* NIP-Microchip微控制器中的内核独立外围设备，也称为CIP-内核独立外围设备。

第4部分

先前的文章[ 1 ]，[ 2 ]和[ 3 ]专门介绍了内核独立（NEV）Microchip微控制器的外设：可配置逻辑单元，具有限流功能的输入/输出端口以及具有计算机的ADC；显示了此类外设的一些功能。 让我提醒您，隐含的独立性不是取决于微控制器的PIC内核类型（BaseLine，中档，增强型中档，PIC18、16位，32位），而是取决于内核的操作即即。 独立执行分配给CPU外围状态的任务。 这样的外围设备，尤其是配置它以进行硬件功能的协作和综合的可能性，旨在减轻软件部分的负担并降低功耗。

在这篇简短的文章中，我想展示使用独立于内核的外设实现“定制”非标准通信接口的接收示例。

当离散信号log.1和log.0由脉冲宽度编码时，信息的PWM编码非常普遍。 考虑使用与外围内核无关的PIC控制器接收和解码此类信号的选项。

AM2302传感器信号的PWM解码

在DIY项目中，经常使用DHT22温湿度传感器（AM2302）。 该传感器具有3个输出，信息通过单线传输。 响应该请求（大约1ms的低电平），传感器响应一个起始位，然后响应一个40位的序列，其中信息以脉冲持续时间log编码。 “ 0”-脉冲数30mk秒，记录。 “ 1”-70mk秒（典型值）。 传感器的响应包含5个字节：2个字节的湿度数据，2个温度的字节和1个控制字节。


图1。 DHT22传感器信号生成原理的说明。

网络上有许多在Arduino上使用此类传感器的示例。 一些库实现使用以下构造：

loopCnt = TIMEOUT; while(PIN) { if(--loopCount == 0) return ErrorTimeout; } if (loopCnt < cntOne) { // bit =1 … } else { // bit =0 … } 

在这样的实现中，我看到以下问题：

-整个测量时间（> 5ms）的程序在测量代码中“挂起”；
-发生足够长的中断会中断从传感器读取数据；
-在微控制器的低时钟频率下工作的潜在问题；

这种解决方案的程序算法大致具有以下形式（见图2）


图 2.一种用于以编程方式接收和解码传感器信号的算法。

以下被认为是具有最小软件开销的协议的硬件接收/解码的变体。

其思想是从位流中隔离时钟脉冲，然后将原始信号和时钟脉冲的方向隔离到SPI硬件模块。 在这种情况下，微控制器的程序只能从SPI顺序获取5个字节的数据。

CIP的一部分是计时器，它可以触发事件（输入状态或其他外设的更改）。 即 改变输入状态可以触发一个定时器，见图3中的TMR6信号。 当定时器达到设定值时，其计数停止，定时器处于TMR6 = PR6（PR-周期寄存器）状态。 计时器状态可以是可配置逻辑单元（CLC，请参见第1部分）的输入。

因此，使用定时器和逻辑单元，我们可以生成适合于SPI模块SCK时钟输入的信号。 为了提取信息，这种块的持续时间应该具有在零和一之间的平均值。 然后，SPI可以根据块的衰减来固定该位（见图3 SCK信号）。

来自传感器的信号将具有从请求脉冲和启动脉冲生成的错误脉冲。 为了避免这些脉冲干扰操作，您只需要在信息脉冲持续时间内使能SPI，或者切断不必要的脉冲即可。 我们也可以使用CIP解决此问题。

另一个计时器用作切换衰退的脉冲计数器：将2写入周期寄存器，计时器对前2个脉冲进行计数（请参见图3中的信号TMR4）并停止计数（请参见图3中的EN信号），通过逻辑单元块允许将剩余脉冲发送到输入SPI。


图3。 解释DHT22传感器信号接收的图。

SCK信号生成的逻辑功能是在一个逻辑单元（CLC）上实现的，AND-OR配置的完整电路如图4所示。

逻辑单元的输出连接到SCK输入，DHT22传感器信号连接到SPI模块的MOSI。 所有连接都在微控制器内部进行（图5）。 为了进行监视和调试，可以将信号输出到微控制器的端口。


图4。 PIC微控制器中的CLC逻辑单元配置。


图 5.外围结构的完整结构。

如果似乎有2个用于解码传感器协议的计时器浪费了资源，那么可以在空闲的CLC逻辑单元上“收集”最多2个计数器。

总的来说，解码任务归结为一个非常简单的算法：微控制器及其外围设备被初始化，必要时打开SPI模块并生成测量请求（记录“ 0”约1毫秒）。

当发生SPI中断时，它仍然从缓冲区读取数据。


图6。 使用树桩时用于DHT22传感器的算法。


图7。 来自微控制器端口的信号。 信号SSP1IF-SPI模块接收到字节后中断。

图7显示了信号图，其中：

DHT（dat）-传感器信号线上的信号-馈入MOSI模块SPI的输入；
TMR6！= RP6-专用时钟-发送至SPI模块的SCK；
SSP1IF-中断信号（SPI缓冲区中的数据就绪）-实际上，此信号显示了微控制器内核的负载-读取结果数据。

解码其他PWM协议

家用电器的红外遥控器中使用了类似的“单线” PWM协议。 通常在IR传输期间，当持续时间恒定且暂停时间可变时，将使用按脉冲位置进行编码。 此选项也称为“可变暂停编码”。 实际上，这是相同的PWM编码，但信号反相。 在存在逻辑单元的情况下，反转不是问题，此外，IR接收器会将接收到的信号反转。 在图。 图8显示了接收器从两个不同的控制台接收到的信号。



图8。 红外遥控器的编码选项。

两个遥控器都有不同的协议，但是这些协议很容易以上述方式进行解码，唯一的问题是必须确定发送的开始以同步SPI的包含，因为IR接收器可能会遇到干扰。



图 9.使用SPI解码的信号。

并非所有的红外遥控器都具有PWM编码。 一些协议，例如RC5，具有相位编码（曼彻斯特码，“ 0”发送为10，“ 1”发送为01）[4]。 在第一部分[1]中我们已经考虑过使用独立于内核的外围对曼彻斯特代码进行解码。

总结

我们将信息包的接收转移到硬件上，而不是微控制器的CPU负载的几乎100％用于在Arduino版本中解码PWM协议（是的，我知道，使用捕获模块或其他外设可以更有效地解决问题）。 输入信号的前面将启动计时器，计时器的状态确定逻辑单元块的输出，逻辑单元的输出将馈送到SPI。

使用独立于内核的外设可以优化资源的使用，将某些任务转移到硬件，简化代码并减少消耗。

文学作品

1. PIC控制器中的可配置逻辑单元。
2. 50个树桩阴影。 输入/输出端口
3. 50个树桩阴影。 ADC和具有Microchip微控制器计算机的ADC
4. sbprojects.com/knowledge/ir/rc5.php