5. Menüführung

Nach dieser Lektion sollten Sie:

  1. wissen, wie man eine einfache Menüführung auf einem Display implementiert.
I. Vorarbeiten
  1. Laden Sie folgende Datei herunter:
II. Analyse des fertigen Programms
  1. Initialisieren des Programms
    1. Öffnen Sie SimulIDE und öffnen Sie dort mittels simulide_open.jpg die Datei 5._menuefuehrung.sim1
    2. Laden Sie 5._menuefuehrung.hex als firmware auf den 328 Chip
    3. Zunächst wird eine Startanzeige mit dem Namen des Programms dargestellt.
    4. Als nächstes ist im Display ein Menu zu sehen, in dem verschiedene Programme P1 … P4 durch Tastendruck auswählbar ist. Dadurch sind die bisherigen Programme auswählbar. Im Unterprogramm ermöglicht der Schalter S1 das Zurückspringen ins Menu.
  2. Das Programm zu diesem Hexfile soll nun erstellt werden
III. Eingabe in Atmel Studio

/*=============================================================================
  
Experiment 5:   Programm-Menu
=============   =============
	  d	e  
Dateiname:	  Program_Menu.c
  
Autoren:		Peter Blinzinger
				Prof. G. Gruhler (Hochschule Heilbronn)
				D. Chilachava	(Georgische Technische Universitaet)
  
Version:		1.2 vom 29.04.2020
  
Hardware:	   MEXLE2020 Ver. 1.0 oder höher
				AVR-USB-PROGI Ver. 2.0
  
Software:	   Entwicklungsumgebung: AtmelStudio 7.0
				C-Compiler: AVR/GNU C Compiler 5.4.0
  
Funktion:	   Unter einer gemeinsamen Programmoberflaeche werden vier Teil-
				programme verwaltet. Dies sind:
				P1: Blinking LED
				P2: Creating Sound
				P3: Logic Functions
				P4: Up/Down-Counter
				Der Start der Teilprogramme erfolgt den zugeordneten Funktions-
				tasten. Nach dem Abbruch eines Teilprogramms (immer mit S1)
				wird wieder die Programmauswahl gestartet.
  
Displayanzeige: Start (fuer 2s):		Betrieb (Hauptebene):
				+----------------+	  +----------------+
				|- Experiment 5 -|	  |   Main Level   |
				|  Program Menu  |	  | P1  P2  P3  P4 |
				+----------------+	  +----------------+
  
				Anzeige fuer Teilprogramme siehe bei einzelnen Programmen
  
Tastenfunktion: Im Hauptprogramm rufen S1 .. S4 die 4 Teiprogramme auf.
				Im Teilprogramm ist die Funktion unterschiedlich (siehe dort)
  
Jumperstellung: Auswirkung nur im Teilprogramm "Sound": 
				Schalter muss fuer des Buzzer zwischen geschlossen sein
  
Fuses im uC:	CKDIV8: Aus (keine generelle Vorteilung des Takts)
  
Header-Files:   lcd_lib_de.h	(Library zur Ansteuerung LCD-Display Ver. 1.3)
  
=============================================================================*/ 
  
  
// Deklarationen ==============================================================
  
// Festlegung der Quarzfrequenz
#ifndef F_CPU				   // optional definieren
#define F_CPU 18432000UL		// ATmega 88 mit 18,432 MHz Quarz
#endif						  
  
  
// Include von Header-Dateien
#include <avr/io.h>			   // I/O-Konfiguration (intern weitere Dateien)
#include <stdbool.h>		  // Bibliothek fuer Bit-Variable
#include <avr/interrupt.h>		// Definition von Interrupts
#include <util/delay.h>		   // Definition von Delays (Wartezeiten)
#include "lcd_lib_de.h"		 // Header-Datei fuer LCD-Anzeige
  
  
// Makros
#define SET_BIT(BYTE, BIT)  ((BYTE) |=  (1 << (BIT))) // Bit Zustand in Byte setzen
#define CLR_BIT(BYTE, BIT)  ((BYTE) &= ~(1 << (BIT))) // Bit Zustand in Byte loeschen
#define TGL_BIT(BYTE, BIT)  ((BYTE) ^=  (1 << (BIT))) // Bit Zustand in Byte wechseln (toggle)
  
  
// Konstanten
#define VORTEILER_WERT		90  // Faktor Vorteiler = 60
#define HUNDERTSTEL_WERT	10  // Faktor Hundertstel = 10
#define ZEHNTEL_WERT		10  // Faktor Zehntel = 10
  
#define ON_TIME				100	// "Ein-Zeit" in Inkrementen zu 100 ms
#define OFF_TIME			100	// "Aus-Zeit" in Inkrementen zu 100 ms
  
#define MIN_PER				143	// minimale Periodendauer in "Timerticks"		   
#define MAX_PER				239	// maximale Periodendauer in "Timerticks"		   
#define WAIT_SND			2000// Wartezeit zwischen zum Tonwechsel in ms
#define WAIT_LED			1000// Wartezeit zwischen zum Blinkwechsel der LED in ms
 
#define ASC_ZERO			0x30// ASCII-Zeichen '0'
#define ASC_ONE				0x31// ASCII-Zeichen '1'
  
  
// Variable
unsigned char vorteiler	  = VORTEILER_WERT;   // Zaehlvariable Vorteiler
unsigned char hundertstel = HUNDERTSTEL_WERT; // Zaehlvariable Hundertstel
unsigned char modus		  = 0;				// Programmmodus
  
int counter = 0000;			 // Variable fuer Zaehler
  
bool timertick;				 // Bit-Botschaft alle 0,111ms (Timer-Interrupt)
bool takt10ms;				  // Bit-Botschaft alle 10ms
bool takt100ms;				 // Bit-Botschaft alle 100ms
  
bool sw1_neu = 1;			   // Bitspeicher fuer Taste 1
bool sw2_neu = 1;			   // Bitspeicher fuer Taste 2
bool sw3_neu = 1;			   // Bitspeicher fuer Taste 3
bool sw4_neu = 1;			   // Bitspeicher fuer Taste 4
  
bool sw1_alt = 1;			   // alter Wert von Taste 1
bool sw2_alt = 1;			   // alter Wert von Taste 2
bool sw3_alt = 1;			   // alter Wert von Taste 3
bool sw4_alt = 1;			   // alter Wert von Taste 4
  
bool sw1_slope = 0;			 // Flankenspeicher fuer Taste 1
bool sw2_slope = 0;			 // Flankenspeicher fuer Taste 2
bool sw3_slope = 0;			 // Flankenspeicher fuer Taste 3
bool sw4_slope = 0;			 // Flankenspeicher fuer Taste 4
  
  
// Funktionsprototypen
void initTimer0(void);		  // Timer 0 initialisieren (Soundgenerierung)
void initDisplay(void);		 // Initialisierung des Displays
 
void readButton(void);		  // Tasten einlesen
void getChoiceInMainMenu(void); // Hauptmenu bearbeiten
void showMainDisplay(void);	 // Anzeige des Hauptmenus
  
void doBlinkingLed(void);	   // Teilprogramm 1: Blinkende LED
void showBlinkingLedDisplay(void); // Anzeige zu Teilprogramm 1
  
void doSound(void);			 // Teilprogramm 2: Soundgenerierung
void showSoundDisplay(void);	// Anzeige zu Teilprogramm 2
  
void doLogicFunctions(void);	// Teilprogramm 3: Logische Funktionen
void showLogicDisplay(void);	// Anzeige zu Teilprogramm 3
  
void doCounterProg(void);	   // Teilprogramm 4: Zaehler
void showCounterDisplay(void);  // Anzeige zu Teilprogramm 4
  
// Hauptprogramm ==============================================================
  
int main()
{					
	initDisplay();					// Initialisierung LCD-Anzeige
	  
	TCCR2A = 0;						// Timer 2 auf "Normal Mode": Basistakt
	TCCR2B |= (1<<CS01);			// mit Prescaler /8 betreiben
	TIMSK2 |= (1<<TOIE2);			// Overflow-Interrupt aktivieren
  
	sei();							// generell Interrupts einschalten
  
	while(1)						// unendliche Schleife
	{
		switch(modus)				// Programmverteiler: Variable "modus"
		{
		case 0:						// Modus 0: Hauptmenu
			showMainDisplay();
			getChoiceInMainMenu();
			break;
  
		case 1:						// Modus 1: Blinkende LED
			doBlinkingLed();		// Programm laeuft bis zum Abbruch
			modus = 0;				// danach auf Hauptmenu zurueckschalten
			break;
  
		case 2:						// Modus 2: Soundgenerierung
			doSound();				// Programm laeuft bis zum Abbruch
			modus = 0;				// danach auf Hauptmenu zurueckschalten
			break;
  
		case 3:						// Modus 3: Logische Funktionen
			doLogicFunctions();		// Programm laeuft bis zum Abbruch
			modus = 0;				// danach auf Hauptmenu zurueckschalten
			break;
		  
		case 4:						// Modus 4: Up-Down-Counter
			doCounterProg();		// Programm laeuft bis zum Abbruch
			modus = 0;				// danach auf Hauptmenu zurueckschalten
			break;
		}
	}
	return 0;
}
  
  
// Interrupt-Routine ==========================================================
ISR(TIMER2_OVF_vect)
  
// In der Interrupt-Routine sind die Softwareteiler realisiert, durch die Takt-
// botschaften (10ms, 100ms) erzeugt werden. Die Interrupts werden von Timer 2
// ausgeloest.
  
{
	timertick = 1;					// Botschaft 0,166ms senden
	--vorteiler;					// Vorteiler dekrementieren
	if (vorteiler==0)				// wenn 0 erreicht: 10ms abgelaufen
	{
		vorteiler = VORTEILER_WERT; //	Vorteiler auf Startwert
		takt10ms = 1;				//	Botschaft 10ms senden
		readButton();
		--hundertstel;				//	Hunderstelzaehler dekrementieren
		  
	if (hundertstel==0)				// wenn 0 erreicht: 100ms abgelaufen
		{
			hundertstel = HUNDERTSTEL_WERT; // Teiler auf Startwert
			takt100ms = 1;					//	Botschaft 100ms senden
		  
		}   
	}
}

  
// Funktion Tasten einlesen ===================================================
void readButton(void)
{
	//   Bitposition im Register:
	//			__76543210
	DDRC = DDRC &	0b11110000;		// Zunaechst Port B auf Eingabe schalten
	PORTC =			0b00001111;		// Pullup-Rs eingeschaltet
	_delay_us(1);					// Umschalten der Hardware-Signale abwarten

	// Einlesen der 4 Tastensignale
	sw1_neu = (PINC & (1 << PC0));
	sw2_neu = (PINC & (1 << PC1));
	sw3_neu = (PINC & (1 << PC2));
	sw4_neu = (PINC & (1 << PC3));
  
	DDRC = DDRC | 0b00001111;	   // Am Ende Port B wieder auf Ausgabe schalten

	// Auswerten der Flanken beim Druecken
  
	if ((sw1_neu==0)&(sw1_alt==1))  // wenn Taste 1 soeben gedrueckt wurde: 
		sw1_slope = 1;				//	Flankenbit Taste 1 setzen
  
	if ((sw2_neu==0)&(sw2_alt==1))  // wenn Taste 2 eben gedrueckt wurde:
		sw2_slope = 1;				//	Flankenbit Taste 2 setzen
		  
	if ((sw3_neu==0)&(sw3_alt==1))  // wenn Taste 3 eben gedrueckt wurde:
		sw3_slope = 1;				//	Flankenbit Taste 3 setzen
	  
	if ((sw4_neu==0)&(sw4_alt==1))  // wenn Taste 4 eben gedrueckt wurde:
		sw4_slope = 1;				//	Flankenbit Taste 4 setzen
  
	// Zwischenspeichern aktuelle Tastenwerte
	sw1_alt = sw1_neu;				// aktuelle Tastenwerte speichern
	sw2_alt = sw2_neu;				//	in Variable fuer alte Werte
	sw3_alt = sw3_neu;
	sw4_alt = sw4_neu;  
}
  
  
  
// Initialisierung Display-Anzeige ============================================
void initDisplay()			  // Start der Funktion
{
	lcd_init();				 // Initialisierungsroutine aus der lcd_lib
					  
	lcd_gotoxy(0,0);				// Cursor auf 1. Zeile, 1. Zeichen
	lcd_putstr("- Experiment 5 -"); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
  
	lcd_gotoxy(1,0);				// Cursor auf 2. Zeile, 1. Zeichen
	lcd_putstr("  Program Menu  "); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
  
	_delay_ms(2000);			// Wartezeit nach Initialisierung
  
	showMainDisplay();
}
  
  
// Anzeige Hauptmenu ==========================================================
void showMainDisplay()
{
	lcd_gotoxy(0,0);				// Cursor auf 1. Zeile, 1. Zeichen
	lcd_putstr("   Main Level   "); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
  
	lcd_gotoxy(1,0);				// Cursor auf 2. Zeile, 1. Zeichen
	lcd_putstr(" P1  P2  P3  P4 "); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
  
}							   // Ende der Funktion
  
  
  
/* Teilprogramm 1: Blinkende LED ==============================================
  
Funktion:	   Die gelbe LED (LED 3) in der Schaltung blinkt mit einer
				Periodendauer von 2 Sekunden (1 s ein, 1 s aus). Auf dem LCD-
				Display wird rechts unten der Wert der LED ("1" oder "0") als
				Zahl dargestellt. Abbruch mit Taste S1 nach voller Periode.
  
Displayanzeige: +----------------+
				|P1: Blinking LED|
				|Home		   1|
				+----------------+
  
Tastenfunktion: S1 Flanke: zurueck zur Hauptprogrammebene
  
============================================================================ */
void doBlinkingLed()
{
  
	showBlinkingLedDisplay();	  // Initialisierung Display
	SET_BIT(DDRB, DDB2);		// Port B, Pin 0 (LED3) auf Ausgang schalten
	  
	while(!sw1_slope)		   // unendliche Schleife
	{
		SET_BIT(PORTB,PB2);	 // Port B, Pin 0 auf LOW: LED einschalten
		lcd_gotoxy(1,15);
		lcd_putc(ASC_ONE);		 // Anzeige LED-Wert "1" auf Display
  
		_delay_ms(WAIT_LED);
  
		CLR_BIT(PORTB, PB2);	// Port B, Pin 0 auf HIGH: LED ausschalten
		lcd_gotoxy(1,15);
		lcd_putc(ASC_ZERO);		 // Anzeige LED-Wert "0" auf Display
  
		_delay_ms(WAIT_LED);
  
	}						   // Ende der Warteschleife
  
	sw1_slope = 0;			  // Alle Flankenbits loeschen
	sw2_slope = 0;
	sw3_slope = 0;
	sw4_slope = 0;
}							   // zurück zur Hauptschleife
  
  
// Anzeige zu Teilprogramm 1
void showBlinkingLedDisplay()	  // Start der Funktion
{
	lcd_gotoxy(0,0);				// Cursor auf 1. Zeile, 1. Zeichen
	lcd_putstr("P1: Blinking LED"); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
  
	lcd_gotoxy(1,0);				// Cursor auf 2. Zeile, 1. Zeichen
	lcd_putstr("Home            "); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
  
}							   // Ende der Funktion
  
  
  
  
/* Teilprogramm 2: Soundgenerierung ===========================================
  
Funktion:	   Auf dem kleinen Lautsprecher (Buzzer) in der Schaltung 
				wird ein sirenenartiger Sound ausgegeben. Zwischen den auf-
				und absteigenden Tönen bleibt die Frequenz kurz stabil.
				Die Frequenz wird mit dem Timer 0 (im CTC-Mode) erzeugt und 
				direkt über den Output-Compare-Pin im Toggle-Mode ausgegeben.
				Die jeweilige Periodendauer wird dreistellig in Timerticks 
				auf der Anzeige rechts unten dargestellt.
  
Displayanzeige: +----------------+
				|P2: Create Sound|
				|Home		 123|
				+----------------+
  
Tastenfunktion: S1 Flanke: zurueck zur Hauptprogrammebene nach Ablauf des
				gesamten Sound-Zyklus
  
============================================================================ */
void doSound()
{
	unsigned char temp = 0;	 // lokale Variable
  
	showSoundDisplay();			// Anzeige zum Programm
  
		// Ports initialisieren
  
	DDRB |= (1<<DDB2);			// Port B, Pin 0 (zur LED) auf Ausgang
	DDRD |= (1<<DDD5);			// Port D, Pin 5 (zum Buzzer) auf Ausgang
	  
	initTimer0();			   // Timer 0 fuer Soundgenerierung
  
	while(!sw1_slope)		   // Solange keine Flanke auf SW1: Warteschleife
	{
		for (OCR0A=MAX_PER; OCR0A>=MIN_PER; OCR0A--) // Frequenz erhoehen
		{
			temp = OCR0A;	   // Anzeige des aktuellen Periodenzaehlers
			lcd_gotoxy(1,13);
			lcd_putc(temp/100 + ASC_ZERO);  // Hunderter als ASCII ausgeben
			temp = temp%100;			// Rest = Zehner, Einer
			lcd_putc(temp/10 + ASC_ZERO);   // Zehner als ASCII ausgeben
			lcd_putc(temp%10 + ASC_ZERO);   // Einer als ASCII ausgeben
  
			_delay_ms(100);	 // in Schritten von 100 ms  
			  
			if(sw1_slope)			   // Schleifenabbruch, wenn Taster S1 gedrückt wird
			{
				TCCR0A = 0;				 // Timer 0 stoppen: Sound ausschalten
				  
				sw1_slope = 0;			  // alle Flankenbits loeschen
				sw2_slope = 0;
				sw3_slope = 0;
				sw4_slope = 0;
				  
				return;
			}   
		}
		_delay_ms(WAIT_SND);   // Wartezeit hohe Frequenz
  
		for (OCR0A=MIN_PER; OCR0A<MAX_PER; OCR0A++)  // Frequenz absenken
		{
			temp = OCR0A;	   // Anzeige des aktuellen Periodenzaehlers
			lcd_gotoxy(1,13);
			lcd_putc(temp/100 + ASC_ZERO);  // Hunderter als ASCII ausgeben
			temp = temp%100;			// Rest = Zehner, Einer
			lcd_putc(temp/10 + ASC_ZERO);   // Zehner als ASCII ausgeben
			lcd_putc(temp%10 + ASC_ZERO);   // Einer als ASCII ausgeben
  
			_delay_ms(100);	 // in Schritten von 100 ms
			  
			if(sw1_slope)			   // Schleifenabbruch, wenn Taster S1 gedrückt wird
			{
				TCCR0A = 0;				 // Timer 0 stoppen: Sound ausschalten
			  
				sw1_slope = 0;			  // alle Flankenbits loeschen
				sw2_slope = 0;
				sw3_slope = 0;
				sw4_slope = 0;
				  
				return;
			}
		}
		_delay_ms(WAIT_SND);   // Wartezeit niedrige Frequenz
  
	}						   // Ende der unendlichen Schleife
	  
	// Nach Erkennen der Flanke von SW1
	  
	TCCR0A = 0;				 // Timer 0 stoppen: Sound ausschalten
  
	sw1_slope = 0;			  // alle Flankenbits loeschen
	sw2_slope = 0;
	sw3_slope = 0;
	sw4_slope = 0;
}							   // zurück zur Hauptschleife
  
// Intialisierung des Timers 0 fuer Sounderzeugung
void initTimer0()
{
	TCCR0A = (1<<WGM01) |(1<<COM0B0);   // CTC Mode waehlen
	TCCR0B = (1<<CS01 | 1<<CS00);	   // Timer-Vorteiler /64
  
	OCR0A = MAX_PER;			// Start mit tiefstem Ton
}
  
// Anzeige zu Teilprogramm 2
void showSoundDisplay()				// Start der Funktion
{
	lcd_gotoxy(0,0);				// Cursor auf 1. Zeile, 1. Zeichen
	lcd_putstr("P2: Create Sound"); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
  
	lcd_gotoxy(1,0);				// Cursor auf 2. Zeile, 1. Zeichen
	lcd_putstr("Home            "); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
  
}							   // Ende der Funktion
  
/* Teilprogramm 3: Logische Funktionen ========================================
  
Funktion:	   Auf dem Display werden Ergebnisse von
				logischen Verknuepfungen (UND, ODER, NOT, XOR) dargestellt.
				Die logischen Eingangssignale werden von den Tasten S3 und S4
				eingelesen.
  
Displayanzeige: Start				   Nach 2 s:
				+----------------+	  +----------------+
				|P3: Logic Funct.|	  |S3&S4=0  S3+S4=0|
				|Home			|	  |/S3=0  S3xorS4=0|
				+----------------+	  +----------------+
  
Tastenfunktion: S1 Flanke: zurueck zur Hauptprogrammebene
				S3: Logischer Eingang (ohne Entprellung)
				S4: Logischer Eingang (ohne Entprellung)
  
============================================================================ */
void doLogicFunctions()
{
	unsigned char temp = 0;	 // lokale Variable
  
	showLogicDisplay();			// Anzeige initialisieren
  
	while(!sw1_slope)		   // Solange keine Flanke auf SW1: Warteschleife
	{
		if ((!sw3_alt)&&(!sw4_alt)) temp=ASC_ONE; // Ergebnis der UND-Verknuepfung
		else temp=ASC_ZERO;
		lcd_gotoxy(0,6);
		lcd_putc(temp);		  // auf LCD als Zeichen 0 oder 1 ausgeben
  
		if ((!sw3_alt)||(!sw4_alt)) temp=ASC_ONE; // Ergebnis der ODER-Verknuepfung
		else temp=ASC_ZERO;
		lcd_gotoxy(0,15);
		lcd_putc(temp);		  // auf LCD als Zeichen 0 oder 1 ausgeben
  
		if (sw3_alt) temp=ASC_ONE;  // Ergebnis der Negation
		else temp=ASC_ZERO;
		lcd_gotoxy(1,4);
		lcd_putc(temp);		  // auf LCD als Zeichen 0 oder 1 ausgeben
  
		if ((!sw3_alt)^(!sw4_alt)) temp=ASC_ONE;	// Ergebnis der XOR-Verknuepfung
		else temp=ASC_ZERO;
		lcd_gotoxy(1,15);
		lcd_putc(temp);		  // auf LCD als Zeichen 0 oder 1 ausgeben
  
		_delay_ms(100);		 // Wartezeit 100 ms vor neuer Auswertung
	}
  
	sw1_slope = 0;			  // alle Flankenbits loeschen
	sw2_slope = 0;
	sw3_slope = 0;
	sw4_slope = 0;
}							   // zurück zur Hauptschleife
  
  
// Anzeige zu Teilprogramm 3
void showLogicDisplay()
{
	lcd_gotoxy(0,0);				// Cursor auf 1. Zeile, 1. Zeichen
	lcd_putstr("P3: Logic Funct."); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
  
	lcd_gotoxy(1,0);				// Cursor auf 2. Zeile, 1. Zeichen
	lcd_putstr("Home            "); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
  
	_delay_ms(2000);				// Wartezeit 2 s
  
	lcd_gotoxy(0,0);				// Cursor auf 1. Zeile, 1. Zeichen
	lcd_putstr("S3&S4=0  S3+S4=0"); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
  
	lcd_gotoxy(1,0);				// Cursor auf 2. Zeile, 1. Zeichen
	lcd_putstr("/S3=0  S3xorS4=0"); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
}
  
  
/* Teilprogramm 4: Up-Down-Counter ============================================
  
Funktion:	   Es wird ein 4-stelliger Dezimal-Zaehler (0000..9999) mit 
				Anzeige und Ueber-/ Unterlauf realisiert. Das Aufwaerts- und 
				Abwaertszaehlen wird mit zwei Tasten (S3: +) (S4: -) gesteuert.
				Es werden die Flanken beim Druecken der Tasten ausgewertet. 
				Die Taste S2 dient zum Ruecksetzen des Zaehlers auf 0000.
  
Displayanzeige: +----------------+
				|P4: Counter 0000|
				|Home RES  +   - |
				+----------------+
  
Tastenfunktion: S1 Flanke: zurueck zur Hauptprogrammebene
				S2 Reset Counter (ohne Entprellung) 
				S3 Flanke: Counter++ (mit Entprellung)
				S4 Flanke: Counter-- (mit Entprellung)
  
============================================================================ */
void doCounterProg()
{
	int temp;				   // lokale Variable
	  
	showCounterDisplay();		  // Anzeige initialisieren
  
		// Auswertung der Tasten
  
	while(!sw1_slope)		   // Solange keine Flanke auf SW1: Warteschleife
	{
		if (sw2_alt==0)		 // solange Taste 1 gedrueckt: 
			counter = 0000;	 //	Counter auf 0000 setzen
  
		if (sw3_slope)		  // wenn Taste 2 eben gedrueckt wurde:
		{
			sw3_slope = 0;	  //	Flankenbit loeschen
  
			counter++;		  //	Counter hochzaehlen, Überlauf bei 9999
			if (counter==10000)
				counter = 0000; //	   auf 0000 setzen
		}
	  
		if (sw4_slope)		  // wenn Taste 3 eben gedrueckt wurde:
		{
			sw4_slope = 0;	  //	Flankenbit loeschen
  
			counter--;		  //	Counter herunterzaehlen, Unterlauf bei 0
			if (counter<0000)
				counter = 9999; //	   auf 9999 setzen
		}
  
		_delay_ms(100);		 // Auswertung alle 100 ms
			  
			// Anzeige der Werte
  
		lcd_gotoxy(0,12);	   
	  
		temp = counter;
		lcd_putc(temp/1000+ASC_ZERO); // Tausender ausgeben
  
		temp = temp%1000;		// Rest = Hunderter, Zehner, Einer
		lcd_putc(temp/100+ASC_ZERO); // Hunderter ausgeben
  
		temp = temp%100;		// Rest = Zehner. Einer
		lcd_putc(temp/10+ASC_ZERO); // Zehner ausgeben
		lcd_putc(temp%10+ASC_ZERO); // Einer ausgeben
	}
  
	sw1_slope = 0;			  // alle Flankenbits loeschen
	sw2_slope = 0;
	sw3_slope = 0;
	sw4_slope = 0;
}							   // zurück zur Hauptschleife
  
  
// Anzeige zu Teilprogramm 4
void showCounterDisplay()
{
	lcd_gotoxy(0,0);				// Cursor auf 1. Zeile, 1. Zeichen
	lcd_putstr("P4: Counter 0000"); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
  
	lcd_gotoxy(1,0);				// Cursor auf 2. Zeile, 1. Zeichen
	lcd_putstr("Home RES  +   - "); // Ausgabe Festtext: 16 Zeichen
}
  
// Auswahl im Hauptmenu ermitteln =======================================================
void getChoiceInMainMenu()
{
	if (sw1_slope)			  // Wenn Flanke auf Taste 1
	{
		sw1_slope=0;			//	Flankenbit loeschen
		modus=1;				//	neuer Modus 1
	}
				  
	if (sw2_slope)			  // Wenn Flanke auf Taste 2
	{
		sw2_slope=0;			//	Flankenbit loeschen
		modus=2;				//	neuer Modus 2
	}
		  
	if (sw3_slope)			  // Wenn Flanke auf Taste 3
	{
		sw3_slope=0;			//	Flankenbit loeschen
		modus=3;				//	neuer Modus 3
	}
					  
	if (sw4_slope)			  // Wenn Flanke auf Taste 4
	{
		sw4_slope=0;			//	Flankenbit loeschen
		modus=4;				//	neuer Modus 4
	}
}

/*=============================================================================

Ändern Sie auch hier wieder die Beschreibung am Anfang des C-Files, je nachdem was Sie entwickeln




































Deklarationen ===================================

  1. Hier wird wieder geprüft ob die Frequenz des Quarz bereits eingestellt wurde und - falls nicht - dessen Frequenz eingestellt.



  2. Die Header-Dateien entsprechen denen der letzten Programme.




  3. Auch die Makros entsprechen denen der letzten Programme.




  4. Die Konstanten entsprechen denen der letzten Programme.












  5. Auch die anfänglichen Variablen entsprechen denen der letzten Programme. Hierbei sind alle vier Schalter berücksichtigt.






  6. Wird die Taste S1 gedrückt, so wird sw1_neu gesetzt. sw1_alt entspricht dem vorherigen Wert. Gleiches gibt es für die anderen Taster.






  7. Wird eine ansteigende Flanke der Taste S1 gedrückt, so wird sw1_slope gesetzt. Das heißt, wenn die Taste gerade von 'nicht gedrückt' auf 'gedrückt' gewechselt hat, so wird sw1_slope gesetzt. Gleiches gibt es für die anderen Taster.


  8. Bei den Funktionsprototypen sind einige bekannte Unterprogramme vorhanden. Details werden weiter unten erklärt.














Hauptprogramm =========================

  1. Zunächst werden zwei Initialisierungsroutinen aufgerufen (siehe weiter unten)
  2. Dann werden die „Timer/Counter Control Register“ des Timers 2 TCCR2A und TCCR2B gesetzt. Der Timer 2 ist im wesentlichen mit dem Timer 0 aus dem Up/Down Counter vergleichbar. Er ist ein 8-Bit Timer und auch hier wird der „Normal Mode“ zum hochzählen genutzt. Auch hier gibt das Register TCCR2B den Prescaler an.
  3. Auch hier gibt es eine „Timer Interrupt MaSKTIMSK2. Auch hier wird mit dem Bit TOIE2 („Timer Overflow Interrupt Enable“) der Interrupt bei Überlauf aktiviert.
  4. Mit dem Befehl sei() wird die Bearbeitung von Interrupts aktiv
  5. in der Endlosschleife ist nur eine switch-case Anweisung zu finden. Diese stellt den Auswahlteil einer Zustandsmaschine dar:
    microcontrollertechnik:zustandsmaschine.png
    Aus jedem Unterprogramm wird wieder zurück ins Hauptmenü gesprungen.
  6. Beim case 1…4 wird zunächst das jeweilige Programm aufgerufen. Nachdem Rückkehr aus diesem Programm wird zunächst der modus wieder auf 0 zurückgesetzt, sodass beim nächsten Durchlauf der Schleife der case 0 ausgeführt wird. Jeder case wird mit break beendet.

Interrupt Routine =========================

  1. Mit dem Befehl ISR() wird eine Interrupt Service Routine für den OVerFlow Interrupt für TIMER2 angelegt.
  2. Der Überlauf-Interrupt durch den Timer2 wird erst bei Überlauf des 8-Bit Wert ausgeführt. Auch hier ergibt sich durch den Prescaler und Modus (TCCR2A und TCCR2B) eine Periode von $T_{ISR}= 0,16\bar{6}ms$.
  3. Die Ermittlung von Timertick, vorteiler, takt10ms, hundertstel und takt100ms ist hier wieder gleich dem im Up/Down Counter.
  4. Eine große Änderung ist, dass bereits im Interrupt alle 10ms die Unterfunktion readButton() aufgerufen wird.















Funktion Tasten einlesen ==============


  1. In dieser Funktion werden zunächst die Stellungen aller Taster eingelesen (vgl. counterCounting(void) bei Up/down Counter).


  2. Neu hier ist, dass über if ( (sw1_neu==0) & (sw1_alt==1) ) die positive Flanke (=aufsteigende Flanke) erkannt wird und dies im Flag sw1_slope gespeichert wird.
















Initialisierung Display-Anzeige =========================

  1. Die Funktion initDisplay() wird zu Beginn des Programms aufgerufen und führt zunächst die Initialisierung des Displays aus.
  2. Danach wird der erste Text auf den Bildschirm geschrieben und damit der Programmname dargestellt.
  3. Nach zwei Sekunden wird der Auswahlbildschirm angezeigt.







Anzeige Hauptmenu =========================

  1. Da der Auswahlbildschirm mit dem Hauptmenu nicht nur beim Start, sondern auch nach jeder Rückkehr aus Unterprogrammen dargestellt werden muss, wird der Auswahlbildschirm in einem neuen Unterprogramm angezeigt.






/* Teilprogramm 1: Blinkende LED =====

Hier ist das Programm der Blinking LED etwas angepasst eingefügt.











  1. Zunächst wird ein Unterprogramm zur Anzeige das Displays aufgerufen
  2. SET_BIT(DDRB, DDB0) wandelt den Anschluss B0 in einen Ausgang um
  3. Die Schleife wird solange ausgeführt, bis die Flanke des Schalters 1 über sw1_slope erkannt wurde
  4. Beim Aktivieren der LED wird auch auf dem Display eine 1 geschrieben.



  5. Nach einer Sekunde wird die LED ausgeschalten und auf dem Display eine 0 geschrieben.



  6. Nach Beendigung der Schleife werden alle Flanken gelöscht. Damit wird verhindert, dass beim Aufruf des Hauptmenus sofort ein Sprung in ein Unterprogramm ausgeführt wird.
















/* Teilprogramm 2: Soundgenerierung ====

Hier ist das Programm Sound und Timer etwas angepasst eingefügt.


















  1. Die Port Initialisierung, um Lautsprecher und LED anzusteuern, wurde übernommen.
  2. Hier wird Timer 0 genutzt, um das gepulste Signal an den Lautsprecher zu verändern.
  3. Die while-Schleife wird wieder abgebrochen, wenn die Taste 1 gedrückt wurde.
  4. Neben dem Herunterzählen der Periodenlänge (über OCR0A--), wird auch der Periodenzähler ausgegeben. Die Ausgabe ähnelt counterDisplay aus dem Programm Up/Down Counter.
  5. Da die for-Schleife zum Herunterzählen der Periodenlänge sehr lange dauert (etwa 2 Sekunden) wird auch darin der Tastendruck der Taste 1 abgefragt werden.




  6. Falls die Taste 1 gedrückt wurde, wird sowohl in der for-Schleife, als auch nach der while-Schleife der Timer gestoppt und die Flanken zurückgesetzt.










  7. Das Heraufzählen der Frequenz gleich dem Herunterzählen, bis auf die Werte der for-Schleife.










































/* Teilprogramm 3: Logische Funktionen ====

Hier ist das Programm Logische Funktionen etwas angepasst eingefügt.


















  1. Durch den Anschluss des Tasters zwischen Port und Masse erzeugt ein geschlossener ein LOW Signal (logisch 0). Hier sollen aber nun der Tastendruck dem Wert HIGH (logisch 1) entsprechen. Aus diesem Grund sind die Tasterwerte in den Bedingungen negiert, z.B. (!sw3_alt)&&(!sw4_alt)



































/* Teilprogramm 4: Up-Down-Counter ====

Hier ist das Programm Up/Down Counter etwas angepasst eingefügt.



















  1. Im wesentlichen gleicht das Programm dem bereits bekanntem. Es kann aber auf die bereits berechnete Flanken sw2_slope bis sw4_slope zurückgegriffen.











































Auswahl im Hauptmenu ermitteln ==========

  1. Je nach gedrückter Taste wird hier die Variable modus gesetzt
IV. Ausführung in Simulide
  1. Geben Sie die oben dargestellten Codezeilen ein und kompilieren Sie den Code.
  2. Öffnen Sie Ihre hex-Datei in SimulIDE und testen Sie, ob diese die gleiche Ausgabe erzeugt


Bitte arbeiten Sie folgende Aufgaben durch:

Aufgaben
Speicherauslastung und Programmoptimierung:
  1. Merken Sie sich die Speicherauslastung des bisherigen Programms. Diese finden Sie z.B. über den Solution Explorer: Output Files » 5_Program_Menu.elf » rechte Maustaste (Kontextmenu) » Properties » Flash size und RAM size (in Bytes).
  2. Der oben gezeigte Code wurde in zwei Schritten optimiert: Erster Schritt war 5_program_menu_opt.c . Aus funktionaler Sicht sind alle Programme gleich. Kompilieren Sie diesen Code und überprüfen Sie die Speicherauslastung.
    1. Wie funktioniert die optimierte Funktionen void getPressedButton()?
    2. Für was wird der Array DisplayText verwendet?
  3. Für zweite Version wurde gänzlich auf Delays im Millisekundenbereich verzichtet: 5_program_menu_opt_v2.rar
    1. Analysieren Sie die main.c. Was macht die Unterfunktion doCycle10ms? Was der Array runSubFuncPointer?
    2. Alle Unterfunktionen wurden in separate Dateien ausgelagert. BlinkingLed.c ist hierbei wieder die einfachste Funktion. Analysieren Sie, wie diese funktioniert.