Простой цифровой термометр/гигрометр на AM2302 (DHT22), ATtiny13 и MAX7219
Цифровой датчик температуры и влажности AM2302 (DHT22) достаточно популярен в сегменте DIY, так как при невысокой стоимости (если рассматривать реплики, сделанные в Китае) он обеспечивает неплохую точность измерений и весьма прост в подключении (три провода, включая питание). Однако, большинство примеров использования этого датчика рассчитаны на Arduino и написаны на языке программирования С/С++. Это прекрасно подойдет, если вы хотите ознакомиться с функционалом датчика или «по-быстрому» прикрутить термометр к уже существующему устройству. Но если же вы хотите собрать именно термометр/гигрометр и только его, использование целой платы Arduino (или просто большого МК с парой десятков выводов) вполне справедливо может показаться излишним.
В данной статье пойдет речь о простом термометре/гигрометре (далее — просто термометре), выполненном на одном из самых «маленьких» микроконтроллеров — ATtiny13 с весьма скромными характеристиками — 1Кб программной памяти, 64 байтами ОЗУ и 5-ю (6-ю, если отключить вывод сброса) интерфейсными выводами. В статье предполагается, что читатель уже немного знаком с микроконтроллерами AVR и их программированием, но статья, в основном, ориентирована на новичков в этой области. Кстати, о языке программирования — программа термометра полностью написана на ассемблере.
Итак, начнем. Для отображения информации о температуре и влажности был выбран 8-разрядный 7-сегментный светодиодный индикатор, позволяющий отображать оба параметра сразу без необходимости переключения между ними. Такой индикатор имеет 16 выводов (8 сегментов + 8 разрядов), что явно «не под силу» небольшому контроллеру ATtiny13. К счастью, фирма Maxim выпускает микросхему MAX7219, специально предназначенную для таких случаев — внутри микросхемы содержится весь функционал динамической индикации на 8 разрядов плюс последовательный интерфейс, совместимый с SPI. Таким образом, с этой микросхемой весь наш индикатор можно подключить к МК с помощью всего трех проводов (не считая землю и питание). Вот это уже вполне подходит для контроллера с 5-ю интерфейсными выводами. К слову, стоимость одного комплекта из индикатора, микросхемы и печатной платы в сборе составила всего $1.3 на aliexpress.
В качестве датчика температуры и влажности используется, как было сказано выше, AM2302. Он подключается к МК с помощью только одного провода. Таким образом, из имеющихся в наличии 5-ти интерфейсных выводов МК используются только 4, и на оставшийся 5-й можно «повесить» какую-либо дополнительную функцию. Также, если у вас в наличии есть HVSP-программатор, можно отключить вывод сброса и использовать его как 6-й интерфейсный вывод, но это несколько затруднит обновление прошивки МК.
Итак, вся схема термометра представлена на рисунке ниже: 
Поскольку все интерфейсы для работы с внешними устройствами МК реализованы программно, то выбор выводов (пинов), к которым подключается тот или иной сигнал — чисто произвольный и сделан, скорее всего, по принципу «куда было удобнее вставить этот проводок на макетной плате». Так что смело можно выбирать и другие выводы, надо будет только в коде поправить их номер. Единственное ограничение — не стоит подключать датчик температуры к одному из выводов, используемых для программирования МК через SPI — это может создать конфликт, т.к. выходы двух устройств окажутся соединенными вместе, что недопустимо с электрической точки зрения.
Теперь, когда с подключением датчика и индикатора все ясно, приступаем к написанию непосредственно кода. И тут нас ожидает новый «вызов» — ATtiny13 не имеет на борту никаких последовательных интерфейсов, т.е. всю их логику придется реализовывать программно. К счастью, реализация SPI для MAX7219 не составляет особого труда, т.к. протокол синхронный, микросхема работает на частоте до 10Мгц, да и интерфейс в нашей схеме работает только на вывод. А вот общение с АМ2302 будет более сложной задачей, потому что он подключается только одним проводом, данные по которому передаются в обе стороны и скорость передачи полностью определяется самим датчиком. Тут следует сказать, что большинство библиотек для работы с АМ2302 идут по «простому пути» — запрещают прерывания и считывают всю информацию с датчика одним вызовом функции. Это простое и надежное решение, но оно вряд ли подойдет, если на МК возложены какие-либо другие функции реального времени (например, динамическая индикация или непрерывный анализ данных из других источников), потому как весь цикл чтения информации о температуре и влажности занимает от 4-х до 6-ти миллисекунд (в зависимости от передаваемых данных). Не смотря на то, что в данном термометре никаких других функций реального времени нет, было принято решение написать универсальный код, который бы считывал информацию с датчика «в фоновом режиме», т.е. на прерываниях.
Для максимального упрощения схемы ATtiny13 тактируется от встроенного RC-генератора, выдающего около 9.6Мгц. Это позволяет, вызывая прерывание каждые 128 тактов процессора, получить частоту опроса АМ2302 75КГц или 13.33 микросекунды между соседними опросами. По спецификации АМ2302 минимальная длительность импульса на его выходе составляет 26 микросекунд, что практически в два раза превышает интервал опроса и гарантирует стабильное чтение данных. Конечно, 128 тактов между двумя прерываниями не очень-то много для реализации алгоритма опроса, но AVR выполняет большинство команд за 1 такт, поэтому написать работающую программу при таких условиях вполне возможно, еще и останется время для выполнения основной программы.
АМ2302 по спецификации можно опрашивать не чаще, чем один раз в две секунды. Однако практика показывает, что он вполне способен отдавать результат и чаще — до нескольких раз в секунду, при условии, что после включения питания ему дадут 1–2 секунды (по спецификации — 2) на инициализацию. В данном термометре датчик опрашивается один раз в секунду, однако интервал опроса легко изменить на любое другое значение.
К сожалению, АМ2302 (возможно, тут сказывается его китайское происхождение) имеет достаточно большую погрешность результата — два последовательных запроса температуры могут вернуть разницу в 0.5 или даже более градусов, поэтому было решено программно усреднять данные последних 8-ми измерений, чтобы показания термометра не прыгали.
Теперь перейдем непосредственно к коду. Исходный asm и результирующий hex-файл размещен в приложении в конце статьи, здесь же я поясню основные моменты. Будет удобно открыть исходный код программы в другом окне и смотреть туда в процессе чтения статьи.
В начале программы идет два важных определения:
#define SKIPNEXT1W (PC + 2)
#define DS(var) Y + var - _dataStart
Первое позволяет осуществлять условный переход через следующую команду размером 16 бит (1 слово, большинство команд AVR), т.е. пропускать ее без введения дополнительной метки, например:
inc R16
cpi R16, 5
brne SKIPNEXT1W
dec R16
...
Второе позволяет обращаться к первым 64-м байтам оперативной памяти МК с помощью 16-битных команд. Здесь расскажу подробнее — обычно для чтения или записи в ОЗУ МК применяются команды lds/sts, которые занимают 2 слова (32 бита) и выполняются за 2 такта. Они позволяют адресовать до 64Кб (без расширений) ОЗУ. К сожалению, размер в 32 бита (4 байта) — это уже весьма много для МК с объемом программной памяти всего 1Кб. Поэтому, для экономии программной памяти в регистр Y МК при старте помещается адрес начала ОЗУ (0×60 для ATtiny13), больше в процессе работы программы этот регистр никто не меняет, а доступ к первым 64 байтам ОЗУ выполняется с помощью косвенной адресации со смещением по регистру Y, например:
ldd R16, Y + 6
Команды ldd/std также выполняются за 2 такта, но занимают только 16 бит (2 байта), т.е. по сравнению с командами lds/sts такой вид адресации позволяет экономить половину объема программной памяти. Для того, чтобы не высчитывать в каждой команде смещение какой-либо переменной вручную, в самом начале сегмента данных ставится метка _dataStart:
.dseg
_dataStart:
...
testVar: .byte 1
А в команде используется макрос DS (сокращение от Data Segment):
ldd R16, DS (testVar)
Компилятор преобразует это в строку:
ldd R16, Y + testVar - _dataStart
Автоматически высчитывая нужное смещение. Следует отметить, что такой вид адресации ограничен возможностями самой команды ldd, а это первые 64 байта относительно базового регистра. Но, в случае с ATtiny13, которая имеет как раз 64 байта ОЗУ на борту, он позволяет адресовать всю память. Тем не менее, в других МК, имеющих больший объем ОЗУ, также возможно применять данный способ, размещая наиболее часто адресуемые переменные в первых 64-х байтах сегмента данных. Расплата за такой способ адресации — регистр Y (два 8-битных регистра R28 и R29), значение которого нельзя менять ни в какой точке программы.
Далее в программе определяются номера битов порта В (именно битов внутри байта, не физических выводов микросхемы), к которым подключены внешние устройства. Поскольку все протоколы взаимодействия с устройствами программные, номера битов можно менять без каких-либо ограничений.
Особенностью МК AVR является то, что первые 16 регистров R0 — R15 являются «неполноценными», с ними не работают команды, содержащие внутри себя операнд — например, ldi или subi. Т.е. чтобы даже загрузить значение, отличное от 0 в один из этих регистров, надо использовать дополнительный регистр:
ldi R16, 32
mov R0, R16
Поэтому, часто такие регистры используются как «переменные с быстрым доступом». Для этого компилятор имеет директиву .def, позволяющую присвоить регистру дополнительное символьное имя, например:
.def R_TS = R0
В программе термометра регистр R0 всегда хранит состояние приемника данных АМ2302, регистр R1 используется для подсчета времени приема сигнала, R2 содержит принимаемые данные, R3 используется как счетчик таймера, увеличивающегося с частотой 100Гц, а R4 и R5 — как обратный счетчик таймера 75КГц, считающего от 749 до 0.
Сегмент данных МК поделен на 4 части — блок принятых с АМ2302 данных (5 байт), буфер для десятичной печати числа (4 байта), буфер для усреднения показаний термометра и гигрометра на 8 значений (8×2*2 = 32 байта) и стек МК (ему отделена вся оставшаяся память, т.е. 23 байта). В действительности, конечно, стек занимает меньше, и в памяти можно еще найти несколько байт для дополнительных функций, но увлекаться уже не стоит.
Теперь перейдем непосредственно к сегменту кода. Он традиционно начинается с таблицы прерываний, для ATtiny13 это 10 векторов, включая вектор сброса. Неиспользуемые прерывания сразу же содержат команду reti, используемые (а их два) — команду перехода на обработчик. Термометр использует два прерывания, обслуживаемые одним обработчиком — это прерывание по переполнению таймера и прерывание по равенству таймера значению OCRA. Можно было бы обойтись одним, однако такой метод на 2 команды короче (не надо изменять режим работы таймера с обычного на СТС).
Сразу после векторов прерываний идет таблица перевода цифр в коды для зажигания 7-сегментных индикаторов. Можно было бы воспользоваться встроенной в MAX7219 функцией декодирования, однако тогда было бы сложнее выводить на индикатор строковые сообщения.
За таблицей начинается программа инициализации термометра, выполняемая сразу после сброса МК. Она выполняет начальную установку указателя стека МК, сторожевого таймера watchdog (устанавливается на 4 секунды), занесение начальных значений в регистры МК, а также инициализацию портов ввода-вывода, MAX7219 и основного таймера МК. После этого программа ждет 2 секунды, пока инициализируется АМ2302 (демонстрируя простую анимацию из гаснущих знаков «минус» на дисплее) и переходит в свой основной цикл.
Основной цикл начинается с инициации запроса к АМ2302 посредством изменения состояния приемника данных в регистре R_TS (R0). Ближайшее прерывание таймера определит изменение состояния и начнет цикл опроса датчика. По его завершению в биты состояния регистра R_TS будет помещено значение TMS_NONE, а до этого момента основная программа может выполнять любые действия. В данном случае выполнять нечего, поэтому программа просто переводит МК в режим сна (sleep) и ждет окончания цикла опроса.
После завершения опроса бит 3 регистра состояния определяет, были ли данные получены успешно (значение 1) или же произошла ошибка (значение 0). В случае успешного получения данных программа проверяет их контрольную сумму и, по необходимости, передает управление обработчику ошибки. Обработчик ошибки считает количество ошибок, идущих подряд, и как только это значение станет равным трем, выводит на дисплей сообщение «Sn Error», сигнализирующее о неисправности сенсора или соединительной линии. Как только данные о температуре и влажности будут получены успешно, счетчик ошибок сбрасывается. Такой механизм позволяет игнорировать одиночные ошибки сенсора, которые время от времени имеют место в реальной жизни.
В случае успешного получения данных, предыдущие измерения, находящиеся в буфере усреднения данных, сдвигаются вверх, и новые данные добавляются в его начало. Параллельно вычисляются средние значения, которые будут показаны на дисплее. Тут следует отметить, что АМ2302 выдает отрицательную температуру не в дополнительном коде, привычном для обработки процессорами, а в виде абсолютного значения температуры и отдельного бита её знака. Для того чтобы складывать такие числа и вычислять их средние значения, используя обычные команды МК, данные надо перевести в дополнительный код.
Поскольку изначально буфер усреднения не инициализируется, средние значения температуры и влажности отображаются только после проведения восьми успешных измерений. До этого момента на дисплей выводятся текущие значения. На практике это означает, что в первые 8 секунд после включения термометра значения температуры и влажности могут прыгать в пределах градуса, после чего показания стабилизируются. Следует сказать, что усреднение из 8-ми последних значений очень благотворно влияет на показания термометра — теперь они в основном изменяются не более чем на 0.1 градуса в секунду.
Температура выводится на дисплей в формате » х.х»,» хх.х», «ххх.х»,»- х.х» или »-хх.х» в зависимости от ее значения. Влажность выводится в формате » х.х» или » хх.х». Для преобразования двоичного числа, находящегося в регистре Х в десятичную форму (в соответствии с кодами для 7-сегментного индикатора), применяется функция printDecX. Поскольку МК не имеет команды деления, функция основана на последовательном вычитании из исходного числа значений 1000, 100 и 10. Максимальное число, которое может вывести функция — 9999, если при её вызове в регистре Х окажется число больше, функция вернет ошибку переполнения, установив флаг переноса.
Для работы с MAX7219 применяется функция maxWriteWord, которая записывает значение из регистра XL МК в регистр MAX, номер которого задан в регистре XH. После вывода значений текущей температуры и влажности на дисплей, программа делает задержку в 1 секунду и повторяет основной цикл заново. Для реализации задержки используется функция wait100Hz, которая выполняет задержку на время R16×0.01c с использованием счетчика R_TICK100, увеличение которого происходит по прерыванию таймера.
Получение данных с датчика температуры выполняется с помощью функции am2302proc, которая вызывается из обработчика прерывания таймера. Функция представляет собой конечный автомат, состояние которого хранится в регистре R_TS (R0) МК. В зависимости от состояния функция ждет определенного уровня сигнала от датчика, инициируя передачу и последовательно получая все 40 бит передаваемой информации. Синхронизация происходит на каждом изменении уровня входного сигнала, поэтому особой точности от частоты прерываний таймера не требуется (что позволяет МК работать от встроенного генератора). Функция состоит из быстрого обработчика состояния простоя (TMS_NONE), позволяющего минимизировать нагрузку на процессор МК в то время, когда обмена данными с датчиком не происходит, обработчика таймаута, предназначенного для сброса автомата в исходное состояние, если ожидаемый сигнал не приходит длительное время (около 3 мс), и обработчиков каждого отдельного состояния автомата. Следует отметить, что данная функция не обладает помехозащищенностью — если даже импульсная помеха изменит уровень линии данных на короткий промежуток времени, но именно он попадет на операцию чтения из порта, функция прочитает неверные данные. Для компенсации этого в основной программе происходит проверка контрольной суммы прочитанных данных, поэтому отображение неверной информации практически исключено. Однако такая реализация может оказаться не самой лучшей, если вы захотите вынести датчик за пределы термометра и подключить его к МК соединительной линией большой длины.
На данный момент термометр собран на макетной плате и выглядит следующим образом:
В будущем планируется поместить термометр внутрь корпуса существующих электронных часов, организовав его питание от БП часов.
Текущая программа занимает около 75% программной памяти МК. Что можно добавить в программу? Возможно, кому-то пригодится изменение яркости свечения дисплея (это реализовано непосредственно в драйвере MAX7219) по внешней кнопке или датчику освещенности (используя встроенный в МК АЦП и свободный интерфейсный вывод), кому-то может пригодиться запоминание и отображение минимальной и максимальной температуры. Для небольших доработок место еще есть. Более крупные доработки могут потребовать смену МК на другой, имеющий на борту больше программной и оперативной памяти. Что касается интерфейсных выводов — на данный момент у МК есть один полностью незадействованный вывод и еще один можно получить, отключив RESET. Также два вывода из интерфейса SPI (DATA и CLK) можно использовать для других функций, т.к. пока на выводе CS не будет низкого уровня (конкретно для МАХ7219 важен переход с низкого уровня на высокий) сигналы на этих выводах значения не имеют. Т.е., в принципе, заменив МК на более мощный, например, ATtiny85, можно подключить к термометру Real Time Clock (RTC) и до четырех кнопок.
Моей же целью было именно создание простого термометра/гигрометра, поэтому, скорее всего, я оставлю его себе в таком виде.
// *********************************************
// *** Simple digital thermometer/hygrometer ***
// *********************************************
// *** (c) SD, 14.03.2016 ***
// *********************************************
// Based on ATtiny13, AM2303 and MAX7219
// **************
// *** Clocks ***
// **************
// MCU clock frequency is 9.6MHz (internal oscillator)
// Timer frequency is 75KHz = 9.6MHz/128
// (13.3 us between interrupts)
#define SKIPNEXT1W (PC + 2)
#define DS(var) Y + var - _dataStart
// ************
// *** Pins ***
// ************
// MAX7219 output pins
.equ MAX_DIN = 0
.equ MAX_CS = 1
.equ MAX_CLK = 4
// AM2302 input pin
.equ AM2302_PIN = 3
// MAX7219 registers
.equ MAX_DECODE = 0x09
.equ MAX_INTENSITY = 0x0A
.equ MAX_SCANLIMIT = 0x0B
.equ MAX_SHUTDOWN = 0x0C
.equ MAX_DISPTEST = 0x0F
// Temperature measurement state register
// Bits 0 - 2 define the byte number being received
// Bit 3 is set when there are valid data received
// Bits 4 - 7 define the current receiver state
.def R_TS = R0
// Temperature measurement tick
.def R_TT = R1
// Temperature data register
.def R_TD = R2
// Temperature measurement states
.equ TMS_NONE = 0x00 // TMS_NONE - do nothing an wait until
// somebody changes the state
.equ TMS_START = 0x10 // Start of the measurement cycle
.equ TMS_ST_LOW = 0x20 // Initial low signal is being sent
// (1 ms = 75 timer ticks)
.equ TMS_WRSP_LOW = 0x30 // Initial low signal has been sent,
// waiting for the response low signal
.equ TMS_WRSP_HIGH = 0x40 // Response low signal has been received,
// waiting for the response high signal
.equ TMS_W1ST_BIT_LOW = 0x50 // Waiting for the first bit low signal
.equ TMS_WBIT_HIGH = 0x60 // Waiting for the bit high signal
.equ TMS_WBIT_LOW = 0x70 // Waiting for the bit low signal
.equ TMS_WHIGH = 0x80 // Waiting for the final high signal
// Timer 100Hz tick counter
// (counts upwards from 0 to 255)
.def R_TICK100 = R3
// Timer 16bit 75KHz tick counter
// (counts downwords from 749 to 0)
.def R_TICKL = R4
.def R_TICKH = R5
// ************
// *** Data ***
// ************
.dseg
_dataStart: // Data start label
tempData: .byte 5 // Data, received from the AM2302 sensor
displayData: .byte 4 // Decimal printing result
.equ DATA_BUF_SIZE = 8 // AM2302 data buffer size in samples
// (each sample is 4 bytes)
dataBuffer: .byte DATA_BUF_SIZE*4
.cseg
.org 0
// *** Interrupts ***
// Reset Handler
rjmp start
// IRQ0 Handler
reti
// PCINT0 Handler
reti
// Timer0 Overflow Handler
rjmp timerOvfl
// EEPROM Ready Handler
reti
// Analog Comparator Handler
reti
// Timer0 CompareA Handler
rjmp timerCompA
// Timer0 CompareB Handler
reti
// Watchdog Interrupt Handler
reti
// ADC Conversion Handler
reti
// Table to convert decimal digit into 7-segment code
hexTable:
.db 0b01111110, 0b00110000, 0b01101101, 0b01111001
.db 0b00110011, 0b01011011, 0b01011111, 0b01110010
.db 0b01111111, 0b01111011
start:
cli
ldi R16, RAMEND
out (SPL), R16
// Init watchdog (4s interval)
wdr
ldi R16, (1 << WDCE) | (1 << WDE)
out (WDTCR), R16
ldi R16, (1 << WDE) | (1 << WDP3)
out (WDTCR), R16
// Init registers
ldi YL, low (_dataStart)
ldi YH, high (_dataStart)
clr R_TS
clr R_TT
clr R_TICKL
clr R_TICKH
clr R_TICK100
// Init ports
out (PORTB), R_TS
ldi R16, (1 << MAX_DIN) | (1 << MAX_CS) | (1 << MAX_CLK)
out (DDRB), R16
// Init LED driver
// Set all digits to "-"
ldi XL, 0b00000001
ldi XH, 1
init1:
rcall maxWriteWord
cpi XH, 9
brne init1
// Set control registers
ldi XL, 0 // Decode
rcall maxWriteWord
ldi XL, 4 // Intensity
rcall maxWriteWord
ldi XL, 7 // Scan limit
rcall maxWriteWord
ldi XL, 1 // Shutdown
rcall maxWriteWord
ldi XH, 0x0F
ldi XL, 0 // Display test
rcall maxWriteWord
// Init timer for 1 interrupt each 128 CPU cycles
ldi R16, 127
out (OCR0A), R16
ldi R16, 0b00000110
out (TIMSK0), R16
ldi R16, 0b00000001
out (TCCR0B), R16
// First part of the initialization is done.
// Enable interrupts
sei
// Wait 2 sec (while AM2302 initialize itself)
// with little animation
ldi XH, 1
ldi XL, 0
init2:
ldi R16, 25
rcall wait100Hz
rcall maxWriteWord
cpi XH, 9
brne init2
// R6 will contain the number of
// measurement values received
clr R6
// R7 will contain the number of
// continious errors
clr R7
loop:
// Reset watchdog timer
wdr
// Initiate measurement
ldi R16, TMS_START
mov R_TS, R16
loop1:
// Wait for the TMS_NONE state
// which indicates that the measurement
// is done
sleep
mov R16, R_TS
andi R16, 0xF0
brne loop1
// Do we have the valid data?
sbrs R_TS, 3
loop_error1:
rjmp loop_error
// Check control sum of the received data
ldd R16, DS (tempData)
ldd ZL, DS (tempData + 1)
add R16, ZL
ldd ZL, DS (tempData + 2)
add R16, ZL
ldd ZL, DS (tempData + 3)
add R16, ZL
ldd ZL, DS (tempData + 4)
cp R16, ZL
brne loop_error1
// We have valid new measurement data,
// reset error count
clr R7
// Move up data in the buffer
// and count the sum at the same time.
// R12:R13 will contain the humidity value and
// R14:R15 the temperature value
clr R12
clr R13
clr R14
clr R15
ldi ZL, low (dataBuffer + (DATA_BUF_SIZE - 2)*4)
ldi ZH, 0
buf1:
ldd R16, Z + 0
ldd R17, Z + 1
std Z + 4, R16
std Z + 5, R17
add R12, R16
adc R13, R17
ldd R16, Z + 2
ldd R17, Z + 3
std Z + 6, R16
std Z + 7, R17
add R14, R16
adc R15, R17
subi ZL, 4
cpi ZL, low (dataBuffer - 4)
brne buf1
// Add new humidity value to the buffer
// and to the sum
ldd R16, DS (tempData + 1)
ldd R17, DS (tempData)
std DS (dataBuffer + 0), R16
std DS (dataBuffer + 1), R17
add R12, R16
adc R13, R17
// Add new temperature value to the buffer
// and to the sum
ldd R16, DS (tempData + 3)
ldd R17, DS (tempData + 2)
// Check for a negative value
and R17, R17
brpl buf2
// Convert negative temperature to the 2's
// complement form
clr ZL
andi R17, 0x7F
neg R16
sbc ZL, R17
mov R17, ZL
buf2:
std DS (dataBuffer + 2), R16
std DS (dataBuffer + 3), R17
add R14, R16
adc R15, R17
// Divide the humidity and temperature
// sum values by 8 (by shifting them right
// three times)
ldi R16, 3
buf3:
asr R15
ror R14
asr R13
ror R12
dec R16
brne buf3
// Do we have 8 full measurements?
mov R16, R6
cpi R16, 7
// If so, use the average values from
// the buffer
breq buf4
// Otherwise use the latest measurement
ldd R12, DS (dataBuffer + 0)
ldd R13, DS (dataBuffer + 1)
ldd R14, DS (dataBuffer + 2)
ldd R15, DS (dataBuffer + 3)
inc R6
buf4:
// Print out values
// *** Humidity ***
movw X, R12
rcall printDecX
ldi XH, 1
ldd XL, DS (displayData + 3)
rcall maxWriteWord
ldd XL, DS (displayData + 2)
ori XL, 0x80
rcall maxWriteWord
ldd XL, DS (displayData + 1)
rcall maxWriteWord
ldd XL, DS (displayData)
rcall maxWriteWord
// *** Temperature ***
movw X, R14
// Check for a negative value
and XH, XH
brpl buf5
// Calculate the absolute value
clr ZL
neg XL
sbc ZL, XH
mov XH, ZL
buf5:
rcall printDecX
ldi XH, 5
ldd XL, DS (displayData + 3)
rcall maxWriteWord
ldd XL, DS (displayData + 2)
ori XL, 0x80
rcall maxWriteWord
ldd XL, DS (displayData + 1)
rcall maxWriteWord
// If temperature is negative
// write the minus sign to the first digit
// (temperatures of -100.0 and below
// are not supported anyway)
ldd XL, DS (displayData)
and R15, R15
brpl SKIPNEXT1W
ldi XL, 1
rcall maxWriteWord
loop2:
// Wait for 1 sec
ldi R16, 100
rcall wait100Hz
// And repeat
rjmp loop
loop_error:
// An error had occured.
// Increment error count
inc R7
// Do we have 3 or more errors in a row?
mov R16, R7
cpi R16, 3
// No? Just do nothing
brne loop2
// Prevent error count from growing
dec R7
// Display error
ldi ZL, low (errText*2)
ldi ZH, high (errText*2)
rcall maxWrite8Bytes
rjmp loop2
errText:
// "Sn Error"
.db 0b00000101, 0b00011101, 0b00000101, 0b00000101
.db 0b01001111, 0b00000000, 0b00010101, 0b01011011
// **********
// Waits given number (R16) of 100Hz ticks
// Uses: Z
wait100Hz:
// Enable sleep
ldi ZL, 0b00100000
out (MCUCR), ZL
mov ZL, R_TICK100
w100:
sleep
mov ZH, R_TICK100
sub ZH, ZL
cp ZH, R16
brcs w100
ret
// Timer interrupt
timerOvfl:
timerCompA:
push R16
in R16, (SREG)
push R16
push ZL
push ZH
// Receive AM2303 data
rcall am2302proc
// Decrement current 75KHz tick
ldi R16, 1
sub R_TICKL, R16
brcc timerRet
sub R_TICKH, R16
brcc timerRet
// Initialize 75KHz tick value
ldi ZL, low (750 - 1)
ldi ZH, high (750 - 1)
movw R_TICKL, Z
// Increment current 100Hz tick
inc R_TICK100
timerRet:
pop ZH
pop ZL
pop R16
out (SREG), R16
pop R16
reti
// **************
// *** AM2302 ***
// **************
amStart:
// Send the start low signal.
// Switch corresponding PORTB pin to output
// (there is already 0 in the PORTB register)
sbi (DDRB), AM2302_PIN
ldi R16, TMS_ST_LOW
rjmp amSetState
amStartLow:
// Initial start low signal is being sent.
// Wait for 75 ticks
cpi R16, 75
brne amNone
// Switch PORTB pin back to input
cbi (DDRB), AM2302_PIN
ldi R16, TMS_WRSP_LOW
// Do not check AM2303 input pin at this tick
// since it's possible that it has not recovered
// from the low state yet.
rjmp amSetState
amWRespLow:
// Waiting for the response low signal
sbrc ZH, AM2302_PIN
ret
ldi R16, TMS_WRSP_HIGH
rjmp amSetState
amWRespHigh:
// Waiting for the response high signal
sbrs ZH, AM2302_PIN
ret
ldi R16, TMS_W1ST_BIT_LOW
rjmp amSetState
amW1StBitLow:
// Waiting for the first bit low signal
sbrc ZH, AM2302_PIN
ret
// Get ready to receive the first bit
ldi R16, 1
mov R_TD, R16
// Set new state and reset the byte counter
ldi ZL, TMS_WBIT_HIGH
rjmp amSetState2
amBitHigh:
sbrs ZH, AM2302_PIN
ret
// If the bit low signal was there too long
// (longer than 5 ticks (5*13.3 = 66.5us)
// something went wrong)
cpi R16, 6
brcc amResetState
ldi R16, TMS_WBIT_LOW
rjmp amSetState
am2302proc:
// First, check for the TMS_NONE state.
// In this case just do nothing to
// not waste MCU cycles.
mov ZL, R_TS
andi ZL, 0xF0
cpi ZL, TMS_NONE
breq amNone
// Increment receiver tick
inc R_TT
// If we are waiting for too long,
// something went wrong, reset the state
breq amResetState
// Save the current tick into a more
// convenient register
mov R16, R_TT
// Get input signal
in ZH, (PINB)
// Branch depending on the current state.
// Check for TMS_WBIT_LOW first since it
// has the longest service routine
cpi ZL, TMS_WBIT_LOW
breq amBitLow
cpi ZL, TMS_START
breq amStart
cpi ZL, TMS_ST_LOW
breq amStartLow
cpi ZL, TMS_WRSP_LOW
breq amWRespLow
cpi ZL, TMS_WRSP_HIGH
breq amWRespHigh
cpi ZL, TMS_W1ST_BIT_LOW
breq amW1StBitLow
cpi ZL, TMS_WBIT_HIGH
breq amBitHigh
cpi ZL, TMS_WHIGH
breq amWHigh
amResetState:
// In case of an error, reset state to
// the default TMS_NONE
ldi R16, TMS_NONE
amSetState:
// Preserve the current byte number
mov ZL, R_TS
andi ZL, 0x07
or ZL, R16
amSetState2:
mov R_TS, ZL
// Clear receiver tick counter
clr R_TT
amNone:
ret
amBitLow:
sbrc ZH, AM2302_PIN
ret
// The high bit signal was too long?
cpi R16, 8
brcc amResetState
// Store input bit (inverted, since cpi produces
// inverted result in the carry flag)
cpi R16, 4
rol R_TD
// Initally we set R_TD to 1, so when all 8
// bits are received, the carry flag will be set
// indicating that a full byte has been received.
// Otherwise, receive the next bit
ldi R16, TMS_WBIT_HIGH
brcc amSetState
// We have the full byte. Invert it
com R_TD
// Save it
mov ZL, R_TS
andi ZL, 0x07
subi ZL, low (-tempData)
ldi ZH, high (tempData)
st Z+, R_TD
// Did we receive all 5 bytes?
cpi ZL, low (tempData + 5)
ldi R16, TMS_WHIGH
breq amSetState
// OK, receive the next byte.
// Increment the byte counter
inc R_TS
// Initialize R_TD
ldi R16, 1
mov R_TD, R16
ldi R16, TMS_WBIT_HIGH
rjmp amSetState
amWHigh:
sbrs ZH, AM2302_PIN
ret
cpi R16, 6
brcc amResetState
// We received everything. Set
// the state to TMS_NONE and set
// the data validity bit
ldi R16, 0x08
mov R_TS, R16
ret
// *********
/*
// Write data from Z
// Uses R16 - R19, X, Z
maxWriteData:
lpm XH, Z+
tst XH
brne SKIPNEXT1W
ret
lpm XL, Z+
rcall maxWriteWord
rjmp maxWriteData
maxInit:
.db MAX_DECODE, 0
.db MAX_INTENSITY, 4
.db MAX_SCANLIMIT, 7
.db MAX_SHUTDOWN, 1
.db MAX_DISPTEST, 0
.db 0, 0
maxTest:
.db 0, 0b00011101, 0b00010101, 0b00010000, 0b00011100, 0b00111101, 0b00000101, 0b01110111
*/
// Writes 8 bytes from (Z) (program memory)
// to MAX7219
// Uses R16 - R19, X, Z
maxWrite8Bytes:
ldi XH, 0x01
mw8b1:
lpm XL, Z+
rcall maxWriteWord
cpi XH, 9
brne mw8b1
ret
// Write word X (XL = data, XH = address) to MAX2719
// Uses R16 - R19, X
maxWriteWord:
// Set all pins to zero
in R17, (PORTB)
andi R17, ~((1 << MAX_DIN) | (1 << MAX_CS) | (1 << MAX_CLK))
out (PORTB), R17
ldi R19, (1 << MAX_CLK)
mov R16, XH
rcall mww1
mov R16, XL
rcall mww1
// Set LOAD(CS) to high thus writing all 16 bits into
// MAX register
sbi (PORTB), MAX_CS
// Increment MAX register number
inc XH
ret
mww1:
ldi R18, 8
mww2:
bst R16, 7
bld R17, MAX_DIN
out (PORTB), R17
lsl R16
dec R18
// Create clock impulse by toggling clock output twice
out (PINB), R19
out (PINB), R19
brne mww2
ret
// *********
printDecX:
ldi ZH, low (1000)
ldi R16, high (1000)
rcall pdx
// Change zero digit to empty space
cpi ZL, 0b01111110
brne SKIPNEXT1W
ldi ZL, 0
std DS (displayData), ZL
ldi ZH, 100
ldi R16, 0
rcall pdx
// If this digit is zero and the first
// digit is empty (i.e. it was zero too)
// change this digit to empty space
ldi R16, 0b01111110
eor R16, ZL
ldd ZH, DS (displayData)
or R16, ZH
brne SKIPNEXT1W
ldi ZL, 0
std DS (displayData + 1), ZL
ldi ZH, 10
ldi R16, 0
rcall pdx
std DS (displayData + 2), ZL
mov ZL, XL
rcall pdx3
std DS (displayData + 3), ZL
// Clear carry flag to indicate that
// no error occurred
clc
ret
pdx:
ldi ZL, 0
pdx1:
sub XL, ZH
sbc XH, R16
brcs pdx2
cpi ZL, 9
breq pdxOverflow
inc ZL
rjmp pdx1
pdx2:
add XL, ZH
adc XH, R16
pdx3:
subi ZL, -low (hexTable << 1)
ldi ZH, high (hexTable << 1)
lpm ZL, Z
ret
pdxOverflow:
// Set carry flag to indicate error
sec
// Pop return address out of the stack
// so we can return to the caller of printDecX
pop R16
pop R16
ret
:020000020000FC
:100000000EC018951895C2C018951895BFC01895C0
:10001000189518957E306D79335B5F727F7BF8940D
:100020000FE90DBFA89508E101BD08E201BDC0E6DA
:10003000D0E00024112444245524332408BA03E1D9
:1000400007BBA1E0B1E015D1B930E9F7A0E011D1CB
:10005000A4E00FD1A7E00DD1A1E00BD1BFE0A0E05B
:1000600008D10FE706BF06E009BF01E003BF78949F
:10007000B1E0A0E009E181D0FCD0B930D9F7662425
:100080007724A89500E1002E8895002D007FE1F7E8
:1000900003FE66C00881E9810E0FEA810E0FEB8135
:1000A0000E0FEC810E17A9F77724CC24DD24EE2463
:1000B000FF24E1E8F0E00081118104831583C00E84
:1000C000D11E0281138106831783E00EF11EE450D6
:1000D000E53689F70981188109871A87C00ED11E74
:1000E0000B811A8111232AF4EE271F770195E10B6A
:1000F0001E2F0B871C87E00EF11E03E0F594E7949A
:10010000D594C7940A95D1F7062D073029F0C984F4
:10011000DA84EB84FC846394D601C0D0B1E0A88576
:10012000A8D0AF81A068A5D0AE81A3D0AD81A1D069
:10013000D701BB2322F4EE27A195EB0BBE2FAED047
:10014000B5E0A88596D0AF81A06893D0AE8191D05C
:10015000AD81FF200AF4A1E08CD004E60ED091CF4F
:100160007394072D0330C9F77A94E2E7F1E07BD06E
:10017000F4CF051D05054F00155BE0E2E5BFE32D5B
:100180008895F32DFE1BF017D8F308950F930FB742
:100190000F93EF93FF932BD001E0401A30F4501AE5
:1001A00020F4EDEEF2E02F013394FF91EF910F91E7
:1001B0000FBF0F911895BB9A00E232C00B34A9F51E
:1001C000BB9800E32DC0F3FD089500E429C0F3FFC0
:1001D000089500E525C0F3FD089501E0202EE0E636
:1001E00022C0F3FF08950630D0F400E719C0E02DD7
:1001F000E07FE030D1F0139491F0012DF6B3E037B9
:10020000A9F0E031C1F2E032C9F2E033E1F2E034CA
:10021000F1F2E03501F3E03621F3E038E9F000E0F7
:10022000E02DE770E02B0E2E11240895F3FD0895C4
:100230000830A8F70430221C00E690F72094E02D47
:10024000E770E05AF0E02192E53600E849F30394C4
:1002500001E0202E00E6E4CFF3FF08950630F8F623
:1002600008E0002E0895B1E0A59103D0B930E1F780
:10027000089518B31C7E18BB30E10B2F05D00A2F50
:1002800003D0C19AB395089528E007FB10F918BB75
:10029000000F2A9536BB36BBC1F70895F8EE03E090
:1002A00017D0EE3709F4E0E0ED83F4E600E010D07B
:1002B0000EE70E27FD810F2B09F4E0E0EE83FAE054
:1002C00000E006D0EF83EA2F0DD0E88788940895E8
:1002D000E0E0AF1BB00B20F0E93041F0E395F9CF3F
:1002E000AF0FB01FEC5EF0E0E491089508940F9119
:0402F0000F910895CD
:00000001FF
