Điều khiển pin bằng ngôn ngữ chính thống

Mình không nói sai đâu nhé, nhanh gấp 14 lần và điều khiển 8 pin cùng lúc một cách đúng nghĩa. Hehe.

Tại sao lại như vậy, hãy cùng tìm lý do ra đời của các dòng lệnh sau:

• pinMode();
• digitalRead();
• digitalWrite();
• analogRead();

Arduino là 1 vi điều khiển, mà ở đó người ta hướng tới sự thuận tiện trong mọi việc, đặc biệt là phần lập trình Code.  Arduino sử dụng chip AVR, với những ai đã từng làm trên chip này hoặc chip tương đương, bạn đều biết chúng ta không hề sử dụng các dòng lệnh trên.  Mà sử dụng ngôn ngữ chuẩn C (true C) của chip đó.

Và như vậy,từ sự thuận tiện mà người dùng Arduino vô tình đã bị giới hạn khả năng vì không biết được năng lực thực sự của AVR/arduino. Bài viết này sẽ giúp bạn có cái nhìn đúng đắn hơn về điều khiển Pin, giúp bạn cải thiện hiệu năng nhập/xuất trên arduino của bạn. Ok, bắt đầu nào.

Đối tượng hướng đến: Bài viết này dành cho beginner đã có 1,2 tuần trải nghiệm arduino.

Chuẩn bị:

• 1 arduino bất kì, mình chọn arduino uno r3.
• 1 bóng led.
• 1 con trở 220 ôm.
• Các linh phụ kiện ráp mạch…

Chúng ta quay lại với ví dụ blink nhấp nháy led.

int myPin = 4;
void setup() {
   pinMode(myPin,OUTPUT);
}
void loop() {
   digitalWrite(myPin,HIGH);
   delay(1000);
   digitalWrite(myPin,LOW);
   delay(1000);
}

Các bạn cần nhớ, thủ tục bắt buộc theo thứ tự là :

1. Cài đặt: Chọn chân pin, chọn kiểu Nhâp./Xuất.
2. Thao tác: Chọn chân pin, (chọn kiểu high/low).

Vậy khi viết bằng ngôn ngữ chuẩn của AVR thì sẽ như sau.

digitalWrite() sẽ thiết lập mức logic đầu ra là High(5v) hoặc Low (0v).

Trên AVR, hàm này có cấu trúc :

PORT_tên cảng= mức logic của chân Port.

• High (1): bit 1.
• Low (0): bit 0.

Ví dụ 2.1

Đặt mức logic cao tại Pin digital 4. Tức đặt mức logic cao tại chân Port 4 cảng D.

void setup(){                       
    pinMode(4,OUTPUT);
}
void loop(){
    digitalWrite(4, HIGH);
}

void setup(){
    DDRD=B00010000;
}
void loop(){
    PORTD=B00010000;
}

Ví dụ 2.2

Đặt mức logic cao tại Pin digital 5, 6, 7, 11, 12 .

Tức đặt mức logic cao tại chân Port 5, 6, 7 cảng D và Port 3, 4 cảng B.

void loop(){
    digitalWrite(5, HIGH);
    digitalWrite(6, HIGH);
    digitalWrite(7, HIGH);
    digitalWrite(11, HIGH);
    digitalWrite(12, HIGH);
}

void loop(){
    PORTD=B11100000;
    PORTB=B00011000;
}

Khi đó các pin còn lại (không được đặt bit 1) sẽ được coi là Low (0v).

Ví dụ 2.3

Tạo một hiệu ứng nhấp nháy giống ví dụ đầu .

void setup() {
  DDRD=B00010000;// port4, output
}
void loop() {
  PORTD=B00010000;
  delay(1000);
  PORTD=B00000000;
  delay(1000);
}

Ví dụ 2.4

Điều khiển đồng bộ. - Kĩ thuật Shiftout 

Điều khiển cùng lúc 8 pin, đây chính là điểm mạnh của thanh ghi.

void setup() {
  DDRD=B11111111;
}
void loop() {
  PORTD=B11111111;
  delay(1000);
  PORTD=B00000000;
  delay(1000);
}

Hàm này có nhiệm vụ đọc giá trị điện áp (0-> Xv) rồi trả về giá trị tương ứng thuộc đoạn (0->1023);

Về cấu trúc điều khiển thanh ghi, hàm analogRead(); của arduino là đầy đủ và tối ưu nhất, nên ta không cần xây dựng hàm này.

 Sự khác biệt nằm ở chỗ , chúng ta có thể thay đổi tần số mà bộ ADC đang sử dụng ( tần số này cần có để bộ ADC quét giá trị trong khoảng 0->1023).

ADCSRA là viết của “ADC Control and Status Register A”

ADCSRA=

 Trong đó xxx là 3 bit đầu của thanh ghi, ở đó ta có thể điều khiển tần số quét.

Tần số tính bằng công thức:

• F_ADC=XTAL/ DF.
• XTAL: tần số thạch anh trên arduino của bạn (tần số hệ thống).
• DF: division factor: thương số

Ví dụ; muốn cài tần số quét là 125khz, XTAL=16mhz, thì DF=128.

void setup(){
    pinMode(A0,INPUT);
    Serial.begin(9600);
}
unsigned int ana;
void loop(){
    ana=analogRead(0);
    Serial.println(ana);
}

void setup(){
    pinMode(A0,INPUT);
    Serial.begin(9600);
    ADCSRA = ((ADCSRA&(B11111000)) | B00000010);// Cài tần số quét 4mhz
}
unsigned int ana;
void loop(){
    ana=analogRead(0);
    Serial.println(ana);
}

• Các bạn nhớ đặt dòng set ở cuối cùng hàm Setup(), (sau pinMode và trước analogRead). ( để đảm bảo là bạn không còn tác vụ nào nữa ngoài dòng set ADCSRA này).
• ADCSRA&(B11111000):xóa 3 bit cuối để đặt lại .
• Việc cài tần số quá cao sẽ gây ra các sai lệch không mong muốn.

Bạn có thể tìm hiểu vấn đề tại đây: 

http://maxembedded.com/2011/06/the-adc-of-the-avr/