Mcu будет такой сигнал. Последовательный интерфейс SPI

Схема сброса по включению питания (Power-On Reset - POR) обеспечивает запуск микроконтроллера только по достижении напряжением Vcc безопасного уровня. Как показано на Рис. 24, встроенный таймер, тактируемый встроенным генератором сторожевого таймера, удерживает запуск MCU на некоторое время после достижения граничного напряжения вкючения питания Vpot , не зависящее от скорости нарастания напряжения Vcc (см. Рис. 26).

В Таблице 6 показаны установки битов SUT1 и SUT0 использующихся для установки длительности периода задержки процедуры запуска. Пользователю предоставляется возможность выбора задержки времени запуска. Установка SUT 1/0 = 00, при которой MCU запускается через 5 тактовых циклов, используется при использовании внешнего тактового сигнала, подаваемого на вывод XTAL1. Такая установка обеспечивает быстрый запуск из режимов power down или power save, при условии наличия тактового сигнала в этих режимах. Подробности в разделе Программирование.

Если встроенная задержка запуска достаточна, то RESET может быть подсоединен к Vcc непосредственно или через внешний нагрузочный резистор. Удержанием вывода на низком уровне, во время подачи напряжения, период сброса по включению питания может быть увеличен. Пример такого тактирования приведен на. Рис. 27.

Рис. 25. Начальный запуск MCU. Вывод RESET подключен к Vcc, быстрое нарастание Vcc

Рис. 26. Начальный запуск MCU. Вывод RESET подключен к Vcc, медленное нарастание Vcc

12

Подключаемые резисторы (как внутренние, так и внешние), необходимые только для контактов MCU INPUT? Напротив, контакт MCU, сконфигурированный как OUTPUT, «знает, на каком уровне он находится», потому что он управляет - «плавающий» вывод MCU OUTPUT, привязанный к некоторому входу другой схемы, не имеет смысла, поскольку состояние вывода MCU может быть только высоким или низким... у меня это право? Теперь, при загрузке или сбое MCU, может оказаться выгодным, чтобы привязка к линии ввода «MCU output to IC input» была привязана к этому каналу, чтобы гарантировать, что вход в какой-либо IC никогда не плавает.

Может быть, я просто ответил на свой вопрос здесь... резисторы pull-up/down могут использоваться как на входных, так и на выходных контактах, в зависимости от приложения?

• 5 ответов

Сортировка:

Активность

16

Вытягивание и выталкивание обычно используются для обеспечения того, что линия имеет определенное состояние, а не активно. Они используются на входах для предотвращения плавающих линий, быстрого переключения между высоким и низким и средним «неопределенным» регионом. Выходы обычно не нужны.

Но большинство контактов mcu являются GPIO, а иногда при запуске определяются как входы вместо выходов. Как вы уже сказали, иногда вы не хотите, чтобы входной сигнал IC-штыря плавал при запуске, особенно как штырь сброса, который вы обычно будете использовать с вашим GPIO вашего микроконтроллера.

Это когда вы используете Weak Вытягивание или выключение на линии. Поскольку они слабы, и вы выбираете состояние по умолчанию, они не создают помех для вашей схемы (если входной сигнал всегда должен быть низким, а затем вытягивается высоко, вы выбираете слабое выключение и наоборот), но они потребляют немного тока. Вот почему вы выбираете резистор слабый (более высокий, более слабый), достаточный для работы.

Других нормальные настройки вывода, который использует подтягиваться (или отжимания, реже) является Open Drain или открытого коллектор соединения. Они только приводят к низкому соединению или освобождают линию, оставляя ее плавающей. Подтягивания используются, чтобы привести линию в высокое логическое состояние.

0

Вы упомянули соединения Open Drain и Open Collector, они не применяются к микроконтроллерам, не так ли? Просто Моссеты используются для установки логического уровня? Я хотел уточнить, может ли микроконтроллер управлять линией с высоким сопротивлением выталкивания. - genericpurpleturtle 16 окт. 17 2017-10-16 12:00:41

7

У вас есть это право; обычно вам не нужны подтягивания на выходах, но они могут быть полезны для обеспечения безопасности во время загрузки и т. д.

Еще одна причина использования подтягивания на выходе: если к каждому подключению подключено несколько выходов нескольких MPU другой, вы действительно не хотите, чтобы один вождение VCC и еще один вождение 0V по тому же проводу! Таким образом, вы либо набираете 0V на выходе, либо отключите выход (возможно, настроив его как вход). Когда все выходы отключены, провод подтягивается до «1» (Vcc). Это называется «проводным И» сигналом. (Вы можете сделать то же самое вождение «1» или выключить, с выпадающим R, тогда он называется проводным OR).

Этот шаблон имеет несколько применений, в том числе позволяет любому одному MPU сигнализировать об ошибке или включать светодиод или позволять им по очереди передавать сообщения друг другу по одному проводу.

2

Ответ: это зависит от семейства микроконтроллеров и от того, что по умолчанию является положением Power On Reset. Если микроконтроллер может быть сконфигурирован только для «выхода» или «ввода» на штырь, это обычно означает, что для вывода используется драйвер тотема-полюса, что означает, что это, по сути, выход CMOS-затвора, и в этом случае выход всегда приводится к рельсу, поэтому нет причин пассивно влиять на него. Единственный случай, когда имеет смысл использовать pull-ups/pull-downs на выходе, когда он настроен как Open Collector/Open Drain топология. Гораздо чаще встречаются внутренние параметры pull-up/pull-down, которые применимы только тогда, когда контакт сконфигурирован как вход. Если вы можете гарантировать, что в вашей системе вход всегда управляется чем-то, это отнимает немного энергии.

3

Как вы заявили, использование резисторов pullup/pulldown на выводах, которые, как ожидается, выводятся, могут быть там, чтобы гарантировать входное состояние.

Это делается для уменьшения прошивки/отказа MCU, но будет работать только для защиты от состояния высокого импеданса (в основном штырь сконфигурирован как вход случайно).

Еще один интересный и даже полезный проект на NodeMCU — бегущая строка с WiFi управлением. Наверняка, все из нас каждый день видят подобные устройства на улицах города. К примеру, бегущая строка широко применяется на транспорте для вывода номера маршрута, следующей остановки и навязчивой рекламы всякой всячины. Типичная бегущая строка представляет собой светодиодную матрицу со схемой управления разверткой и микроконтроллером на борту. Текст, ползущий по этой матрице, может храниться локально, либо обновляться динамически через WiFi или GSM. Разумеется, имея такую мощную платформу как NodeMCU (или любой другой ESP8266), бегущую строку можно сделать в домашних условиях. Установить её рационально где-нибудь в публичном месте, например в школе. Через такое информационное табло будет удобно сообщать внутренние школьные новости, температуру за окном, или даже фамилии отличников! В нашей лаборатории мы установили бегущую строку в окне на первом этаже. С помощью этого IoT устройства мы поздравляли всех прохожих с Новым Годом и рождеством 🙂

1. Подключение светодиодной матрицы к NodeMCU

• два контакта для питания: земля GND и +5В;
• три контакта для шины SPI: CS, DIN, CLK;

2. Программа для управления MAX7219 на NodeMCU

#include #include Max72xxPanel matrix = Max72xxPanel(D8, 4, 1); unsigned long ticker_next; String tape = "Hello from RobotClass!"; int spacer = 1; int width = 5 + spacer; void setup(void){ matrix.setIntensity(7); } void handleTicker(){ for (int i = 0 ; i < width * tape.length() + matrix.width() - 1 - spacer; i++) { matrix.fillScreen(LOW); int letter = i / width; int x = (matrix.width() - 1) - i % width; int y = (matrix.height() - 8) / 2; while (x + width - spacer >= 0 && letter >= 0) { if (letter < tape.length()) { matrix.drawChar(x, y, tape, HIGH, LOW, 1); } letter--; x -= width; } matrix.write(); delay(50); } } void loop(void){ handleTicker(); } Подаем питание и на матрице начинает двигаться бегущая строка с текстом «Hello from RobotClass!»

3. Веб-сервер на NodeMCU для управления светодиодной матрицей

Теперь добавим в программу веб-сервер, который будет показывать одну единственную HTML страницу с полем для ввода текста бегущей строки и с кнопкой. #include #include #include #include #include #include const char* ssid = "ESP"; // запускаем WiFi точку ESP ESP8266WebServer server(80); // запускаем сервер на порту 80 Max72xxPanel matrix = Max72xxPanel(D8, 4, 1); unsigned long ticker_next; String tape = "RobotClass"; int spacer = 1; int width = 5 + spacer; // HTML страница index.html const char page = "" "" "" "

" "" "" "

" "" ""; // функция вызывается, когда клиент жмет кнопку void handleSubmit(){ tape = server.arg("text"); server.send(200, "text/html", page); } void handleRoot() { if (server.hasArg("text")) { handleSubmit(); } else { server.send(200, "text/html", page); } } void setup(void){ delay(1000); WiFi.softAP(ssid); server.on("/", handleRoot); server.begin(); matrix.setIntensity(7); } void handleTicker(){ for (int i = 0 ; i < width * tape.length() + matrix.width() - 1 - spacer; i++) { matrix.fillScreen(LOW); int letter = i / width; int x = (matrix.width() - 1) - i % width; int y = (matrix.height() - 8) / 2; // центровка по вертикали while (x + width - spacer >= 0 && letter >= 0) { if (letter < tape.length()) { matrix.drawChar(x, y, tape, HIGH, LOW, 1); server.handleClient(); } letter--; x -= width; } matrix.write(); delay(50); } } void loop(void){ server.handleClient(); handleTicker(); } Загружаем программу на Node MCU и подаем питание. По-умолчанию, бегущая строка будет крутить текст «RobotClass». Чтобы его изменить, необходимо подключиться к WiFi точке «ESP» и зайти через браузер по адресу: http://127.0.0.1/ В ответ появится страница с полем для ввода текста бегущей строки и кнопкой «Set text». Вводим в поле новый текст, жмем кнопку и смотрим на бегущую строку! Your browser does not support the video tag.

4. Бегущая строка на русском языке

В текущем виде наш аппарат не поддерживает русский язык. Если попытаться ввести текст на русском, на матрице вместо букв появятся utf8 коды. Чтобы это исправить, нам потребуется дополнительная функция utf2rus. Кроме этого, добавим в программу пароль для WiFi точки. #include #include #include #include #include #include const char* ssid = "ESP"; const char* pwd = "makemyday"; // пароль для WiFi точки ESP8266WebServer server(80); Max72xxPanel matrix = Max72xxPanel(D8, 4, 1); unsigned long ticker_next; String tape = "RobotClass.ru"; int spacer = 1; int width = 5 + spacer; const char page = "" "" "" "" "" "

" "" "" "

" "" ""; String utf8rus(String source){ int i,k; String target; unsigned char n; char m = { "0", "\0" }; k = source.length(); i = 0; while (i < k) { n = source[i]; i++; if (n >= 0xC0) { switch (n) { case 0xD0: { n = source[i]; i++; if (n == 0x81) { n = 0xA8; break; } if (n >= 0x90 && n <= 0xBF) n = n + 0x2F; break; } case 0xD1: { n = source[i]; i++; if (n == 0x91) { n = 0xB7; break; } if (n >= 0x80 && n <= 0x8F) n = n + 0x6F; break; } } } // switch m = n; target = target + String(m); } return target; } void handleSubmit(){ tape = utf8rus(server.arg("text")); server.send(200, "text/html", page); } void handleRoot() { if (server.hasArg("text")) { handleSubmit(); } else { server..softAP(ssid, pwd); server.on("/", handleRoot); server.begin(); matrix.setIntensity(7); } void handleTicker(){ for (int i = 0 ; i < width * tape.length() + matrix.width() - 1 - spacer; i++) { matrix.fillScreen(LOW); int letter = i / width; int x = (matrix.width() - 1) - i % width; int y = (matrix.height() - 8) / 2; while (x + width - spacer >= 0 && letter >= 0) { if (letter < tape.length()) { matrix.drawChar(x, y, tape, HIGH, LOW, 1); server.handleClient(); } letter--; x -= width; } matrix.write(); delay(50); } } void loop(void){ server.handleClient(); handleTicker(); } Готово! Теперь устройство готово к непрерывной эксплуатации. Осталось сделать крепление для матрицы и поставить бегущую строку на видное место. Чертежи подходящего крепления можно найти тут:

SPI (Serial Peripheral Interface) – последовательный синхронный стандарт передачи данных в режиме полного дуплекса, разработанный компанией Motorola для обеспечения простого и недорогого сопряжения микроконтроллеров и периферии. SPI также иногда называют четырехпроводным (англ. four-wire) интерфейсом.SPI является синхронным протоколом, в котором любая передача синхронизирована с общим тактовым сигналом, генерируемым ведущим устройством (процессором). Принимающая периферия (ведомая) синхронизирует получение битовой последовательности с тактовым сигналом. К одному последовательному периферийному интерфейсу ведущего устройства-микросхемы может присоединяться несколько микросхем. Ведущее устройство выбирает ведомое для передачи, активируя сигнал «выбор кристалла» (chip select) на ведомой микросхеме. Периферия, не выбранная процессором, не принимает участие в передаче по SPI.
В SPI используются четыре цифровых сигнала:

• MOSI или SI – выход ведущего, вход ведомого (англ. Master Out Slave In). Служит для передачи данных от ведущего устройства ведомому;
• MISO или SO – вход ведущего, выход ведомого (англ. Master In Slave Out). Служит для передачи данных от ведомого устройства ведущему.
• SCK или SCLK – последовательный тактовый сигнал (англ. Serial CLocK). Служит для передачи тактового сигнала для ведомых устройств.
• CS или SS – выбор микросхемы, выбор ведомого (англ. Chip Select, Slave Select).Как правило, выбор микросхемы производится низким логическим уровнем.

В зависимости от комбинаций полярности и фазы синхроимпульсов возможны четыре режима работы SPI.

Режим SPI	Временная диаграмма
Режим SPI0
Режим SPI1 Активные уровень импульсов — высокий.
Режим SPI2 Сначала защёлкивание, затем сдвиг.
Режим SPI3 Активные уровень импульсов — низкий. Сначала сдвиг, затем защёлкивание.

В таблице принято:

• MSB — старший бит;
• LSB — младший бит.

Мастеру приходится настраиваться на тот режим, который используется ведомым.
При обмене данными по интерфейсу SPI микроконтроллер может работать как ведущий (режим Master) либо как ведомый (режим Slave). При этом пользователь может задавать следующие параметры:

• режим работы в соответствии с таблицей;
• скорость передачи;
• формат передачи (от младшего бита к старшему или наоборот).

Соединение двух микроконтроллеров по структуре ведущий – ведомый по интерфейсу SPI осуществляется по следующей схеме.

Выводы SCK, CS для ведущего микроконтроллера являются выходами, а ведомого микроконтроллера – входами.

Передача данных осуществляется следующим образом. При записи в регистр данных SPI ведущего микроконтроллера запускается генератор тактового сигнала модуля SPI, и данные начинают побитно выдаваться на вывод MOSI и соответственно поступать на вывод MOSI ведомого микроконтроллера. После выдачи последнего бита текущего байта генератор тактового сигнала останавливается с одновременной установкой в «1» флага «Конец передачи». Если поддерживаются и разрешены прерывания от модуля SPI, то генерируется запрос на прерывание. После этого ведущий микроконтроллер может начать передачу следующего байта либо, подав на вход SS ведомого напряжение уровня логической «1», перевести его в состояние ожидания.

Одновременно с передачей данных от ведущего к ведомому происходит передача и в обратном направлении, при условии, что на входе SS ведомого присутствует напряжение низкого уровня. Таким образом, в каждом цикле сдвига происходит обмен данными между устройствами. В конце каждого цикла флаг прерывания устанавливается в «1» как в ведущем микроконтроллере, так и в ведомом. Принятые байты сохраняются в приемных буферах для дальнейшего использования.

При приеме данных принятый байт должен быть прочитан из регистра данных SPI до того, как в сдвиговый регистр поступит последний бит следующего байта. В противном случае первый байт будет потерян.

Вывод SS предназначен для выбора активного ведомого устройства и в режиме Slave всегда является входом. Каждый раз, когда на вывод SS подается напряжение уровня логической «1», происходит сброс модуля SPI. Если изменение состояния этого вывода произойдет во время передачи данных, и прием, и передача немедленно прекратятся, а передаваемый и принимаемый байты будут потеряны.

Если микроконтроллер находится в режиме Master, направление передачи данных через вывод SS определяется пользователем. Если вывод сконфигурирован как выход, он работает как линия вывода общего назначения и не влияет на работу модуля SPI. Как правило, в этом случае он используется для управления выводом SS микроконтроллера, работающего в режиме Slave.

Если вывод сконфигурирован как вход, то для обеспечения нормальной работы модуля SPI на него должно быть подано напряжение высокого уровня. Подача на этот вход напряжения низкого уровня от какой-либо внешней схемы будет воспринята модулем SPI как выбор микроконтроллера в качестве ведомого (при этом ему начинают передаваться данные).

Пример использования интерфейса SPI для микроконтроллеров STM32 хорошо описан в