Avr

Часть 1. Часть 2.

В догонку к тем постам, нарисовал на скорую руку для своего проекта небольшую плату 16х20мм.

Схема и плата в виде открытых исходников доступны на: https://easyeda.com/NStorm/autolight-board

Можно заказать за $2.14 с доставкой 4 платы на PCBs.io, но на EasyEDA можно экспортнуть в гербер и заказать где вам угодно.

Всё описание есть по ссылке, включая список компонентов. U3 и U4 - взаимозаменяемые LDO. Т.е. впаивать надо только один из них. В основном плата расчитана на установку XC6206P302MR на место U3. Т.к. у меня есть в наличии MCP1810T, то предусмотрел место и под них в кач-ве U4.

Плату рисовал на скорую руку и в EasyEDA, поэтому кое что тут самому не нравится. Но для такой простой штуки должно всё быть нормально.

Продолжение 1ой части.

Ссылку на прошивку уже давал, повторю: https://github.com/N-Storm/autolight

В README.md описание есть, код более-менее прокомментировал. Но всё ес-но на английском.

В разделе Releases лежат скомпилированные прошивки с настройками по-умолчанию.

Прошивка написана под ATTiny10, который вписывается в эту задачу. В общем-то никаких особых сложностей, чтобы адаптировать прошивку под другой AVR нет. Кроме GPIO (ногодрыга) используется только прерывание INT0, Watchdog для сброса МК при ошибке, да и вроде всё.

Все настройки работы датчика и порогов срабатывания задаются жестко в прошивке. Все настройки в общем-то в файле autolight.h. Разберу их:

#define PROX_TH 30 - это порог срабатывания датчика приближения. В условных попугаях, потому что зависит от настроек ниже. Больше - ближе. При текущих настройках полностью прикрытый датчик вплотную пальцем выдает тут 1023. При снижении дальности ниже этого значения, считается сработало открытие. Выше - закрытие.

#define LIGHT_TH 100 - это порог срабатывания датчика освещения. Опять же в условных попугаях, да еще я использую жесткое округление при расчете. Потому что ДШ датчика приводит сложную формулу с делениями на дробные числа, это для тиньки 10 будет слишком много. Больше - ярче.

#define DELAY 600 - задержка в мс между проверками на уровень освещения и закрытие в рабочем состоянии (т.е. когда подсветка горит). Для экономии батарейки не слишком часто считаем, 600 мс реакция на такое событие для человеческого глаза вполне норм.

// #define RECHECK_AL - если раскомментировать эту строчку, слегка поменяется поведение прошивки. В рабочем состоянии помимо проверки на закрытие, будет также выполнятся проверка на изменение освещенности. Т.е. если подсветка работает, но вдруг включили свет в комнате, тогда подсветка выключится.

#define WTIME_DEFAULT 0xB6 - время ожидания между проверками расстояния датчиком в автономном режиме. Значение из ДШ и соответствует 202 мс между проверками. Потребление тока при этом будет копеечное. Порядка 66 мкА в среднем. Т.е. датчик раз в 202 мс "выстреливает" пульсами из ИК-светодиода и проверяет расстояние.

#define PPULSE_DEFAULT 4 - соб-но количество пульсов 4.

#define PERS_CON 0b00110000 - это то, о чем я говорил в прошлой части, настройка PERS. В ДШ даны значения, в данном случае это 3 раза подряд (202 мс * 3 + время на обработку) значение дальности должно быть ниже PROX_TH. Соб-но поэтому 3 и поставил, потому что 202 * 3 = 606, примерно тот же 600 мс отклик, как и на закрытие.

#define ATIME_DEFAULT 0xED, #define PTIME_DEFAULT 0xFF - время на обработку АЦП значений, тут взяты рекомендованные из ДШ на датчик.

Дальше всё уже идут определения констант адресов регистров датчика, битов и т.д.

I2C в Attiny10 нет аппаратного, используется софтовая либа, которую я чуть допилил. В i2csoft.h можно поменять пины SDA и SCL.

В autolight.c основная логика работы. Первым делом из main() вызывается функция init(), где мы вырубаем Watchdog и устанавливаем параметры МК. Включаем тактирование от внутреннего источника и ставим предделитель, чтобы получить итоговую тактовую частоту 250 кГц. Да, нам этого с головой тут, зато тайминги I2C можно делать просто одной инструкцией NOP.

Дальше вырубается не используемая аналоговая периферия для снижения потребления.  Ну и соб-но настраивается прерывание INT0.

После init() "инициализируется" I2C через SoftI2CInit() и через функцию apds_init() отправляем в датчик все описанные ранее настройки из .h. В случае ошибки тут и любой ошибки на I2C дальше, вызывается функция reset(), которая через Watchdog сбрасывает МК через 15 мс. Т.е. если связь с датчиком пропадет (отвалится линия или еще что), МК будет пытаться перезагружаться.

Ну а дальше соб-но реализован некий конечный автомат, который соб-но переключаясь между состояниями проверяет различные значения на датчике и соб-но реализует тот функционал, который предназначался для конструкции.

Я думаю он должен быть достаточно понятен, для человека более-менее понимающего в программировании для МК. Но если есть какие-то вопросы - отвечу в комментариях.

Прошивка и девайс относительно простые вышли, хоть прошивка и занимает почти весь 1Кб флэша этой тиньки. Но работает вполне годно. Я думаю в ближайшее время нарисавать плату под это дело и сделать уже не на макетке, но это уже детали.

Пост не совсем про Arduino, но про домашнюю поделку на микроконтроллере AVR. Об "умной" подсветке, которая включается только при открытии ящика и когда кругом темно.

Захотел я сделать в шкафу, да выдвижных ящиках комода себе подсветку. С утра собираюсь, в комнате темно, жена спит, дочь спит. Подсвечивать телефоном, чтобы найти шмотки задолбало. Тянуть провода для питания тоже не хотелось, надо было что-то на аккуме.
Взял LED модуль готовый. На Али такие COB LED называются, очень много разных вариантов, взял такой (83 рубля):

Взял повышающий DC-DC преобразователь на MT3608 ($0.40):

И из загашников у себя кнопку фиксируемую и акк Li-Ion на 500мАч. Всё прекрасно заработало и за пару месяцев редких включений акк просел чуть ниже половины заряда.
А дальше соб-но захотелось придать этому ума, чтобы не клацать кнопкой самому. Можно просто поставить геркон и свет будет включаться при открытии шкафа/выдвигании ящика. Но не охота, чтобы он включался, когда в комнате горит основной свет - батарею тратить почем зря. Поэтому берем датчик освещенности и расстояния (Proxmity & Ambient Light Sensor), такие, как стоят в телефонах. Недорогие и доступные на Али модули на базе APDS-9930, вот такие (60 рублей):

Датчик цифровой, работает по I2C. На датчике ИК-светодиод и 2 фотодиода - один измеряет ИК диапазон, другой ИК + видимый спектр света. С помощью них датчик умеет измерять расстояние до объекта, посылая ИК импульсы и замеряя их отражение. И уровень освещенности фотодиодами (вычитаем из общей освещенности вместе с ИК отдельные показания ИК фотодиода). Далее расстояние - PS (proximity sensor), освещенность - ALS (ambient light sensor).
И приятная штука - прерывания. Датчик можно настроить так, чтобы при выходе определенных параметров PS или ALS выше или ниже заданного нами значения он "дернет ножкой" INT. Тем самым МК настроив датчик может уйти в сон (режим пониженного энергопотребления). плюс есть настройка PERS, которая отвечает за то, сколько раз подряд считанное значение должно выйти за границы заданных значений, чтобы сработало прерывание, чтобы исключить ложные срабатывания.
На модуле есть сам датчик и минимальная обвязка для него, включая конденсатор для ИК-светодиода и подтяжки линий.
Беру из загашников мелкие букашки - контроллеры ATTiny10 (фото из инета):

Я покупал их под всякие мелкие задачи в довесок с заказом на DigiKey, но они есть и на Али. Я брал по $0.31 за штучку.
Контроллер может питаться от батарейки напрямую, но для APDS-9930 нужна напруга не выше 3.6В, поэтому берем стаб LDO на 2.7-3.3В. Я взял TPS78330, но можно что проще и дешевле достать, вроде XC6206P302MR. Контроллер и сенсор запитываем от LDO. LED модуль по прежнему от DC-DC модуля. Чтобы иметь возможность выключать свет, в разрыв входного минуса модуля ставим N-канальный MOSFET. Я взял IRLML6244TRPBF (пачка 100 шт на Али около $1). Минусовой выход DC-DC ес-но соединяется только с LED модулем, он общий с входным, мы его будем размыкать. Короче примерно такая схема:

На схеме U3 - LDO MCP1810T стоит, это я задел на плату поставил.
Далее я написал прошивку для ATTiny10, которая это всё контролирует: https://github.com/N-Storm/autolight

О прошивке напишу в следующей части, много для одного поста. Там была отдельная возня.
Собрал это всё кое-как по-уродски на макетке:

Для габаритов - это все влезает в пачку тонких сигарет. Потом хочу сделать нормальную плату, и тогда всё это вместе будет занимать где-то спичечный коробок.

Всё работает. Датчик отрабатывает как положено. При запуске он инициализирует сенсор и ждет. Сенсор заводится проверять расстояние каждые 202 мс. Как только расстояние увеличивается выше порога (3 раза подряд через PERS, чтобы не было ложных срабатываний) - значит дверца открыта. Проверяем уровень внешнего освещения. Если оно ниже порога - подаем высокий уровень уровень на PB3 (затвор мосфета), тем самым включая подсветку. Как только расстояние до препятствия сенсора опять станет ниже порога - значит дверца закрыта, свет выключается и снова МК уходит в сон, "заведя" датчик опять выстрелить прерыванием когда снова откроется дверца.

Есть один нюанс. МК всего 6 ног имеет, 2 из которых - питание, 2 мы используем под I2C, 1 под прерывание и еще 1 нужна для управления подсветкой. Т.е. задействованы все, включая ножку сброса. После прошивки FUSE битов, обычным образом прошить МК нельзя будет, т.к. сброс отключен. Но можно просто подать +12В на ножку RESET (не подключая это дело к программатору ес-но!) и он снова войдет в режим программирования.

Всё это было оттестировано и работает. О прошивке расскажу в следующей части, постараюсь сегодня, но попозже.