--- jupytext: formats: md:myst text_representation: extension: .md format_name: myst format_version: 0.13 jupytext_version: 1.11.5 kernelspec: display_name: Python 3 language: python name: python3 --- % # level 1 % ## level 2 % ### level 3 % {dropdown} Text # Modul Funduino 1.0 Funduino je populárny výukový modul pre Arduino UNO, ktorý je osadený základnými perifériami a konektormi pre pripojenie ďaľších zariadení. ```{figure} ./img/multi_shield_10.png :width: 350px :name: mp_0505a Modul Funduino, verzia 1.0. ``` ## Popis a zapojenie Zapojenie modulu je na obrázku ```{figure} ./img/fun01_zapojenie.gif :width: 750px :name: mp_0505b Zapojenie modulu Funduino, verzia 1.0. ``` ### LED diódy Na module sú zapojené 3 LED diódy, ich anódy sú pripojené cez rezistor 1k k napájaciemu napätiu +5V. Katódy sú pripojené k pinom mikrokontroléra, dióda sa rozsvieti pri stave piny LOW. Pripojenie LED je uvedené na nasledujúcom obrázku a v tabulke. ```{code-cell} ipython3 :tags: ["remove-cell"] from src.utils import * data = r''' include(lib_base.ckt) include(lib_stm32.ckt) include(lib_user.ckt) command"\sf" DT1: dot; {up_; power(1, +5V);} down_; D1: diode(1); rlabel(,\sf D_1,); {em_arrows(N,315,0.45) with .Tail at last [].se; } resistor(1,E); llabel(,\sf 1k,); line down_ 0.25 then right_ 1; T1: tbox(\sf D13,1,) line from DT1 left_ 1.5; DT2: dot; down_; D2: diode(1); rlabel(,\sf D_2,); {em_arrows(N,315,0.45) with .Tail at last [].se; } resistor(1,E);llabel(,\sf 1k,); line down_ to (Here, T1)+(0,-0.5); line right_ to (T1.w, Here); T2: tbox(\sf D12,1,) line from DT2 left_ 1.5; DT3: dot; down_; D3: diode(1); rlabel(,\sf D_3,); {em_arrows(N,315,0.45) with .Tail at last [].se; } resistor(1,E); llabel(,\sf 1k,); line down_ to (Here, T2)+(0,-0.5); line right_ to (T2.w, Here); T3: tbox(\sf D11,1,) line from DT3 left_ 1.5; #DT3: dot; down_; D4: diode(1); rlabel(,\sf D_4,); {em_arrows(N,315,0.45) with .Tail at last [].se; } resistor(1,E); llabel(,\sf 1k,); line down_ to (Here, T3)+(0,-0.5); line right_ to (T3.w, Here); T4: tbox(\sf D10,1,) ''' _ = cm_compile('img_0505w', data, dpi=600) ``` ```{figure} ./src/img_0505w.png :width: 350px :name: img_0505w Zapojenie LED diód na module Funduino. ``` | Funduino | Arduino | NUCLEO-64 | | :---: | :----: | :----: | | D1 | D13 | PA5 | | D2 | D12 | PA6 | | D3 | D11 | PA7 | | D4 | D10 | PB5 | :::{admonition} Poznámka K pinu PA5 je doske NUCLEO-64 štandardne pripojená zelená LED, ktorá ovlyvňuje stav LED D1. ::: ```{dropdown} Príklad riadenia LED Program rozsvietenia a postupn0 zhasnutia LED from pyb import Pin from time import sleep d1 = Pin('PA5', Pin.OUT) d2 = Pin('PA6', Pin.OUT) d3 = Pin('PA7', Pin.OUT) d4 = Pin('PB6', Pin.OUT) d1.off(); d2.off(); d3.off(), d4.off() sleep(0.5) d1.on() sleep(0.5) d2.on() sleep(0.5) d3.on() sleep(0.5) d4.on() ``` ### Tlačítka Na module sa nachádzajú tri tlačítka pre všeobecné použitie a resetovacie tlačitko mikrokontroléra. ```{code-cell} ipython3 :tags: ["remove-cell"] from src.utils import * data = r''' cct_init log_init l=elen_ include(lib_base.ckt) include(lib_stm32.ckt) include(lib_user.ckt) #----------------------------------------------------------------------- # single_button_h(d, ON | OFF) - horizontalne tlacitko #----------------------------------------------------------------------- define(`single_button_h',`[ B: box ht 1 wid $1 invis; # neviditelny box rr = 0.15; p = 1.5; C1: circle diameter rr at B.c + (rr/2 - p/4, 0); # fill 0; C2: circle diameter rr at B.c + (-rr/2 + p/4, 0); # fill 0; line from C1.w to B.w line from C2.e to B.e ifinstr($2,OFF, { line from C1.c + (-0.05, p/8) to C2.c + (0.05, p/8); Q: 0.5 between C1.c+(0, p/8) and C2.c+(0, p/8); box wid 0.2 ht 0.08 at Q+(0, 0.08/2) fill 0; }, { line from C1.c + (-0.05, rr/2) to C2.c + (0.05, rr/2); Q: 0.5 between C1.c+(0, rr/2) and C2.c+(0, rr/2); box wid 0.2 ht 0.08 at Q+(0, 0.08/2) fill 0; } ); ]') command"\sf" right_; S1: single_button_h(1.5, OFF); {"S1" at S1.s above;} line right_ 0.5; D1: dot; {line right_ 3; T1: tbox(\sf A1, 1.5); } R1: resistor(up_ 1.5, E); rlabel(,\sf 10k,); S2: single_button_h(1.5, OFF) at S1+(0, -1.2); "S2" at S2.s above; line from S2.e to (R1.start, S2.e) + (1,0); dot; {line right_ to (T1.w, Here); T2: tbox(\sf A2, 1.5); } line to (Here, R1.start); R2: resistor(up_ 1.5, E); rlabel(,\sf 10k,); DT: dot; S3: single_button_h(1.5, OFF) at S2+(0, -1.2); {"S3" at S3.s above; } line from S3.e to (R2.start, S3.e) + (1,0); dot; {line right_ to (T1.w, Here); T3: tbox(\sf A3, 1.5); } line to (Here, R1.start); R3: resistor(up_ 1.5, E); rlabel(,\sf 10k,); line from DT to R1.end; line from DT to R3.end; H1: Header(2,1,,,) with .P1 at DT;{ "J2" at H1.e ljust;} power(0.5, +5V) right_; RR: single_button_h(1.5, OFF) at S3+(0, -1.2); {"RESET" at RR.s above; } {line right_ to (T1.w, Here); T4: tbox(\sf RESET,1.5); } line from S1.w left_ 0.25; line to (Here, S2.w); dot; {line to S2.w; } line to (Here, S3.w); dot; {line to S3.w; } line to (Here, RR.w); dot; {line to RR.w; } line down_ 0.5; gnd(); ''' _ = cm_compile('img_0505z', data, dpi=600) ``` ```{figure} ./src/img_0505z.png :width: 300px :name: img_0505z Zapojenie tlačítok na module Funduino. ``` ### Bzučiak Obvody pasívneho bzučiaka sú pripojené k pinu D3. Pre spustenie potrebuje bzučiak signál 1kHz, ktorý je generovaný časovačom TIM2 na kanáli CH2 v móde PWM. ```{code-cell} ipython3 :tags: ["remove-cell"] from src.utils import * data = r''' include(lib_base.ckt) include(lib_stm32.ckt) include(lib_user.ckt) command"\sf" #DT1: dot; {up_; power(1, +5V);} Q1:bjt_PNP(1,1,R); #{right_ ; move to Q1.E; power(1, +5V) at Q1.E ;} # line from Q1.E up_ 1; move to Q1.E; line up_ 0.25; power(0.5, +5V) resistor(left_ 1.5 from Q1.B, E); {rlabel(,\sf 10k,);}; tbox(\sf D3,1,,<) line from Q1.C down 0.5 then right_ 0.25; BB: buzzer(,,C) with .In1 at last line.end; "LS1" at BB.ne above; line from BB.In3 left 0.25 then down_ 0.25; gnd(); ''' _ = cm_compile('img_0505v', data, dpi=600) ``` ```{figure} ./src/img_0505v.png :width: 250px :name: img_0505v Zapojenie bzuciaka na module Funduino. ``` | Funduino | Arduino | NUCLEO-64 | | :---: | :----: | :----: | | LS1-3 | D3 | PB3 | ```{dropdown} Príklad spustenia a zastavenia bzučiaka import pyb from time import sleep t1 = pyb.Timer(2, freq=1000) # spistenie bzuciaka ch2 = t1.channel(2, pyb.Timer.PWM, pin=pyb.Pin.board.PB3, pulse_width_percent=25) sleep(0.5) # zastavenie bzuciaka t1.deinit() ``` ### LED Display 4-znakový LED display je riadený dvoma 8-bitovými posuvnými registrami [74HC595](./doc/sn74hc595.pdf) pripojenými k SPI rozhraniu. Obvod obsahuje 8-bitový posuvný register typu *serial-in / paralell-out* a 8-bitový pamätový redister tvorený D-klopnými obvodmi. Vnútorná štruktúra obvodu je zobrazená na obrázku ```{figure} ./img/ic_74hc595.png :width: 450px :name: mp_0505c Vnútorná štruktúra obvodu [74HC595](./doc/sn74hc595.pdf). ``` Výstupy prvého posuvného registra sú pripojené k anódam znakov, výstupy druhého ku katódam segmentov. Pre rozsvietenie jedného znaku potrebujeme do posuvných registrov vyslať postupnosť 2x 8bitov, ktoré sa zapíšu do posuvných registrov. pin = Pin('PB1', Pin.OUT) spi = SPI(2, SPI.CONTROLLER, baudrate=100000, polarity=0, phase=0, crc=None) pin.value(False) # povolenie zapisu do registrov spi.send(0xC0) # kod znaku, vyber segmentov duspleja spi.send(oxF1) # vyber segmentovky pin.value(True) # ukoncenie zapisu a preun hodnoy do pamete registra :::{admonition} Poznámka Sériové rozhranie SPI(2) nie je na module NUCLEO-64 mapované na piny, ktoré vyžaduje modul Funduino, je preto potrebné prepojiť piny na vonkajšom konektore modulu NUCLEO-64 podľa nasledujúceho obrázku: ```{figure} ./img/fund_spi2.png :width: 250px :name: mp_0505e Prepojenie pinov (26-21, 30-23, 24-29) pre rozhranie SPI. ``` ::: :::{dropdown} Príklad rozsvietenie jedneho znaku displeja ```{code-block} python from pyb import SPI, Pin, Timer import time # kodova tabulka segmentov pre zobrazenie cislic # 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 num_code = [0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90] # kodova tabulka pozicie znakov # 0 1 2 3 num_pos = [0xF1,0xF2,0xF4,0xF8] pin = Pin('PB1', Pin.OUT) spi = SPI(2, SPI.CONTROLLER, baudrate=100000, polarity=0, phase=0, crc=None) pin.value(False) spi.send(num_code[3]) # kod znaku spi.send(num_pos[2]) # poloha na displeji pin.value(True) ``` ::: :::{dropdown} Príklad zobrazenia dát na displeja v programovej slučke Pomocou cyklu *for ...* rozsvietime postupne všetky segmenty displeja, programová slučka je ale blokujúca pre iné aktivity. ```{code-block} python from pyb import SPI, Pin, Timer import time # kodova tabulka segmentov num_code = [0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90] # kodova tabulka znakov num_pos = [0xF1,0xF2,0xF4,0xF8] # obsah displeja num_disp = [4,3,7,9] # chip select pin = Pin('PB1', Pin.OUT) spi = SPI(2, SPI.CONTROLLER, baudrate=100000, polarity=0, phase=0, crc=None) for j in range(4000): for i in range(4): pin.value(False) spi.send(num_code[num_disp[i]]) # kod znaku spi.send(num_pos[i]) # poloha na displeji pin.value(True) ``` ::: :::{dropdown} Príklad zobrazenia dát na displeja pomocou prerušenia časovača Cyklus obnovenia stavu displeja je riadený prerušením od časovača. Pri vyvolaní prerušenia je volaná funkcia *update_display()*, ktorá zobrazí znaky z poľa *num_disp[]*, hodnoty v tomto poli je možné počas behu programu meniť. ```{code-block} python from pyb import SPI, Pin, Timer import time def update_display(timer): for j in range(16): for i in range(4): c = num_disp[i] pin.value(False) spi.send(num_code[c]) spi.send(num_pos[i]) pin.value(True) # zhasnutie poslednej cislice v pauze, aby vsetky svietli rovnako pin.value(False) spi.send(0xFF) spi.send(0xF8) pin.value(True) def display_int(x): # zobrazenie cisla 0...9999 if x in range(0, 10000): global num_disp a = int(x/1000) b = int( (x-a*1000) / 100 ) c = int( (x-a*1000-b*100)/10) d = int( (x-a*1000-b*100 - c*10)) num_disp=[a,b,c,d] num_code = [0xC0,0xF9,0xA4,0xB0,0x99,0x92,0x82,0xF8,0x80,0x90] num_pos = [0xF1,0xF2,0xF4,0xF8] num_disp = [1,2,3,4] # chip select pin = Pin('PB1', Pin.OUT) spi = SPI(2, SPI.CONTROLLER, baudrate=100000, polarity=0, phase=0, crc=None) tim = Timer(4) tim.init(freq = 50) pin.value(True) # dynamicka obnova stavu displeja v preruseni casovaca tim.callback(update_display) ``` :::