left-adjusted. Start adc conversion. */ void ADC_Init(void) ADCSRB = 0x00; // Free running mode. ADMUX = (1<<ADLAR) (0b00011<<MUX0); // ADC3/PF3 to avoid offset/bias on 7. Result left adjusted. DIDR0 = (1<<ADC3D); // digital input buffer disable, saves power. ADCSRA = (1<<ADEN) (1<<ADIE) (1<<ADATE) (1<<ADPS1) (1<<ADPS0); ADCSRA = (1<<ADSC); // Start first adc conversion. /*! ADC conversion complete interrupt routine. Will push the inverted value in ADC high register to PORTB, inverted because LEDs in STK600 are active low. */ ISR(ADC_vect) ADC_measurement = ADCH; // Inverted because LEDs are active low. PORTB =~ADC_measurement; void USART_TX_Init(uint16_t baud_value)

5 /* Set the baud rate */ UBRR0 = baud_value; /* Enable UART receiver */ UCSR0B = (1<<TXEN0); //Default frame format Asynchronous USART, 8 databits,1 stop bit, No parity: UCSR0C = (3<<UCSZ00); // default, but set explicitly. return; void USART_Transmit_String(char *string) while (*string!= '\0' ) while (!(UCSR0A & (1<<UDRE0))); // Wait for empty transmit buffer UDR0 = *string; // Start transmission string++; void convert_measurement(char *string, uint8_t ADC_value) int8_t count; for (count = 2 ; count >= 0 ; count--) string[count] = ADC_value%10 + '0'; ADC_value /= 10;