_AVR STK500, Pull-Up bei Ein-/Ausgängen

[__Son´s B. (bersison)]

Hallo zusammen,
ich nutze die AVR STK500-Versuchsplatiene.

Hier reagieren die Ein- und Ausgangs-Ports reziprok zu den tatsächlichen 
Ansteuerungen, durch Pull-Up am Eingang und Transistor-Stufe am Ausgang.

Ich finde das in der Praxis (als Anfänger) sehr verwirrend!

Kann man das STK500 umstellen?
Muss ich eine externe "Controller-Leiterplatte" für den 10-pol Eingangs- 
und 10-pol Ausgangsport bauen, um einfacher und somit Fehlerfreier 
arbeiten zu können?

Ich freue mich über Stimmen aus der Praxis!

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

__Son´s Bersi__ schrieb:

> Hier reagieren die Ein- und Ausgangs-Ports reziprok zu den tatsächlichen
> Ansteuerungen, durch Pull-Up am Eingang und Transistor-Stufe am Ausgang.

Gewöhn' dich dran, das ist gängige Praxis.  Erstens haben die
Eingangspins auch eingebaute Pullups, weshalb man externe Taster
gern nach Masse verschaltet.  Zweitens gab und gibt es viele
Mikrocontroller, deren "unterer" (n-Kanal-)Transistor in der
Ausgangsstufe deutlich stromergiebiger ist als der "obere"
(p-Kanal).  Das ist physikalisch bedingt, ein p-Kanal-Transistor
gleicher Stromergiebigkeit ist deutlich größer als der vergleichbare
n-Kanal-Typ.

(Außerdem gab's dann noch die 8051, die gleich mal ausschließlich
n-Kanal-Transistoren hatten und Pullups für die "obere Hälfte".)

> Kann man das STK500 umstellen?

Nein.

> Muss ich eine externe "Controller-Leiterplatte" für den 10-pol Eingangs-
> und 10-pol Ausgangsport bauen, um einfacher und somit Fehlerfreier
> arbeiten zu können?

Nein, musst du nicht.  Du musst dich lediglich dran gewöhnen, dass
man in der Ausgabe eine Negation (~ in C) voranstellt und in der
Eingabe auf "low" abfragt.  Software ist da anpassungsfähig. ;-)

[__Son´s B. (bersison)]

Jörg Wunsch schrieb:
> Du musst dich lediglich dran gewöhnen

Ich arbeite ausschließlich mit ATmega und ATtiny, Programmiere in C
und baue gerne sehr kleine Schaltungen ohne Pull-Up auf.

Daher muss ich nach der Prüfung mit dem STK500, in der Programmierung 
die PORTs dauernd umstellen.
Bsp: zum Test via STK500> PORTA=0b11110000 danach auf PORTA0b00001111 
umstellen.
Hier sind irgend wann Fehler "vorprogrammiert"!

[Präprozessor (Gast)]

Das kann man so machen

// z.B. in main.h

#define STK500

// im Programm z.B. main.c

#ifdef STK500
  PORTA = 0b11110000;
#else
  PORTA = 0b00001111;
#endif

[Jörg W. (dl8dtl) (Moderator)]

__Son´s Bersi__ schrieb:

> Ich arbeite ausschließlich mit ATmega und ATtiny, Programmiere in C
> und baue gerne sehr kleine Schaltungen ohne Pull-Up auf.

Dann schließt du externe Pull-down-Widerstände an die Eingänge, um
die Taster auf Vcc legen zu können?  Was für eine Verschwendung ...

> Daher muss ich nach der Prüfung mit dem STK500, in der Programmierung
> die PORTs dauernd umstellen.

Kann man mit einem #ifdef machen.

> Bsp: zum Test via STK500> PORTA=0b11110000 danach auf PORTA0b00001111
> umstellen.

Dafür gibt's den Operator ~.  Versteckt man in einem Makro.  Ist
gewissermaßen der Anfang zu einem HAL (hardware abstraction layer).

Man könnte natürlich auch die eigenen Schaltungen so bauen, dass die
Ausgänge low-aktiv sind ...  Auch bei AVRs gibt es durchaus Exemplare
mit unterschiedlichen Stromergiebigkeiten zwischen p- und n-Kanal-
Treibern.

[Karl H. (kbuchegg)]

__Son´s Bersi__ schrieb:
> Jörg Wunsch schrieb:
>> Du musst dich lediglich dran gewöhnen
>
> Ich arbeite ausschließlich mit ATmega und ATtiny, Programmiere in C
> und baue gerne sehr kleine Schaltungen ohne Pull-Up auf.

Das ist doch dann erst recht ein Grund, die im AVR verbauten 
Pullup-Widerstände zu benutzen! Noch kleiner als eine im IC eingebaute 
Komponente zu benutzen geht ja gar nicht mehr.

Auf die Art können Taster direkt an den µC-Pin angeschlossen werden, 
OHNE dass es zu einer Fehlfunktion wegen offenem Pin bei nicht 
gedrücktem Taster kommt. Und der Preis dafür, dass sich die 
Programmlogik dadurch scheinbar umdreht ... nach deinem 5-ten Programm 
merkst du das gar nicht mehr.

> Daher muss ich nach der Prüfung mit dem STK500, in der Programmierung
> die PORTs dauernd umstellen.

Aber geh.
Da macht man sich ein paar Makros und die Sache ist gegessen.
Kommt dann auch der Programmqualität zu gute.

[Georg G. (df2au)]

Jörg Wunsch schrieb:
> (Außerdem gab's dann noch die 8051, die gleich mal ausschließlich
> n-Kanal-Transistoren hatten und Pullups für die "obere Hälfte".)

Fast richtig. Port 0 hat einen echten "Gegentakt" Ausgang, die anderen 
Ports schalten für 2 Taktperioden einen niederohmigen Pull-Up ein und 
haben dann stationär einen hochohmigen (einige Kiloohm) Pull-Up.

[__Son´s B. (bersison)]

DANKE, für die zahlreichen Tips!

Mal sehen ob ich mich im laufe der Zeit daran gewöhnen kann. ZZ. ist es 
noch ein dauerndes umständliches Umdenken.

[Karl H. (kbuchegg)]

__Son´s Bersi__ schrieb:
> DANKE, für die zahlreichen Tips!
>
> Mal sehen ob ich mich im laufe der Zeit daran gewöhnen kann. ZZ. ist es
> noch ein dauerndes umständliches Umdenken.

#define LED_ON(Port,Pin)     (Port) |= (1<<(Pin))
#define LED_OFF(Port,Pin)    (Port) &= ~(1<<(Pin))

#define SWITCH_PRESSED(Port,Pin)   !((Port) & (1<<Pin))


#define LED_PORT      PORTB
#define LED_DDR       DDRB
#define ERROR_LED     PB2
#define READY_LED     PB5

#define SWITCH_PORT   PORTB
#define SWITCH_PIN    PINB
#define SWITCH_DDR    DDRB
#define UP_SWITCH     PB4
#define DOWN_SWITCH   PB0


int main()
{
  // Die Ports für die LED auf Ausgang schalten
  LED_DDR |= (1<<ERROR_LED) | (1<<READY_LED);
  
  // Die Ports für die Taster auf Eingang schalten und Pullup ein
  SWITCH_DDR &= ~((1<<UP_SWITCH) | (1<<DOWN_SWITCH));
  SWITCH_PORT |= (1<<UP_SWITCH) | (1<<DOWN_SWITCH);

  LED_ON( LED_PORT, READY_LED );
  LED_OFF( LED_PORT, ERROR_LED );

  while( 1 ) {

    if( SWITCH_PRESSED( SWITCH_PIN, UP_SWITCH ) ) {
      LED_ON( LED_PORT, READY_LED );
      LED_OFF( LED_PORT, ERROR_LED );
    }

    if( SWITCH_PRESSED( SWITCH_PIN, DOWN_SWITCH ) ) {
      LED_OFF( LED_PORT, READY_LED );
      LED_ON( LED_PORT, ERROR_LED );
    }
  }
}

Sieh dir mal den wichtigsten Teil des Programmes an - die Hauptschleife 
in main(). Das liest sich fast wie ein kompletter englischer Satz! Da 
brauch ich nichts überlegen und mir um 0 oder 1 Bits den Kopf zu 
zerbrechen. Wenn da steht LED_OFF, dann ist das eindeutig: die LED wird 
ausgeschaltet. Welche LED? Auch das steht dort: ERROR_LED - die LED die 
dem Benutzer eine Fehlersituation anzeigt.

Was da drann ist jetzt umständlich?

Ja, die Makros muss man sich erst mal zurecht legen und das muss man mal 
machen. Aber wenn es gemacht ist, dann wird der eigentlich wichtige 
Teil, nämlich die Programmierung in der Hauptschleife zu einem 
Kinderspiel. Da ist dann nichts mehr umständlich oder schwer zu 
verstehen. Wenn da steht SWITCH_PRESSED dann ist das eindeutig! Wenn 
"die Taste gedrückt ist". Steht doch genau so an der relevanten Stelle 
im Quelltext. Was muss ich da groß überlegen, was hier wohl passieren 
bzw. abgefragt werden könnte und ob das bedeutet, dass die Taste gelöst 
oder gedrückt ist?
Und ich hätte noch weiter gehen können und das ganze noch einfacher zu 
lesen (und zu SCHREIBEN, das sollte man nicht unterschätzen!) machen 
können, indem ich noch mehr Details aus dem Blickfeld der Hauptschleife 
'rausoperiere'.

Und das beste am ganzen: Wenn ich beim Platinenfertigen drauf komme, 
dass es layouttechnisch doch besser wäre, denn die beiden Taster 
nebeneinander am Port angeschlossen werden, dann ändere ich einfach ...

#define UP_SWITCH     PB4

... um in ...

#define UP_SWITCH     PB1

... und um die Verteilung dieser Änderung an die relevanten Stellen im 
Code kümmert sich der Compiler/Präprozessor.


C gibt dir alles in die Hand, damit du deine Programme einfach lesbar 
machen kannst. Du musst es nur benutzen! Und das wiederrum liegt in 
deiner Hand. Mach nicht die Programmiersprache oder die Hardware dafür 
verantwortlich, dass du von den Möglichkeiten deiner Programmiersprache 
nur 20% kennst und benutzt, weil du sie nie richtig gelernt hast.

[__Son´s B. (bersison)]

Interessante Variante! DANKE