Atividade de laboratório 005. Prof: Carlos Eduardo de Brito Novaes 20 de maio de Alunos RA Nome Curso Semestre

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1 Atividade de laboratório 005 Prof: Carlos Eduardo de Brito Novaes 20 de maio de 2016 Alunos RA Nome Curso Semestre Resumo Atividade da unidade curricular: Laboratório Integrado de Microprocessadores e Microcontroladores. O objetivo desta atividade é verificar o funcionamento das interrupções geradas pelo Timer1 e como utilizar para construir um cronômetro. Parte I Descrição No link esta disponível uma montagem com o Arduíno Uno. Vamos utilizar essa montagem para trabalhar com interrupções externas. 1

2 1 Apresentação Acesse a montagem disponível em O botão da esquerda deve realizar a função start/stop, enquanto o botão da direita deve realizar a função parcial/reset. Desejamos construir um cronômetro dotado de dois botões: start_stop : o primeiro botão inicia e para (pausa) a contagem; parcial_reset : o segundo botão registra os tempos parciais durante a contagem ou zera o cronômetro se este já estiver parado; Estes botões deverão ser respectivamente conectados aos pinos 3 e 2 do Arduíno, operando no modo INPUT_PULLUP, e interrupções externas deverão ser configuradas para atender adequadamente a estas funções. Além disso, o programa deve armazenar as seguintes variáveis: cronometro : do tipo inteiro (para armazenar valores maiores é interessante usar um tipo como unsigned long int), armazena o valor total do cronômetro. Quando em contagem, deverá ser incrementada a cada 100ms (um décimo de segundo) contando : do tipo bool, atua como um sinalizador ou flag para indicar o estado do cronometro. Quando for verdadeira, indica que o cronômetro esta contando; parcial_0 : parcial_1 : parcial_2 : do mesmo tipo escolhido para a variável cronometro, armazenarão os três últimos valores parciais da contagem, sempre que o botão parcial_reset for pressionado. Perceba que para a correta operação das tomadas parciais, sempre que o botão parcial_reset for pressionado durante a contagem, devemos proceder da seguinte forma 1. o valor presente na variável parcial_1 é armazenado na variável parcial_2 ; 2. o valor presente na variável parcial_0 é armazenado na variável parcial_1 ; 3. o valor presente na variável cronometro é armazenado na variável parcial_0 ; Nesta atividade, vamos completar o código que já se encontra programado para executar adequadamente as funções descritas. 1.1 Fluxogramas A seguir vemos os fluxogramas que descrevem o comportamento do programa. As rotinas setup(), loop() e a ISR referente ao Timer1 2

3 A rotina setup() deve realizar as tarefas de configuração dos modos de operação dos pinos de entrada (pinos 2 e 3) e configurar as interrupções associadas a estes pinos. Além disso, deverá configurar o Timer1 e inicializar as variáveis. A rotina loop() deverá exibir os valores adequados no display. A rotina de serviço de interrupção associada ao Timer1 deverá incrementar o cronometro apenas quando a contagem estiver habilitada. Abaixo vemos o fluxograma da ISR referente ao botão start_stop. Sua função é apenas trocar o estado representado pela variável contando do tipo bool. Abaixo vemos o fluxograma da ISR referente ao botão parcial_reset. 2 Código Inicialmente declaramos algumas variáveis e definições. 3

4 / / I n c l u i a b i b l i o t e c a p a r a a c e s s a r o d i s p l a y / / I n s t r u ç õ e s de uso e exemplos em h t t p s : / / www. a r d u i n o. cc / en / R e f e r e n c e / L i q u i d C r y s t a l # i n c l u d e < L i q u i d C r y s t a l. h> / / i n i c i a l i z a e c o n f i g u r a os p i n o s u s a d o s p a r a c o n t r o l a r o D i s p l a y / / DisplayLCD é d e c l a r a d a como uma v a r i á v e l g l o b a l e / / p oderá s e r chamada de q u a l q u e r o u t r a f u nção. L i q u i d C r y s t a l DisplayLCD ( 1 3, 12, 11, 10, 9, 8 ) ; / / d e f i n e nomes p a r a os p i n o s de E / S u t i l i z a d o s # d e f i n e b o t a o _ s t a r t _ s t o p 3 # d e f i n e b o t a o _ p a r c i a l _ r e s e t 2 / / v a r i á v e i s g l o b a i s / / o tempo do c r o n o m e t r o v o l a t i l e u n s i g n e d long i n t c r o n o m e t r o ; / / os tempos p a r c i a i s, 3 no t o t a l v o l a t i l e u n s i g n e d long i n t p a r c i a l _ 0 ; v o l a t i l e u n s i g n e d long i n t p a r c i a l _ 1 ; v o l a t i l e u n s i g n e d long i n t p a r c i a l _ 2 ; / / um f l a g p a r a i n d i c a r se e s t a c o n t a n d o v o l a t i l e bool c o n t a n d o ; 2.1 Em seguida, temos a rotina setup / / r o t i n a s e t u p void s e t u p ( ) { / / c o n f i g u r a o D i s p l a y que estamos usando, 16 c o l u n a s e 2 l i n h a s. DisplayLCD. b e g i n ( 1 6, 2 ) ; / / C o n f i g u r a os p i n o s de e n t r a d a como p u l l u p pinmode ( b o t a o _ s t a r t _ s t o p, INPUT_PULLUP ) ; pinmode ( b o t a o _ p a r c i a l _ r e s e t, INPUT_PULLUP ) ; n o I n t e r r u p t s ( ) ; / / c o n f i g u r a as i n t e r r u p ç õ e s c a u s a d a s p e l o s b o t õ e s a t t a c h I n t e r r u p t ( d i g i t a l P i n T o I n t e r r u p t ( b o t a o _ s t a r t _ s t o p ), i s r _ s t a r t _ s t o p, FALLING ) ; a t t a c h I n t e r r u p t ( d i g i t a l P i n T o I n t e r r u p t ( b o t a o _ p a r c i a l _ r e s e t ), i s r _ p a r c i a l _ r e s e t, FALLING ) ; / / c o n f i g u r a a i n t e r r u p ç ã o do t i m e r 1 p a r a um décimo de segundo / / ou 100ms TCCR1A = B ; TCCR1B = B00001 ; / / p r e s c a l e r em 64 TCNT1 = 0 ; OCR1A = ; TIMSK1 = B ; i n t e r r u p t s ( ) ; 4

5 2.1.1 Considerando a tabela abaixo, complete o valor do registro TCCR1B, de modo a configurar o prescaler do Timer1 para dividir o clock por 64. Não se esqueça de completar o código no relatório e também no editor de código (linha 41) CS12 CS11 CS10 Prescaler desliga o contador Considerando a fórmula abaixo, calcule e complete o valor atribuído ao registro OCR1A. Não se esqueça de completar o código no relatório e também no editor de código (linha 43) onde T int é o tempo entre as interrupções geradas. T int = R P rescaler (R OCR1A + 1) , R P rescaler é o valor configurado no prescaler, seja 1, 8, 64, 256 ou R OCR1A é o valor configurado no registro OCR1A. 2.2 O código da rotina ISR associada ao Timer1 / / ISR do Timer1 ISR ( TIMER1_COMPA_vect ) { i f ( c o n t a n d o == t r u e ) { c r o n o m e t r o ++; Descreva de modo sucinto o que esta rotina de serviço de interrupção faz: 2.3 O código da rotina ISR associada ao botão start/stop / / ISR do b o t ã o s t a r t _ s t o p void i s r _ s t a r t _ s t o p ( ) { i f ( c o n t a n d o == ) { contando = ; e l s e { contando = ; 5

6 2.3.1 Complete as lacunas de modo a executar o algorítimo adequado para esta rotina de serviço de interrupção, como descrito no fluxograma. Não se esqueça de completar o código no relatório e também no editor de código (linhas 57, 58 e 61) 2.4 O código da rotina ISR associada ao botão parcial/reset / / ISR do b o t ã o p a r c i a l _ r e s e t void ( ) { i f ( c o n t a n d o == t r u e ) { e l s e { Complete as lacunas de modo a executar o algorítimo adequado para esta rotina de serviço de interrupção do Timer1, como descrito no fluxograma. Não se esqueça de completar o código no relatório e também no editor de código (próximo à linha 65) 2.5 O código da rotina loop() / / r o t i n a loop ( ), a t u a l i z a o d i s p l a y void loop ( ) { f l o a t aux ; / / c o n v e r t e a v a r i a v e l c r o n o m e t r o ( armazena décimos de segundo ) / / em um v a l o r adequado ( do t i p o f l o a t ) em segundos. / / Para i s s o, b a s t a d i v i d i r por / / Escrevendo g a r a n t i m o s que o c o m p i l a d o r deve r e a l i z a r uma / / d i v i s ã o por um número em ponto f l u t u a n t e e não uma d i v i s ã o / / por i n t e i r o, que p e r d e r i a p r e c i s ã o aux = c r o n o m e t r o / ; DisplayLCD. s e t C u r s o r ( 0, 0 ) ; / / f a z o mesmo p a r a os tempos p a r c i a i s / / p a r c i a l _ 0 aux = p a r c i a l _ 0 / ; DisplayLCD. s e t C u r s o r ( 0, 1 ) ; / / p a r c i a l _ 1 aux = p a r c i a l _ 1 / ; DisplayLCD. s e t C u r s o r ( 6, 1 ) ; / / p a r c i a l _ 2 aux = p a r c i a l _ 2 / ; DisplayLCD. s e t C u r s o r ( 1 2, 1 ) ; 6

7 2.5.1 Descreva de modo sucinto o que esta rotina de serviço de interrupção faz: 3 O código do cronômetro deve estar completo. Verifique o funcionamento iniciando a simulação e testando os botões start/stop e parcial/reset 4 Por uma questão de performance, devemos evitar fazer chamadas desnecessárias ao DisplayLCD. Trata-se de um componente com acesso mais lento e de toda forma, realizar tarefas desnecessárias não é uma solução muito eficaz (implica em maior gasto de energia e o maior trafego de dados pode congestionar um barramento causando lentidão em outros serviços). Note que a informação no display só é alterada em uma dessas situações: 1. Quando a variável cronometro é incrementada, a cada 100ms e somente se o cronometro estiver rodando. Neste caso a primeira linha do display é atualizada com o novo valor total; 2. Quando o botão parcial/reset é pressionado, alterando os valores armazenados nas variáveis parciais. Neste caso a segunda linha do display é atualizada com os valores parciais; 3. Quando o cronometro é reinicializado. Neste caso, as duas linhas do display devem ser atualizadas; Como a rotina loop() será executada milhares de vezes por segundo, certamente estamos fazendo chamadas desnecessárias aos métodos DisplayLCD.setCursor e DisplayLCD.print. 4.1 Considerando o que foi disposto, você sugere alguma forma para melhorar a performance do nosso cronômetro? 7