ATMega8 und Servo völlig merkwürdiges Verhalten

[Christian G. (christian1973)]

Hallo Zusammen,

ich habe das am Ende des Posts angehängte Programm zur Ansteuerung eines 
Servos sowie 7 Leeds (die die Position des Servos anzeigen) durch einen 
ATMega8.
Zusätzlich soll dieses Programm auch noch ein weiteres LED (das so 
genannte Kabinenlicht) ansteuern, dass aber durchgehend brennt, während 
der Servo seine Bewegungsroutine abläuft.

Diese "Bewegungsroutine" wird durch einen Button gestartet und besteht 
aus einer Anzahl festgelegter Positionen und zugehöriger Waittimes - 
beides in je einem Array abgelegt und per For-Schleife mit Zähler 
durchlaufen.

Die 7 LEDs sind an PD0-6,
der Servo hängt an PB1,
die Kabinen-LED an PB5
und der Button an PC3

ATMega un Servo haben getrennte Stromversorguzngen und geteilte Masse 
und sowohl die VCC als auch AVCC sind mit einem 100nF Papa abgesichert. 
Die Mainline hat dazu noch einen eigenen Kapa. Auf dem Board ist 
ausserdem eine Kontrolleuchte, die einfach (mit Widerstand) zwischen 
Main und GND eingehängt ist, um anzuzeigen, dass das Board Saft hat.


Nun zu meinen 3 Problemen:

1. Nachdem der Servo die vorgegebene Bewegungsroutine durchgeführt hat, 
fängt er an scheinbar willkürliche (in Wahrheit aber immer die gleichen) 
zusätzlichen Bewegungen auszuführen. Diese gehen mit dem Anschalten von 
mehreren LEDs einher.

2. Ganz zum Schluss soll der Servo wieder in die Mitte fahren und die 
mittlere LED blinkt drei mal. Tatsächlich aber blinkt erst die mittlere 
LED 3 mal un dann fährt der Servo in Mitteposition - obwohl der Code das 
so gar nicht herzugeben scheint.

3. Während Servo und die 7 Positions-LEDs zumindest angehen, leuchtet 
das Kabinenlicht am PB5 nicht - ich hab hier auch schon PD7 oder PC1 
ausprobiert, ohne Erfolg. Manchmal gab es auch den völlig komischen 
Effekt dass, wenn der Servo über den maximalen Anstellpunkt hinausgehen 
wollte (was eigentlich auch schon nicht sein kann, da ich diese Position 
gar nicht in meinem Array habe) dann das Kabinenlicht für diesen 
Zeitraum anging.



Ich bin echt komplett ratlos. Kann da bitte einmal jemand mit mehr 
Ahnung als ich draufschauen und mir sagen, welchen Anfängerfehler ich 
nun wieder verbockt habe?


So hier noch der Code - Achtung nicht erschrecken ich arbeite mit 
Compiletime-Makros um bestimmte Funktionen ein und Auszuschalten, daher 
die ganzen #ifdef Statements:

#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>

#define BUTTON DDC3       // if active PORT for the button to start the action
//#define COUNTER 3         // if active one press of the button initiates number of cycles


#define RUNLED 1          // if active, the 7 lights are used to indicate turret position
#define CABINLED DDB5     // if active, PORT for the cabinlight - it is turned on while turret moves

// positions of the 7 lights in the light pattern array
#define LIGHT_OFF             0         // all lights off
#define LIGHT_LEFT            1         // the left most led
#define LIGHT_CENTER          4         // the center led
#define LIGHT_RIGHT           7         // the right most led


// do we use the servo and do we have 2 servos?
#define SERVO 1
#define SERVO_UP DDB1
//#define SERVO_DOWN DDB2 
// Servo Frame-Time:
#define FRAME_TIME 800 // msec

// servo positions
#define ABS_CENTER            1500      // center or 0 position
#define SERVO_LEFT            750       // roughly -90° - was 675
#define SERVO_RIGHT           2250      // roughly +90°
#define SERVO_STEP            240       // 3 Schritte von Mitte zu Max Left und Max Right


// wait times in cycle
#define START_CYCLE_SLEEP     1000
#define AFTER_CYCLE_SLEEP     2000

#define RAPID_MOVE_SLEEP      350
#define FOLLOW_FIGHTER_SLEEP  500
#define QUICK_FIRE_SLEEP      750
#define FINAL_FIRE_SLEEP      1250


unsigned char ledPattern[]     = { 0b0000000,   // 0 - all off
                                   0b1000000,   // 1 - left most
                                   0b0100000,   // 2 - left middle
                                   0b0010000,   // 3 - left center
                                   0b0001000,   // 4 - center
                                   0b0000100,   // 5 - right center
                                   0b0000010,   // 6 - right middle
                                   0b0000001 }; // 7 - right most
                                   

uint16_t      servoPattern[]   = { 1570,
                                   1600,
                                   2045,
                                   1710,
                                   1850,
                                   1990,
                                   1500,
                                   750,
                                   850,
                                   1200,
                                   1350,
                                   1400,
                                   1500,
                                   1250,
                                   1000,
                                   750,
                                   1500
                                 };

uint16_t      inCyclePause[]   = { RAPID_MOVE_SLEEP,  
                                   FOLLOW_FIGHTER_SLEEP,
                                   QUICK_FIRE_SLEEP,
                                   FOLLOW_FIGHTER_SLEEP,
                                   FOLLOW_FIGHTER_SLEEP,
                                   FINAL_FIRE_SLEEP,
                                   FINAL_FIRE_SLEEP,
                                   RAPID_MOVE_SLEEP,
                                   RAPID_MOVE_SLEEP,
                                   FOLLOW_FIGHTER_SLEEP,
                                   FOLLOW_FIGHTER_SLEEP,
                                   QUICK_FIRE_SLEEP,
                                   QUICK_FIRE_SLEEP,
                                   FOLLOW_FIGHTER_SLEEP,
                                   RAPID_MOVE_SLEEP,
                                   FINAL_FIRE_SLEEP,
                                   RAPID_MOVE_SLEEP
                                 };

void sleep(int milliseconds) {
  while (milliseconds > 0) {
    _delay_ms(1);
    milliseconds--;
  }
}


char mapLedPosFromServoPos (uint16_t pos){
  return(map(pos, SERVO_LEFT, SERVO_RIGHT, LIGHT_LEFT, LIGHT_RIGHT));
}

// the 7 leds on the hull defining the position of the turret
void initLed(void) {
  #ifdef RUNLED
    DDRD  = 0b11111111;             // PORTD output for the RUNLED
    PORTD = ledPattern[LIGHT_OFF];  // turn all LEDs off
    
    sleep(1000);
    PORTD=ledPattern[LIGHT_CENTER];
    sleep(1000);
    PORTD=ledPattern[LIGHT_OFF];
    sleep(1000);
    PORTD=ledPattern[LIGHT_CENTER];
    sleep(1000);
    PORTD=ledPattern[LIGHT_OFF];
    sleep(1000);
    PORTD=ledPattern[LIGHT_CENTER];
    sleep(1000);
    PORTD=ledPattern[LIGHT_OFF];
  #endif

  // the cabin led 
  #ifdef CABINLED
    // nothing to do
  #endif
}

void initButton(void){
  // the button to control when movement starts
  #ifdef BUTTON
    DDRC  =   0b1110111;          // PC3 as input
    PORTC |=  0b0001000;          // enable pull ups for PC3
  #endif
}

void initServo(void) {
  #ifdef SERVO
    DDRB  =   0b11111111;
    
    // as per website:
    //    https://www.electronicwings.com/avr-atmega/servo-motor-interfacing-with-atmega16
    // FPWM = FOSC / ( N * ( 1 + TOP ) )
    // Where N is pre-scaler divider i.e. 1, 8, 64, 256, or 1024.
    // FPWM = 8000000 / ( 64 * ( 1 + 2499 ) )
    // ICR1=20000 defines 50Hz PWM
    ICR1    =   FRAME_TIME * 1000;
    
    
    // initialisiere die Timer für PWM auf PB1 und PB2
    #ifdef SERVO_UP
      TCCR1A  |=  (0<<COM1A0)|(1<<COM1A1)|(0<<COM1B0);
    #endif
    #ifdef SERVO_DOWN
      TCCR1A  |=  (1<<COM1B1);
    #endif
    #ifndef SERVO_DOWN
      TCCR1A  |=  (1<<COM1B0);
    #endif
    
    TCCR1A  |=  (0<<FOC1A) | (0<<FOC1B) | (1<<WGM11) | (0<<WGM10);
    TCCR1B  |=  (0<<ICNC1) | (0<<ICES1) | (1<<WGM13) | (1<<WGM12) | (0<<CS12) | (1<<CS11) | (0<<CS10);
    
    /*
    TCCR1A  |=  (0<<COM1A0) | (1<<COM1A1) | (0<<COM1B0) | (1<<COM1B0) | (0<<FOC1A) | (0<<FOC1B) | (1<<WGM11) | (0<<WGM10);
    
    TCCR1B  |=  (0<<ICNC1) | (0<<ICES1) | (1<<WGM13) | (1<<WGM12) | (0<<CS12) | (1<<CS11) | (0<<CS10);
    */
    
    // reset timer
    TCNT1   =   0;
    
    // rotate to 0 degress (center)
    #ifdef SERVO_UP
      OCR1A =   ABS_CENTER;
    #endif
    #ifdef SERVO_DOWN
      OCR1B =   ABS_CENTER;
    #endif
  #endif
  
  //sei();
}

void initAVR(void){
  #ifdef RUNLED
    initLed();
  #endif
  #ifdef BUTTON
    initButton();
  #endif
  #ifdef SERVO
    initServo();
  #endif
}


int main() {
  #ifdef COUNTER
    unsigned int runCounter;    
  #endif
  
  // initialize all componets
  initAVR();
  
  // and go...
  while(1) {
    #ifdef BUTTON
      // PC3 is low?
      if((PINC & 0b0001000)==0) {
    #endif
      #ifdef CABINLED
        PORTC ^= (1<<CABINLED);
      #endif
      #ifdef COUNTER
        for (runCounter=0; runCounter<COUNTER; runCounter++){
      #endif
          // We start with the center position
          #ifdef RUNLED
            PORTD=ledPattern[LIGHT_CENTER];
          #endif
          #ifdef SERVO_UP
            OCR1A = ABS_CENTER;
          #endif
          #ifdef SERVO_DOWN
            OCR1B = ABS_CENTER;
          #endif
          sleep(START_CYCLE_SLEEP);
        
          // RUNLEDs and Servo movement
          for(char i=0;i<=sizeof(servoPattern)-1;i++) {
            #ifdef RUNLED
              PORTD=ledPattern[mapLedPosFromServoPos(servoPattern[i])];
            #endif
            #ifdef SERVO_UP
              OCR1A = servoPattern[i];
            #endif
            #ifdef SERVO_DOWN
              OCR1B = servoPattern[i];
            #endif
            
            sleep(inCyclePause[i]);
          }
          
          // end of cycle
          #ifdef RUNLED
            PORTD=ledPattern[LIGHT_CENTER];
          #endif
          #ifdef SERVO_UP
            OCR1A = ABS_CENTER;
          #endif
          #ifdef SERVO_DOWN
            OCR1B = ABS_CENTER;
          #endif
      #ifdef COUNTER
        }
      #endif

      #ifdef RUNLED
        sleep(AFTER_CYCLE_SLEEP*2);
        // turn off all RUNLEDs
        PORTD=ledPattern[LIGHT_OFF];
        sleep(1000);
        PORTD=ledPattern[LIGHT_CENTER];
        sleep(1000);
        PORTD=ledPattern[LIGHT_OFF];
        sleep(1000);
        PORTD=ledPattern[LIGHT_CENTER];
        sleep(1000);
        PORTD=ledPattern[LIGHT_OFF];
      #endif
    #ifdef BUTTON
      }
    #endif
    
    // finally make sure to turn off the cabin light
    #ifdef CABINLED
      sleep(AFTER_CYCLE_SLEEP*3);
      PORTC ^= (0<<CABINLED);
    #endif
  } // Main loop
}

[H. H. (Gast)]

Christian G. schrieb:
> Die 7 LEDs sind an PD0-6,

Ohne Vorwiderstand?

[Stefan F. (Gast)]

Ich habe beim Lesen des Quelltextes nach dem oberen viertel aufgehört, 
weil er voller irreführender Kommentare ist, die nicht mit dem C-Code 
überein stimmen. Korrigiere das zuerst.

Beispiel:

// configure pins PC3, PC4 and PC5 on Port C as input 
// and enable internal pull-up resistors

DDRC  =   0b1110111;          // PC3 as input

Was du da wirklich machen wolltest, kann ich nicht erkennen.

[Christian E. (cerker)]

Was heißt "geteilte Masse" .. du hast die GND schon an einem Punkt 
verbunden und nicht nur die Signalleitung.

Und was sind Mainline, Papa, Kapa?

Und trotzdem gib dem Servo mal 1000-2200µF parallel. Die sind darauf 
ausgelegt, an einem Akku zu hängen der ev. generatorisch erzeugte 
Leistung aufnimmt. Außerdem sind Stromspitzen von einigen A durchaus 
drin.

Das ist im normalen RC-Betrieb schon häufig nötig, besonders wenn eine 
einfache Dioden-Akkuweiche verwendet wird.

Gruß,
Christian

[Stefan F. (Gast)]

Was soll das werden?:

PORTC ^= (0<<CABINLED);

Der Ausdruck in den Klammern ergibt 0, also wird da gar kein Pin 
getoggelt.

[Christian G. (christian1973)]

H. H. schrieb:
> Christian G. schrieb:
>> Die 7 LEDs sind an PD0-6,
>
> Ohne Vorwiderstand?

Ja stimmt. Das soll natürlich später nicht so sein :-)

[Christian G. (christian1973)]

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Was soll das werden?:
>

> PORTC ^= (0<<CABINLED);
>

>
> Der Ausdruck in den Klammern ergibt 0, also wird da gar kein Pin
> getoggelt.

Ich bin da einfach echt noch Noob - was exakt heisst denn dieses 
Statement genau? Switch den Port an CABINLED (also DDB5) hin und her?

Ich hab immer gedacht, dass die 0 for dem Port ein explizites 
ausschalten ist. Und das Statement

PORTC ^= (1<<CABINLED);

den Port anschaltet

[Christian G. (christian1973)]

Christian E. schrieb:
> Was heißt "geteilte Masse" .. du hast die GND schon an einem Punkt
> verbunden und nicht nur die Signalleitung.
>
> Und was sind Mainline, Papa, Kapa?
>
> Und trotzdem gib dem Servo mal 1000-2200µF parallel. Die sind darauf
> ausgelegt, an einem Akku zu hängen der ev. generatorisch erzeugte
> Leistung aufnimmt. Außerdem sind Stromspitzen von einigen A durchaus
> drin.
>
> Das ist im normalen RC-Betrieb schon häufig nötig, besonders wenn eine
> einfache Dioden-Akkuweiche verwendet wird.
>
> Gruß,
> Christian

Geteilte Masse heißt, dass der Servo (gespeist von einer 9v Block über 
den im Bild gezeigten Aufbau reduziert auf 4,5V) zusätzlich auf die 
Messeleitung des Boards mit dem Mikrocontroller gezogen ist.

Die Mainline sollte die VCC Leitung des Bords mit Mikrocontroller sein. 
und der Kapa ist ein 100nF - so ein 104er

[Stefan F. (Gast)]

Christian G. schrieb:
> Das soll natürlich später nicht so sein

Das soll auch jetzt nicht so sein, denn damit überlastest du das IC oder 
dessen Stromversorgung. Dadurch wird die interne Spannungsversorgung 
instabil, was beliebige Fehlfunktionen auslösen kann.

[Christian G. (christian1973)]

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Ich habe beim Lesen des Quelltextes nach dem oberen viertel aufgehört,
> weil er voller irreführender Kommentare ist, die nicht mit dem C-Code
> überein stimmen. Korrigiere das zuerst.
>
> Beispiel:
>

> // configure pins PC3, PC4 and PC5 on Port C as input
> // and enable internal pull-up resistors
> 
> DDRC  =   0b1110111;          // PC3 as input
>

>
> Was du da wirklich machen wolltest, kann ich nicht erkennen.

Hab den Quelltext etwas aufgeräumt. Die irreführenden Kommentare waren 
nur Merkhilfen für mich, woher das Zeug kam und wie die dortige 
Erklärung war.

DDRC = 0b1110111;

soll den PC3 Port als Input Port für den Button nutzen. Wenn der auf GND 
zieht (internal pullups) startet der Zyklus - Funktioniert auch im 
Prinzip.

[Christian G. (christian1973)]

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Christian G. schrieb:
>> Das soll natürlich später nicht so sein
>
> Das soll auch jetzt nicht so sein, denn damit überlastest du das IC oder
> dessen Stromversorgung. Dadurch wird die interne Spannungsversorgung
> instabil, was beliebige Fehlfunktionen auslösen kann.

Ok. Dann muss ich das mal ändern. Kann das der denn auch der Grund für 
diese irrationalen, aber reproduzierbaren Servobewegungen sein. Ich 
meine, die sind zwar nicht mit dem Array der geplanten Bewegung 
übereinzubringen, aber auch nicht völlig willkürlich, sondern schon 
immer recht gleich.

[Stefan F. (Gast)]

Christian G. schrieb:
> Ich bin da einfach echt noch Noob - was exakt heisst denn dieses
> Statement genau?

Ich empfehle dir, die Grundlagen der Programmiersprache zu lernen. Zieh 
dir das mal rein: http://stefanfrings.de/mikrocontroller_buch/index.html

In diesem Fall konkret Band1 Kapitel 4.2.20.4, 4.2.20.6 und 6.7.4

PORTC ^= irgendwas ist eine Kurzform von PORTC = PORTC ^ irgendwas.

CABINLED ist DDB5, was wiederum 5 ist.

(1<<5) ist eine 1 fünf mal nach links geschoben, also 32.

PORTC ^= 32 ändert den Wert von Bit 5 im Register PORTC, schaltet also 
dem Pin PC5 um.

Aber (0<<irgendwas) ergibt 0 und bewirkt daher nichts.

> Ich hab immer gedacht, dass die 0 for dem Port ein
> explizites ausschalten ist.

Siehe Kapitel 6.7

[H. H. (Gast)]

Christian G. schrieb:
> H. H. schrieb:
>> Christian G. schrieb:
>>> Die 7 LEDs sind an PD0-6,
>>
>> Ohne Vorwiderstand?
>
> Ja stimmt. Das soll natürlich später nicht so sein :-)

Das sollte auch jetzt nicht so sein.

[Stefan F. (Gast)]

Christian G. schrieb:
> Geteilte Masse heißt, dass der Servo (gespeist von einer 9v Block

Möööööööp!

9V Block Batterien sind nur für ganz geringe Stromstärken geeignet und 
außerdem die mit dem schlechtesten Preis-/Leistungs-Verhältnis.

Für Modellbau Servos empfehle ich dringend mindestens 4-5 Rundzellen in 
Größe AA.

[Stefan F. (Gast)]

> DDRC = 0b1110111;
> soll den PC3 Port als Input Port

Estmal sind standardmäßig alle I/O Pins als Input konfiguriert. Was du 
hier in Wirklichkeit machst ist, alle Pins außer PC3 als Ausgang zu 
konfigurieren.

Wenn du nur dieses eine Bit auf LOW setzen willst, dann so:

DDRC &= ~(1<<PC3)

Der Vollständigkeit halber: Wenn du z.B. das Bit für PC2 auf HIGH setzen 
willst, dann so:

DDRC |= (1<<PC2)

Anstelle von PC3 und PC2 kannst du auch einfach 3 und 2 schreiben.

[Stefan F. (Gast)]

Christian G. schrieb:
> Kann das der denn auch der Grund für
> diese irrationalen, aber reproduzierbaren Servobewegungen sein.

Wie ich bereits schrieb:

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Dadurch wird die interne Spannungsversorgung
> instabil, was beliebige Fehlfunktionen auslösen kann.

[Stefan F. (Gast)]

Stefan ⛄ F. schrieb:
> Anstelle von PC3 und PC2 kannst du auch einfach 3 und 2 schreiben.

Oder auch DDB3 und DDB2. Spielt keine Rolle, denn diese Konstanten haben 
alle den Wert 3 bzw. 2.