Falsche Daten auf LCD

[R. S. (relaxed)]

Hallo miteinander,


ich bin relativ neu in der Mikrocontroller-Programmierung. Ich habe mit 
Arduino angefangen und bin mittlerweile mit normaler C-Programmierung am 
experimentieren.

Nun habe ich ein kleines Problem. Zwar habe einen Testaufbau mit einem 
Atmega 328p, einem Drehgeber, einem LCD, ein paar Tastern und LEDs.

Auf dem LCD lasse ich die Zustände der LEDs, die Position des Drehgebers 
und einen Sekundenzähler anzeigen.

Ab und zu habe ich das Problem, dass es mir die Position des Drehgebers 
an einer anderen Position auf dem LCD nochmals anzeigt.

Ich habe das Gefühl, dass der Befehl zum ausgeben des Drehgeberwertes 
vom Drehgeberinterrupt gestört wird und so der Fehler entsteht. Jedoch 
weiss ich nicht wie man dies anders lösen könnte.

Ich benutze übrigens die LCD Library von Peter Fleury.


Ich weiss, dass die Programmierung ziemlich lausig ist, ich bin noch 
Anfänger und hatte nie eine richtige Einführung zum Thema.
Gewisse Dinge wurden weggelassen wie z.B. debouncing der Taster und des 
Drehgebers(Hardwaremässig gelöst) und die Drehgeberauswertung ist auch 
ziemlich schlecht.



Danke und Gruss
Robin




Hier noch das Programm:

#define F_CPU 16000000


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


#include "lcd.h"


char Buffer[10];

int encoderpos = 50;
int encoderpos_last = 0;
int n = 0;

int extraTime = 0;


int counter = 101;
int sek = 0;


int encoder_flag = 0;
int timer_flag = 0;


#define encoderA  (PINC & 1<<PC4)
#define encoderB  (PIND & 1<<PD5) 

int encoderA_state = 0;
int encoderB_state = 0;
int encoderA_state_last = 0;

    




int main() {
  
  lcd_init(LCD_DISP_ON);
  lcd_clrscr();
  
  
  DDRB |= 0b00000001;          
  DDRD |= 0b00001100;

  TCCR0A = (1 << WGM01);
  OCR0A = 156;
  TIMSK0 = (1 << OCIE0A);
  
  sei();
  
  TCCR0B = (1 << CS02) | (1 << CS00);
  
  
  init_encoder();
  
  
  
  
    while (1) {
      
      

      check_buttons();
      
      read_encoder();
          
      update_display();
      
      set_outputs();



      
    }//end while(1)
    
    
}//end main()
  
  
  
  ISR (PCINT1_vect)
    {
      
      cli();
      
      encoder_flag = 1;
      
      sei();
      
    }
    
  ISR (TIMER0_COMPA_vect)
    {
      
      cli();
      
      timer_flag = 1;
      
      sei();
      
    }
    
  
  void init_encoder()
    {
      
      PCICR = (1<<PCIE1);
      PCMSK1 = (1<<PCINT12);
      
      sei();
      
    }
  
  
  
  void check_buttons()
  {
    
         if (PIND & (1<<PD1))
         {
           
           PORTD ^= (1<<PD2);
           _delay_ms(200);
           
           
           lcd_home();
           
           if (PIND & (1<<PD2))
           {
             lcd_puts("                    ");
             lcd_home();
             lcd_puts("Gruene LED:      ein");
           }
           
           else {
             
             lcd_puts("                    ");
             lcd_home();
             lcd_puts("Gruene LED:      aus");

           }
           
           
         }
         
         
         else if (PIND & (1<<PD6))
         {
           
           PORTD ^= (1<<PD3);
           _delay_ms(200);
           
           lcd_gotoxy(0,1);
           
           if (PIND & (1<<PD3))
           {
             lcd_puts("                    ");
             lcd_gotoxy(0,1);
             
             lcd_puts("Rote   LED:      ein");

           }
           
           else {
             
             lcd_puts("                    ");
             lcd_gotoxy(0,1);
             lcd_puts("Rote   LED:      aus");
             
           }
           
         }
         
         else if (PIND & (1<<PD7))
         {
           
           PORTB ^= (1<<PB0);
           _delay_ms(200);
           
           lcd_gotoxy(0,2);
           
           if (PINB & (1<<PB0))
           {
             
             lcd_puts("                    ");
             lcd_gotoxy(0,2);
             lcd_puts("Weisse LED:      ein");
             
           }
           
           else {
             
             lcd_puts("                    ");
             lcd_gotoxy(0,2);
             lcd_puts("Weisse LED:      aus");

           }
           
         }
    
  }
  
  void update_display()
  {
    
    if ((encoderpos_last > 9) && (encoderpos < 10)){
      lcd_gotoxy(0,3);
      lcd_puts("   ");
    }

    if ((encoderpos_last > 99) && (encoderpos < 100)){
      lcd_gotoxy(0,3);
      lcd_puts("  ");
    }
    
    if ((encoderpos_last > 999) && (encoderpos < 1000)){
      lcd_gotoxy(0,3);
      lcd_puts(" ");
    }
    
    
    
    if (encoderpos < 10){

      lcd_gotoxy(3,3);
    }
    
    
    if (encoderpos > 9){
      
      lcd_gotoxy(2,3);
    }
    
    if (encoderpos > 99){
      
      lcd_gotoxy(1,3);
    }
    
    if (encoderpos > 999){
      
      lcd_gotoxy(0,3);
    }
    
    
    itoa(encoderpos, Buffer, 10);
    lcd_puts(Buffer);
    
    encoderpos_last = encoderpos;
    
  }

  void read_encoder()
  {
    
    if (encoder_flag == 1)
    {
      
      
      if (encoderA){
        
        encoderA_state = 1;
      }
      
      else {
        encoderA_state = 0;
      }
      
      
      if (encoderB){
        
        encoderB_state = 1;
      }
      
      else {
        encoderB_state = 0;
      }
      
      
      
      if ((encoderA_state_last == 0) && (encoderA_state == 1)){
        
        if (encoderB_state == 0){
          
          if (encoderpos < 1){
            
            encoderpos = 0;
          }
          
          else {
            
            encoderpos--;
          }
          
        }
        
        else {
          encoderpos++;
          
        }
        
      }
      
      encoderA_state_last = encoderA_state;
      
      encoder_flag = 0;
  }
  }
  
  void set_outputs()
  {
    
          if (timer_flag == 1)
          {
            
            extraTime++;
            
            if (extraTime > (encoderpos))
                {
              
              PORTD ^= (1 << PD2);
              extraTime = 0;
              
            }
            
            sekunden();
            
            timer_flag = 0;
            
          }
    
  }
  
  void sekunden()
  {
    
    if (counter > 100)
    {
      sek++;
      lcd_gotoxy(9,3);
      lcd_puts("Time:");
      lcd_gotoxy(15,3);
      itoa(sek, Buffer, 10);
      lcd_puts(Buffer);
      counter = 0;
    }
    
    else {
      
      counter++;
      
    }
    
  }

[Karl H. (kbuchegg)]

Du behandelst zb negative Zahlen nicht richtig.

Ersetz mal deine komplette UpdateDisplay durch diese hier

void update_display()
{
  char buff[10];

  sprintf( buff, "%4d", encoderpos );
  lcd_gotoxy( 0, 3 );
  lcd_puts( buff );

  encoderpos_last = encoderpos;
}

PS:
Die sei() und cli() in den ISR sind kontrapoduktiv. Die willst du da 
nicht haben. Wobei der anfängliche cli() harmlos ist, denn während eine 
ISR läuft, sind die Interrupts sowieso automatisch gesperrt. Aber der 
sei() kommt zu früh! Allerdings musst du dich auch darum nicht kümmern, 
denn die Interrupts werden bei Beendigung einer ISR automatisch wieder 
freigegeben. Und zwar zum richtigen Zeitpunkt, so dass sich Interrupts 
nicht endlos ineinander schachteln können.

[R. S. (relaxed)]

Karl Heinz Buchegger schrieb:
> Ersetz mal deine komplette UpdateDisplay durch diese hier



Danke für die Hilfe. Habe die Interrupts bereinigt und das 
update_display() ersetzt.

Das mit dem %4d ist sehr hilfreich. Habe mich immer gefragt ob man das 
Problem nicht einfach lösen könnte.


Es funktioniert alles noch wie gewohnt. Jedoch kriege ich ab und zu 
immer noch Zahlen an falschen Stellen. Es scheint ziemlich zufällig zu 
passieren. Manchmal kann ich minutenlang am Drehgeber drehen, ohne ein 
Problem und manchmal passiert es schon beim ersten Dreh.

[Karl H. (kbuchegg)]

> und des Drehgebers(Hardwaremässig gelöst)

was ist darunter zu verstehen?
Dir ist bewusst, dass du mit einer falsch ausgelegten 
Hardware-Entprellung den µC massiv stören kannst? Bis hin zum Absturz 
des µC?

[Mr. X (Gast)]

R. S. schrieb:
> debouncing ... des Drehgebers(Hardwaremässig gelöst)
Was willst du mit Debouncing beim Drehgeber?

Bei Grey-Code, wie er vom Drehgeber generiert wird, hat ein Prellen der 
Kontakte keinen störenden Einfluß auf den Zählerstand. Der Code wurde 
genau für Abtastung von mehrphasigen Zählsignalen entwickelt.

[R. S. (relaxed)]

Karl Heinz Buchegger schrieb:
> was ist darunter zu verstehen?


Ich habe jeweils einen 0.1 uF Keramikkondensator zwischen den Outputs 
und Ground.


Dies funktioniert bis jetzt einwandfrei. Dies aber auch nur, da ich 
einen relativ hochwertigen Alps Drehgeber verwende. Bei einem no-name 
Drehgeber hatte ich mit meinem Code grosse Schwierigkeiten.

Ich habe diesen Code verwendet, da ich mit den anderen gefundenen 
Beispielen nichts habe anfangen können. Dies liegt daran, dass sie für 
mich zu kompliziert aufgebaut waren und ich den Code nicht verstanden 
habe.

Ich werde mich nochmal damit auseinander setzten müssen.


Meinst du das LCD Problem kann da her kommen?

[Frank M. (ukw) (Moderator)]

Die beiden in den ISR gesetzten Variablen müssen als volatile definiert 
werden, also

volatile int encoder_flag = 0;
volatile int timer_flag = 0;

Warum verschwendest Du für zwei simple Flags einen ganzen int? uint8_t 
wäre angebrachter, damit das Rücksetzen der beiden Flags auch atomar 
passieren kann - außerhalb einer ISR schon sinnvoll.

Also:

volatile uint8_t encoder_flag = 0;
volatile uint8_t timer_flag = 0;

Weiterhin solltest Du prüfen, ob weitere Variablen nicht zumindest als 
unsigned erklärt werden könnten.

[Karl H. (kbuchegg)]

R. S. schrieb:
> Karl Heinz Buchegger schrieb:
>> was ist darunter zu verstehen?
>
>
> Ich habe jeweils einen 0.1 uF Keramikkondensator zwischen den Outputs
> und Ground.

Jau. Das hatte Pollin auch.
Mit dem Effekt, dass deren Boards auch immer abgestürzt und seltsame 
Sachen gemacht haben.

Jedesmal, wenn du den Taster schliesst, erzeugt dein Kondensator einen 
kleinen Kurzschluss, wenn er geladen wird.

[R. S. (relaxed)]

Frank M. schrieb:
> Die beiden in den ISR gesetzten Variablen müssen als volatile definiert
> werden

Danke für den Tipp.

Den Integer volatile zu deklarieren ist vor allem dann wichtig wenn der 
Compiler den Code optimiert, oder? Bei einer Debug Version sollte dies 
jedoch keinen Einfluss haben, richtig?


Karl Heinz Buchegger schrieb:
> Jedesmal, wenn du den Taster schliesst, erzeugt dein Kondensator einen
> kleinen Kurzschluss, wenn er geladen wird.

So weit ich informiert bin, besteht die Gefahr hauptsächlich darin, dass 
wenn der Drehgeber zwischen zwei Pinstates alterniert, das Programm 
ständig Interrupts ausführt und so die anderen Funktionen blockiert.

Die Kondensatoren werden ja durch die Pull-up Widerstände geladen. 
Kannst du bitte noch genauer erläutern, was das für einen Einfluss auf 
die Stabilität haben könnte?

[Karl H. (kbuchegg)]

R. S. schrieb:

> Die Kondensatoren werden ja durch die Pull-up Widerstände geladen.
Wo kommen da jetzt auf einmal Pull-up Widerstände her?

Dann eben bei dir anders rum. Wird der Taster betätigt, dann schliesst 
er den Kondensator kurz. Auch nicht gut.

> Kannst du bitte noch genauer erläutern, was das für einen Einfluss auf
> die Stabilität haben könnte?

Kurzschlüsse sind nie gut, egal wie kurz sie sind. Sie verursachen 
zumindest Spikes auf der Versorgungsspannung, die wiederrum das 
restliche System gefährden können.

Such im Forum nach der MOdifikation des Pollin Boards. Normalerweise 
steht da dann die Erklärung dabei (oder es gibt einen Link darauf)

[Frank M. (ukw) (Moderator)]

R. S. schrieb:
> Den Integer volatile zu deklarieren ist vor allem dann wichtig wenn der
> Compiler den Code optimiert, oder? Bei einer Debug Version sollte dies
> jedoch keinen Einfluss haben, richtig?

Für mich ist diese Regel unabhängig vom Optimierungsgrad des Compilers. 
Ich machs einfach grundsätzlich, um mich an die Regel zu halten. Diese 
heisst: Wird eine globale Variable in einer ISR und außerhalb einer ISR 
benutzt, muss die Variable als volatile deklariert werden.

Und ich würde niemals den Optimierer ausschalten, weil ich evtl. mit 
Optimierer ein Laufzeitproblem mit meinem Programm sehe. Damit verstecke 
ich nur meine eigenen Programmierfehler.

Ausserdem: Im Gegensatz zu vielen anderen Compilern kann man beim gcc 
den Debug-Mode unabhängig vom Optimierungsgrad wählen. D.h. wenn ich ein 
Programm mit Debug-Mode übersetze, habe ich deswegen noch lange nicht 
den Optimierer abgeschaltet.

[R. S. (relaxed)]

Karl Heinz Buchegger schrieb:
> Wo kommen da jetzt auf einmal Pull-up Widerstände her?


Mein Drehgeber ist wie folgt angeschlossen:

http://www.gammon.com.au/images/Rotary_Encoder_Schematic.png


Jedoch hab ich von A zu VCC und von B zu VCC 10k Pull-ups damit die 
μC-Eingänge nicht in der Luft hängen.