ATmega8 + PCF8574: 8-битный сдвиговой регистр на I2C интерфейсе

разделы: AVR, Arduino, I2C, HD44780, дата: 24 октября 2017г.

    Сдвиговые регистры, оглавление:
  1. ATmega8 + Proteus: работа со сдвиговыми регистром 74HC595
  2. ATmega8 + Proteus: входной сдвиговый регистр 74HC165, совместная работа с 74hc595
  3. ATmega8 + PCF8574: 8-битный сдвиговой регистр на I2C интерфейсе

Этот сдвиговый регистр наиболее известен по китайским драйверам дисплея HD44780, которые можно приобрести на али или ибэе. Сам регистр довольно подробно был разобран здесь: "Сообщество EasyElectronics.ru: I2C расширитель портов PCF8574". Я в свою очередь, попытаюсь сосредоточиться на программировании микроконтроллера ATmega8 для работы с этим регистром. Впрочем, начну я все же с Arduino и имеющегося у меня зоопарка: ATmega328/MSP430G2553/STM32F103C8.

Сдвиговый регистр PCF8574 может выпускаться разными фирмами, мне попались чипы с суффиксом "T", что обозначает производителя как "NXP Semiconductor". Руководство на pcf8574t можно скачать с официального сайта NXP: "PCF8574; PCF8574A Remote 8-bit I/O expander for I2C-bus with interrupt".

    Основные особенности сдвигового регистра PCF8574:
  1. Регистр 8-битный, псевдо-двунаправленный;
  2. Регистр работает на "медленной" I2C шине - 100 kHz;
  3. Рабочее напряжение от 2.5 до 6.0 Вольт;
  4. Регистр выпускается в двух вариантах: с суффиксом "A" и без него. Эти варианты различаются I2C адресам 0х3F для чипов с "A" и 0х27 для чипов без А.
  5. На шину можно ставить до восьми чипов одного варианта или шестнадцать чипов обоих вариантов.
  6. Регистры не соединяются последовательно в "паровозик" как 74HC595, они независимы друг к другу.

На мой взгляд, штука идеальная для подключения дисплея HD44780. Если сравнивать с драйвером на 595-м регистре, то вариант с pcf8574 будет немного дороже, но разница чисто условная: 25р за готовую плату на pcf8574 и ~19р за самодельный вариант на 595-м(3р за чип + 11р за плату + 5р за подстроечный резистор). Сам дисплей HD44780 не слишком скоростной, необходимости в скоростях SPI интерфейса нет. С другой стороны, драйвер на 595-м собирается из рассыпухи "на коленках" за полчаса-час, а посылка из Китая идёт от пары недель в лучшем случае.

Но внешне, готовый вариант все же будет выглядеть более культурно:

Читать дальше

ATmega8 + Proteus: входной сдвиговый регистр 74HC165, совместная работа с 74hc595

разделы: AVR, SPI, Proteus, HD44780, дата: 13 октября 2017г.

    Сдвиговые регистры, оглавление:
  1. ATmega8 + Proteus: работа со сдвиговыми регистром 74HC595
  2. ATmega8 + Proteus: входной сдвиговый регистр 74HC165, совместная работа с 74hc595
  3. ATmega8 + PCF8574: 8-битный сдвиговой регистр на I2C интерфейсе

Вначале я хотел дополнить предыдущую статью входным регистром 74hc165, но потом понял понял, что он заслуживает "свои пять минут славы". Сложности возникают при подключении входного регистра совместно с выходным 74hc595 на один SPI порт. Кроме того, как оказалось, организация работы по SPI в ATmega8 имеет свои интересные особенности.

Итак, сдвиговый регистр 74hc165 преобразует параллельную шину в последовательную, работает только на вход, и имеет разрядность 8-бит. Их так же можно подключать цепочкой из n-элементов, которая даст 8^n - входов.

Руководство на SN74HC165N можно скачать например с сайта Texas Instruments.

Сдвиговый регистр может работать на питании от 2-х до 6-и Вольт, и он имеет комплементарный выход.

Предельные рабочие частоты зависят от уровня питающего напряжения: от 6MHz при двух Вольтах до 62 MHz при шести Вольт.

Распиновка микросхемы выглядит следующим образом:

Читать дальше

ATmega8 + Proteus: работа со сдвиговыми регистром 74HC595

разделы: AVR, SPI, Proteus, HD44780, дата: 26 сентября 2017г.

    Сдвиговые регистры, оглавление:
  1. ATmega8 + Proteus: работа со сдвиговыми регистром 74HC595
  2. ATmega8 + Proteus: входной сдвиговый регистр 74HC165, совместная работа с 74hc595
  3. ATmega8 + PCF8574: 8-битный сдвиговой регистр на I2C интерфейсе

Изучение модуля USI MSP430 странным образом(на самом деле закономерным) вывела меня на такую штуку, как сдвиговый регистр. Имея о них лишь общее представление, мне пришлось срочно разбираться c этой, довольно обширной темой. Итак.

Сдвиговый регистр, он же расширитель портов, он же шинный преобразователь, преобразует сигнал последовательной шины в параллельный или/и обратно.

В рамках этой статью я рассмотрю работу с популярным 8-и битовыми сдвиговым регистром на SPI интерфейсе 74HC595.

В качестве практических примеров, я рассмотрю подключение светодиодной гирлянды, семисегментных индикаторов и дисплея с параллельной шиной HD44780.

В качестве микроконтроллера я буду использовать ATmega8, а в качестве среды моделирования Proteus 8.5.

Кроме этого, я затрону организацию SPI интерфейса у ATmega8.

1) Сдвиговый регистр 74HC595 c SPI интерфейсом

Это один из самых простых регистров, который преобразует последовательную шину в параллельную. Он позволяет получить из трех выводов микроконтроллера - 8^n.

    Описание
  • Микросхема принимает на вход последовательность 8-битных данных, которые затем преобразует в логические состояния на 8-пиновом выходе.
  • Микросхема работает только на выход, т.е. мы можем с ее помощью управлять светодиодами или дисплеем HD44780, но не сможем с нее получать данные с датчиков например.
  • Выходы могут принимать состояния: логический ноль, логическую единицу, высокоимпедансное состояние - HiZ.
  • Микросхемы можно соединять каскадом для получения 16-битного выхода, 24-битного, и т.д.
  • Питание микросхемы 74HC595N может варьироваться от двух до шести Вольт.
  • Сдвиговый регистр 74HC595N может работать на частотах до 100MHz.

Микросхема часто используется как драйвер семисегментных индикаторов или дисплея HD44780. Документацию на чип можно скачать например отсюда.

Распиновка микросхемы выглядит следующим образом:

Читать дальше

HD44780 + ATmega8: таймер с крупными цифрами

разделы: AVR, HD44780, дата: 15 сентября 2015г.


макет цифр

Небольшая демо-программа, таймер для ATmega8 с дисплеем HD44780. В качестве отправной точки использовал исходник из предыдущего поста. Идея была почерпнута здесь: LCD "Bigfont" Numbers over 2 or 4 lines".

Исходник:

Читать дальше

ATmega8: простая программа управления ЖК-дисплеем HD44780

разделы: AVR, HD44780, дата: 9 сентября 2015г.


Управление ЖК-дисплеем HD44780 довольно простое. Он имеет параллельную шину на 8 пин и три управляющих линии.

  1. Контакты D0-D7 это 8-битная шина. Может работать как в 8-битном режиме, так и в 4-битном. В последнем случае задействуются "старшие" пины D4-D7.
  2. RS выбор регистра. В контроллере дисплея имеется два регистра: регистр команд IR и регистр данных DR. В зависимости от того, что мы пишем в контроллер данные или подаем команды, с помощью RS линии мы выбираем "адресата". При RS равном нулю посылаются команды, при RS равном единице пишутся данные.
  3. E выполняет роль клавиши "Enter". Можно в каком угодно порядке и последовательности менять значения пинов контроллера дисплея, но когда управляющий пин E устанавливается в единицу, то всё, данные уходят в контроллер дисплея. Чтобы записать очередные данные следует E вновь сбросить в ноль.
  4. RW не используемый в данном случае пин, который переключает режимы дисплея с чтения на запись и обратно. В данном примере RW запитан на массу(землю), т.е. установлен в ноль, что означает работу дисплея только на прием, на получение и отображение данных и команд. При RW равном единице дисплей переводится в режим передачи, и тогда возможно прочитать BF(busy flag) - флаг занятости. Дело в том, что дисплей довольно медлительное устройство, и при записи в него команд или данных он становится на некоторое время недоступен. Чтобы понять, когда в него снова можно писать следует ждать когда сбросится BF. В данном примере вместо опроса BF используются задержки с гарантированным временем готовности дисплея. С опросом BF флага, программа работала бы конечно быстрее, но это, как говорится, палка о двух концах. Усложнение ради упрощения.

Читать дальше