Frequenzzähler/ Periodenmesser mit einem PIC32 – Teil 3

An diesem Wochenende hatte ich ein paar Stunden Zeit um mich um die Anzeigeroutine zu kümmern. Ziel war es, dass die Anzeige Interruptgesteuert aus einem Bildspeicher heraus erfolgt.

Da die Anzeige 9-stellig ist und ich über eine 10. Stelle noch ein paar externe LEDs ansteuern möchte, brauche ich für eine Wiederholrate von 100 Hertz eine Interruptrate von 1 kHz. Diese Frequenz wird intern über den Timer1 erzeugt.

OpenTimer1(T1_ON | T1_SOURCE_INT | T1_PS_1_256, 4);

Die Teilerfaktoren habe ich experimentell ermittelt, sie unterscheiden sich fast um den Faktor 10 von den theoretisch notwendigen Werten. Ich habe den Verdacht, dass mein PIC im Augenblick nicht mit der vollen Taktrate läuft. Das muss ich bei Gelegenheit mal genauer untersuchen, im Augenblick stört es mich aber nicht.

Als nächstes benötige ich eine Interrupt Service Routine (ISR), welche bei jedem Timer-Überlauf aufgerufen wird. Dazu muss die Routine definiert werden und der Timer-Interrupt aktiviert werden.

void __ISR(_TIMER_1_VECTOR, ipl2) Timer1Handler(void) {
    displayTick();
    mT1ClearIntFlag();
}

Die Funktion meldet sich als ISR für den Timer1 an. Bei jedem Aufruf wird die nächste Stelle angezeigt, das ganze immer im Kreis. Am Ende der Routine wird das Interrupt Flag zurückgesetzt damit sie im nächsten Intervall wieder aufgerufen wird. Später wird diese Routine auch noch die Abfrage der Eingabetaster durchführen.

void startHeartbeat() {
    OpenTimer1(T1_ON | T1_SOURCE_INT | T1_PS_1_256, 4);
    INTEnableSystemMultiVectoredInt();
    ConfigIntTimer1(T1_INT_ON | T1_INT_PRIOR_2);
    mT1ClearIntFlag();
}

Hier nun die komplette Timer-Initialisierung. Nach der Programmierung der Teilerfaktoren wird der Interrupt eingeschaltet und konfiguriert. Das war schon alles. Jetzt wird die Funktion Timer1Handler rund 1000 mal pro Sekunde aufgerufen.

Als nächstes kommt dann die eigentliche Anzeige in der Funktion displayTick(). Sie müsste eigentlich die aktuelle Ziffer aus dem Bildspeicher auslesen, das dafür benötigte Bitmuster für den Ausgabeport ermitteln (jeweils 4 Bit für die Siebensegmentanzeige und den Multiplexer für die Stellenauswahl) und dieses Muster auf den Port B ausgeben. Es ist aber verschenkte Zeit, das Bitmuster 1000 mal pro Sekunde ständig neu zu errechnen, deshalb wird es beim Füllen des Bildspeichers errechnet und statt einfach nur der Ziffer wird das Bitmuster dort abgelegt. Die Ausgaberoutine muss also immer nur die nächste Stelle aus dem Bildspeicher auslesen und auf den Port ausgeben. Die Position des Ausgabecursors wird in der lokalen Variablen pos gespeichert.

static int digits[9];

void displayTick() {
    static int pos = 0;

    mPORTBWrite(digits[pos]);

    pos++;
    if (pos > 8) {
        pos = 0;
    }
}

Nun fehlt noch eine Möglichkeit, den Bildspeicher zu füllen. Als low level Funktion gibt es einen Aufruf, der die Position und einen Wert enthält. Diese Funktion errechnet daraus das Bitmuster für den Port B.

void setDigit(int pos, int value) {
  int hexDigit = (value & 0xf) << 7;
  int position = ((pos & 1) << 11) | ((pos & 0xe) << 12);
  int pattern = hexDigit | position;
  digits[pos] = pattern;
}

Darauf aufbauend gibt es nun eine Funktion, die einen 32 Bit Integer Wert in den Bildspeicher einträgt.

void setInt(int value) {
    int i, j;

    for (i = 8; i >= 0; i–) {
        int part = value % 10;
        setDigit(i, part);

        value = value / 10;
        if (value == 0) {
            // clear leading digits
            for (j = i – 1; j >= 0; j–) {
                setDigit(j, 0xf);
            }
            break;
        }
    }
}

7-Segment AnzeigeBeim Betrachten der Bilder ist mir aufgefallen, dass es ein sichtbares Übersprechen zwischen den einzelnen Stellen gibt. Ich vermute, dass die Abschaltung der Stelle nicht schnell genug ist und jede Stelle deshalb ein paar Mikrosekunden lang noch aktiv ist, während bereits die nächste Stelle angezeigt wird.

[Edit] Das habe ich mir mittlerweile mal genauer angesehen. Man bekommt den Effekt leicht per Software weg, indem man vor dem Wechsel der Stelle den Wert 0xf (alles dunkel) ausgibt und ein paar Mikrosekunden wartet. Ich vermute, dass der PNP Darlington Transistor nicht besonders schnell schaltet. Da er einen großen Vorwiderstand hat, dauert es vermutlich mehrere Mikrosekunden bis er abschaltet.

 
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