HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi

Transkript

1 HØGSKOLEN I SØR-TRØNDELAG Avdeling for teknologi Målform: Norsk Eksamensdato: 20. mai 2014 Varighet/eksamenstid: Emnekode: Emnenavn: TELE3010-A 14V Mikroprosessorsystemer Klasse(r): 2EE 2EI Studiepoeng: 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) Hvilke fire hovedtyper kan instruksjonene i AVR deles opp i? Aritmetisk/logiske, Dataoverføring, Bit og bit-test, samt hoppinstruksjoner b) Hvilke minnetyper har vi i ATmega2560 og hva brukes de typisk til. Sram til variabler, Eeprom til konstanter og status, Flash som programminne. c) Hva er programtelleren og når brukes/endres den? Program Counter (PC). Holder orden på hvor neste instruksjon hentes i programminne. Endres av hoppinstrusjoner, subrutinekall og avbrudd. d) Hvilke kommunikasjonsgrensesnitt har ATmega2560 maskinvarestøtte for og hva slags typer er de? Alle er serielle: SPI og, I2C/TWI er synkrone. UART er asynkron. e) upsys:beskriv med egne ord hva ASF er og fordeler med det.? Software bibliotek med abstraskjon fra hardware. Gjør at kode lettere kan flyttes mellom forskjellige (Atmel) kontrollere. e) Upt+dig systd: hvordan kan man redusere strømforbruket i ATmega2560?. Oppgave 2. (10 %) a) Skriv assembly-instruksjonen som hopper over neste instruksjon hvis PIND4 i PIND registeret er 0. sbic PIND, PIND4 sbic 0x09, 4 // ok, men litt trekk b) Finn operasjonskoden for oppgaven over. sbic 0x09, 4 // AAAA Abbb // AAAAA = 0x09 = 0b01001, bbb = 4 = 0b100 sbic 0x09, 4 // = 0x 99 4C Oppgave 3. (20 %) Skriv et assemblyprogram for ATmega2560. Vi tenker PB7 koblet til en LED som er aktiv lav, og PD4 er koblet til knapp som også er aktiv lav. Programmet skal gjøre følgende: Når knappen er trykket (PD4 har gått lav) 3 ganger så skal PB7 pinnen toggles. Husk at knappen må slippes mellom hvert trykk og ikke registreres som flere trykk når den holdes nede. Prøv å lage programmet så kort og enkelt som mulig. Pass på å skrive oversiktlig kode med god dokumentasjon på hva koden gjør.

3 /* * upsys_2014_asm.asm * * Created: :07:21 * Author: rks /* Assembly task exam spring Program toggles PB7 after a stated number of switch connected to PB7 presses. #include <m2560def.inc> // not longer needed #define NUMBER_PRESSES 3 // number of button presses for toggle // PB7 as output sbi DDRB, DDB7 // alternative solution ldi r16, 1<< DDB7 out DDRB, r16 MAIN_LOOP: ldi r16, NUMBER_PRESSES // Wait for button to be pressed BUTTON_NOT_PRESSED: sbic PIND,PIND4 rjmp BUTTON_NOT_PRESSED // Wait for button to be released BUTTON_NOT_RELEASED: sbis PIND,PIND4 rjmp BUTTON_NOT_RELEASED // Decrement button press count dec r16 // Sufficient number pressed? If not continue waiting for more presses brne BUTTON_NOT_PRESSED // Toggle PB7 sbi PINB,PINB7 // Continue on main loop rjmp MAIN_LOOP Oppgave 4. (50 %) Skriv et program i c-kode for ATmega2560 for WinAVR/GCC kompilatoren. Programmet skal utføre følgende: Sette opp timer 1 til å generere en 1 Hz blinkende led på OC1A. Sette opp timer 3 til 10 bits fast puls-breddemodulasjon (PWM) på OC3A med frekvens over 100 Hz. Bruk timer 4 til å øke duty cycle på timer 3 slik at vi går fra 0 til 100% «duty cycle» på 2 sekunder.

4 Delene kan løses uavhengig av hverandre, så implementer hver delfunksjon for seg og ikke bli låst selv om du ikke får til alt. Programmet bør inneholde funksjoner ala: Timer1_ctc_init(), Timer3_pwm_init(), Timer4_ctc_init() og avbruddsrutine for TIMER4_COMPA_vect Anta at ATmega2560 er konfigurert med intern RC oscillator og systemklokke på 1MHz (CKDIV8 fuse satt). /* * upsys_2014_c.c * * Created: :34:48 * Author: rolfks /* The application will first setup the 16-bit TCNT1 to give out a 1 HZ heartbeat on the OC1A pin, i.e. PORTB5. It will then give out a varying PWM on OC3A with frequency 1MHz clock. Applying this signal to an LED will increase its light intensity until OCR wraps and then start from 0 again. // Defines #define F_CPU UL // 1MHz system clock #define T1_PRESCALER 256 // Timer 1 prescaler #define TOGGLE_DELAY_MS 500 // Delay between each toggle of led in ms. #define T4_PRESCALER 8 // Timer 4 prescaler #define DUTY_CYCLE_INC_MS 2 // Delay between each increase of duty cycle in ms. // Include definition file(s) #include <avr/interrupt.h> // Prototypes void Timer1_ctc_init(void); void Timer3_pwm_init(void); void Timer4_ctc_init(void); /* Main program. int main(void) Timer1_ctc_init(); Timer3_pwm_init(); Timer4_ctc_init(); sei(); do asm("nop"); // for debugging purposes only while(1);

5 /* Timer 1 initialization. Clear timer on compare match; top is then OCR1A. Toggle OC1A each time. Prescaler is 256, giving a range of 1*256/1MHz = 256us or 3.9kHz, to 2^16*256/1MHz = 16.8s or ~0.06Hz. 500 ms is 0.5s * 1MHz / 256 = 1953 void Timer1_ctc_init(void) // Set OC1A/PB5 pin as output. DDRB = (1<<DDB5); TCCR1A = (1<<COM1A0); TCCR1B = (1<<CS12) (1<<WGM12); OCR1A = (((F_CPU / T1_PRESCALER) * TOGGLE_DELAY_MS) / 1000 ); // Order to avoid overflow in compiler calculations /* Timer 3 initialization. 8bit fast PWM inverting mode (256 steps). Set OC1A on Compare Match, clear at TOP. Prescale by 8. 1MHz / (256*8) = 488 Hz. void Timer3_pwm_init(void) // Set OC3A/PE3 pin as output. DDRE = (1<<DDE3); TCCR3A = (1<<COM3A1) (1<<COM3A0) (1<<WGM31) (1<<WGM30); TCCR3B = (1<<CS31) (1<<WGM32); /* Timer 4 initialization. CTC mode with clear at OCR4A. Prescaler = 8 void Timer4_ctc_init(void) TCCR4B = (1<<CS41) (1<<WGM42); OCR4A = (((F_CPU / T4_PRESCALER) * DUTY_CYCLE_INC_MS) / 1000 ); // Order to avoid overflow in compiler calculations TIMSK4 = (1<<OCIE4A); /* The compare match interrupt is used for increasing the duty cycle which will not block the main loop and only be run when needed. It needs to be adapted to the prescaler. This interrupt code assumes 8x prescaler. ISR(TIMER4_COMPA_vect) OCR3A++; Vedlegg: AVR Instruction set side: 1, 117. ATmega2560 datablad, sider: 1-2,5-6,12-27, 70-73, , , , ,