attiny2313, USART mit interner Clock, Fehler sobald Timer aktiviert

[Tobi R. (Gast)]

Hallo liebe Mikrocontroller-Fans,

ich habe einen attiny2313 programmiert, um eine genaue Sekunde zu 
erzeugen und über den USART an ein Terminal zu übermitteln.

In der main-Funktion findet ihr eine auskommentierte while-Schleife.
Innerhalb dieser Schleife teste ich den USART und sende einen Text.
Diese Datenübermittlung funktioniert problemlos.

Lässt man die Schleife aber auskommentiert, so werden ein Timer und ein 
Compare-Interrupt aktiviert.
In einer weiteren Schleife werden die Daten über den USART gesendet.
Diese kommen jedoch nur noch selten fehlerfrei am Terminal an.

Ist die Lösung in diesem Fall einen externen Quarz zu verwenden oder 
liegt der Fehler woanders?

Viele Grüße
Tobias

#define BAUD 9600UL      // Baudrate

// Berechnungen
#define UBRR_VAL ((F_CPU+BAUD*8)/(BAUD*16)-1)   // clever runden
#define BAUD_REAL (F_CPU/(16*(UBRR_VAL+1)))     // Reale Baudrate
#define BAUD_ERROR ((BAUD_REAL*1000)/BAUD)      // Fehler in Promille, 1000 = kein Fehler.

#if ((BAUD_ERROR<990) || (BAUD_ERROR>1010))
  #error Systematischer Fehler der Baudrate grösser 1% und damit zu hoch!
#endif


#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <util/delay.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>

#define INTERNALCLCK    8000000L
#define DEBOUNCE  256L    // debounce clock (256Hz = 4msec)

#define uint unsigned int

unsigned char volatile prescaler;
unsigned char volatile second;      // count seconds

unsigned char minuten;
unsigned char stunden;
unsigned char prescalerchange;
unsigned char secondchange;

SIGNAL (SIG_OUTPUT_COMPARE1A)
{

  if( --prescaler == 0 ){
    prescaler = (unsigned char)DEBOUNCE;
    second++;            // exact one second over
    PORTB ^= (1<<PB0);
  }
}


void USART_Init(void)
{
/* Set baud rate */
UBRRH = UBRR_VAL >> 8;
UBRRL = UBRR_VAL & 0xFF;
/* Enable transmitter*/
UCSRB = (1<<TXEN);
/* Set frame format:asynchronous, 8data, 1stop bit, no parity bit */
UCSRC = (3<<UCSZ0);
}

void USART_Transmit( unsigned char data )
{
/* Wait for empty transmit buffer */
while ( !( UCSRA & (1<<UDRE)) );
/* Put data into buffer, sends the data */
UDR = data;
}

void USART_Puts (char *s)
{
    while (*s)
    {   /* so lange *s != '\0' also ungleich dem "String-Endezeichen(Terminator)" */
        USART_Transmit(*s);
        s++;
    }
}

int main( void )
{

  //Initialisierung
  second = 0;
  secondchange=0;
  minuten=0;
  stunden=0;
  prescaler = (unsigned char)DEBOUNCE;
  prescalerchange=prescaler;

  DDRB = 0xFF;
  DDRA = 0;
  USART_Init();
  
/*
  while(1)
    {
      _delay_ms(1000);
      PORTB ^= (1<<PB0);

      USART_Puts("hh:mm:ss\n\r");
          USART_Puts("60\n\r");
    }
*/
  
  //Timer und Interrupts
  TCCR1B = (1<<WGM12) | (1<<CS10);
  OCR1A = INTERNALCLCK / DEBOUNCE - 1;
  TCNT1 = 0;
  TIMSK = 1<<OCIE1A;
  sei();



  while(1){

    if( second == 60 )
    {
          second = 0;
        minuten++;
    }
  if(minuten == 60 )
    {
      second = 0;
      minuten = 0;
      stunden++;
    }
  if(prescalerchange != prescaler)
  {
    prescalerchange= prescaler;
    if (secondchange != second)
    {
      cli(); //nur zum Test. Muss später wieder gelöscht werden
      //_delay_ms(100);
      secondchange = second;

      USART_Puts("hh:mm:ss\n\r");
      char Buffer[20]; // in diesem {} lokal
         itoa( second, Buffer, 10 );
         strcat(Buffer,"\n\r");
      USART_Puts(Buffer);
      sei(); //nur zum Test. Muss später wieder gelöscht werden
    }
  }
  }
}

[Thomas E. (thomase)]

Tobi R. schrieb:
> Ist die Lösung in diesem Fall einen externen Quarz zu verwenden oder
> liegt der Fehler woanders?
Mit dem internen Oszillator kriegst du weder eine fehlerfreie 
Datenübertragung noch eine genaue Sekunde hin. Also was soll der ganze 
Aufwand? Natürlich brauchst du einen Quarz.

mfg.

[Tobi R. (Gast)]

Ich wunder mich nur, dass die Übertragung im einen Fall so perfekt 
funktioniert trotz Verwendung des internen Oszillators.

Daher dachte ich, ich hätte im anderen Fall einen Fehler gemacht und es 
läge eventuell nicht daran, dass ein externer Quarz fehlt.

Ändert sich die Frequenz des internen Oszillators dadurch, dass der 
Timer angeschaltet wird?
Erhitzt sich der Mikrocontroller oder wie ist das zu erklären?

[Falk B. (falk)]

@ Tobi R. (Gast)

>In einer weiteren Schleife werden die Daten über den USART gesendet.
>Diese kommen jedoch nur noch selten fehlerfrei am Terminal an.

Erstmal ist es sehr ungünstig, deine Uhr so zu zerreißen. Das Hochzählen 
packt man besser in den Interrupt. Oder wenn schon, dann zählt man die 
Sekunden KOMPLETT incl. Überlauf in der ISR und setz dann ein Flag, 
welches von der Hauptschleife erkannt, ausgewertet und gelöscht wird. 
Das ist solide, siehe Interrupt.

SIGNAL (SIG_OUTPUT_COMPARE1A)

Das ist absolut veraltet, nimm ISR().

>Ist die Lösung in diesem Fall einen externen Quarz zu verwenden oder

Ist anzuraten.

>liegt der Fehler woanders?

Wahrscheinlich.

[Tobi R. (Gast)]

Ersteinmal vielen Dank für die Tipps!

Ich habe den Code jetzt abgeändert und ISR verwendet.

Einen simplen Text per UART zu übermitteln klappt jetzt. Auch wenn der 
Timer läuft und das Interrupt aktiviert ist.

Allerdings funktioniert der auskommentierte Code in der Hauptschleife 
nicht.

Ich glaube, irgendwas läuft mit den String-Operationen schief.

/*
 * main.c
 *
 *  Created on: 06.06.2014
 *      Author: tobias.reingen
 */


/* uC: Attiny2313 */


#define BAUD 9600UL      // Baudrate

// Berechnungen
#define UBRR_VAL ((F_CPU+BAUD*8)/(BAUD*16)-1)   // clever runden
#define BAUD_REAL (F_CPU/(16*(UBRR_VAL+1)))     // Reale Baudrate
#define BAUD_ERROR ((BAUD_REAL*1000)/BAUD) // Fehler in Promille, 1000 = kein Fehler.

#if ((BAUD_ERROR<990) || (BAUD_ERROR>1010))
  #error Systematischer Fehler der Baudrate grösser 1% und damit zu hoch!
#endif




#include <avr/io.h>
#include <avr/interrupt.h>
#include <stdlib.h>
#include <string.h>


//Variablen für die Zeit
volatile unsigned int achtelmillisekunden;
volatile unsigned int millisekunden;
volatile unsigned int sekunde;
volatile unsigned int minute;
volatile unsigned int stunde;

unsigned int letztesekunde;

void USART_Init(void)
{
/* Set baud rate */
UBRRH = UBRR_VAL >> 8;
UBRRL = UBRR_VAL & 0xFF;
/* Enable transmitter*/
UCSRB = (1<<TXEN);
/* Set frame format:asynchronous, 8data, 1stop bit, no parity bit */
UCSRC = (3<<UCSZ0);
}

void USART_Transmit( unsigned char data )
{
/* Wait for empty transmit buffer */
while ( !( UCSRA & (1<<UDRE)) );
/* Put data into buffer, sends the data */
UDR = data;
}

void USART_Puts (char *s)
{
    while (*s)
    {   /* so lange *s != '\0' also ungleich dem "String-Endezeichen(Terminator)" */
        USART_Transmit(*s);
        s++;
    }
}


int main(void)
{
  DDRB = 1<<PB0; //LED an PB0

  USART_Init(); //USART wird initialisiert


  // Timer 0 konfigurieren
  TCCR0A = (1<<WGM01); // CTC Modus
  TCCR0B |= (1<<CS01); // Prescaler 8
  // ((1000000/8)/1000) = 125
  OCR0A = 125-1;

  // Compare Interrupt erlauben
  TIMSK |= (1<<OCIE0A);

  // Global Interrupts aktivieren
  sei();

  while(1)
  {
    /*Hier kann die aktuelle Zeit
      ausgeben werden*/

    if(letztesekunde != sekunde)
    {
      USART_Puts("test");

      letztesekunde = sekunde;
/*
      USART_Puts("mm:ss\n");

      char minuteBuffer[20]; // in diesem {} lokal
      char sekundeBuffer[20];

      char gesamtBuffer[40];

      if(minute< 10) strcat(gesamtBuffer, "0");

      itoa( minute, minuteBuffer, 10 );

      strcat(gesamtBuffer, minuteBuffer);
      strcat(gesamtBuffer,":");

      itoa(sekunde, sekundeBuffer, 10);

      strcat(gesamtBuffer,sekundeBuffer);
      strcat(gesamtBuffer,"\n");

      USART_Puts(gesamtBuffer);
*/
    }


  }
}

/*
Der Compare Interrupt Handler
wird aufgerufen, wenn
TCNT0 = OCR0A = 125-1
ist (125 Schritte), d.h. genau alle 1 ms
*/
ISR (TIMER0_COMPA_vect)
{
  achtelmillisekunden++;
  if(achtelmillisekunden == 8)
  {
    millisekunden++;
    achtelmillisekunden = 0;
     if(millisekunden == 1000)
     {
       sekunde++;
       PORTB ^= 1<<PB0;
       millisekunden = 0;
       if(sekunde == 60)
       {
         minute++;
         sekunde = 0;
       }
       if(minute == 60)
       {
         stunde++;
         minute = 0;
       }
       if(stunde == 24)
       {
         stunde = 0;
       }
     }
  }

}

[Falk B. (falk)]

@ Tobi R. (Gast)

>Ich habe den Code jetzt abgeändert und ISR verwendet.

Dort ist noch ein Fehler, ab minute==60, das muss noch in die vorherige 
Klammerebene.

>Einen simplen Text per UART zu übermitteln klappt jetzt. Auch wenn der
>Timer läuft und das Interrupt aktiviert ist.

Schon mal ein Fortschritt.

>Allerdings funktioniert der auskommentierte Code in der Hauptschleife
>nicht.

>Ich glaube, irgendwas läuft mit den String-Operationen schief.

Sieht erstmal OK aus. Was kommt den auf dem Terminal an?

[Falk B. (falk)]

Ach nee!

Die ERSTE Operation darf KEIN strcat sein! Sonst machst du deinen String 
immer länger!

Das muss am Anfang stehen!

gesamtBuffer[0]=0;  // String rücksetzen

[Karl H. (kbuchegg)]

Nicht das du nicht mit den str...Funktionen üben sollst. Aber so

...
    char Buffer[40];
    sprintf( Buffer, "%02d:%02d:%02d\n", stunde, minute, sekunde );
    USART_Puts( Buffer );
....

ist es erst mal um einiges einfacher. Und da ist dann die Ausgabe von 
führenden 0en auch schon mit drinnen.

[Karl H. (kbuchegg)]

Falk Brunner schrieb:
> Ach nee!
>
> Die ERSTE Operation darf KEIN strcat sein! Sonst machst du deinen String
> immer länger!
>
> Das muss am Anfang stehen!
>
> gesamtBuffer[0]=0;  // String rücksetzen

Oder als erste Operation einen strcpy benutzen und keinen strcat

[Tobi R. (ccommander)]

Vielen Dank für den Hinweis!

Ich habe im folgendem Code alle Strings zurückgesetzt.
Leider kommt immernoch nur manchmal das Richtige am Terminal an.

      letztesekunde = sekunde;

      USART_Puts("mm:ss\n");

      char minuteBuffer[20]; // in diesem {} lokal
      char sekundeBuffer[20];

      char gesamtBuffer[40];

      //Strings zurücksetzen
      gesamtBuffer[0]=0;
      minuteBuffer[0]= 0;
      sekundeBuffer[0]=0;

      if(minute< 10) strcat(gesamtBuffer, "0");

      itoa( minute, minuteBuffer, 10 );

      strcat(gesamtBuffer, minuteBuffer);
      strcat(gesamtBuffer,":");

      if(sekunde< 10) strcat(gesamtBuffer, "0");

      itoa(sekunde, sekundeBuffer, 10);

      strcat(gesamtBuffer,sekundeBuffer);
      strcat(gesamtBuffer,"\n");

      USART_Puts(gesamtBuffer);

Terminal:

‚Ò‚²Rmm:ss!‚:ºRmm:ss
‚Ò08
mm:ss
‚Ò‚ÊRmm:ss
00:LRmm:ss
‚ÒŠŠRmm:ss
00:12
mm:ss
‚ÒŠšRmm:ss
00:14
mm:ss
‚ÒŠ5
mm:ss
00:16
mm:ss
00:17
mm:ss
‚ÒŠ8
mm:ss
00:19
mm:ss
‚Ò’‚R

Folgender Code funktioniert hingegen:

      char c;

      letztesekunde = sekunde;

      c= (stunde -(stunde%10)) / 10 + '0';
      USART_Transmit(c);
      c= (stunde % 10) + '0';
      USART_Transmit(c);

      USART_Puts(":");

      c= (minute -(minute%10)) / 10 + '0';
      USART_Transmit(c);
      c= (minute % 10) + '0';
      USART_Transmit(c);

      USART_Puts(":");

      c= (sekunde -(sekunde%10)) / 10 + '0';
      USART_Transmit(c);
      c= (sekunde % 10) + '0';
      USART_Transmit(c);

      USART_Transmit('\n');