Занимательная микроэлектроника

В начале программы мы устанавливаем Timer 1 в PWM-режим и задаем ему переключающий режим по выходу ОС1А такой, чтобы там устанавливался низкий уровень, а также запускаем его с входной частотой, равной тактовой. Прерываний от Timer 1 никаких не требуется, он будет работать непрерывно, пока мы его не выключим. Управление битрейтом мы будем осуществлять по прерыванию переполнения Timer0. Если каждый раз в него записывать некоторое число, то можно регулировать частоту таких прерываний. Включим его с частотой на входе, равной 1/64 тактовой (последняя должна быть равна 16 МГц), тогда минимальная частота на выходе будет равна 976 Гц (976,5625 Гц = 16 МГц/64/256). Мы же здесь хотим частоту как можно ближе к 4 кГц (не следует окончательно портить звук еще и изменением битрейта), поэтому мы будем записывать каждый раз в таймер число 193, и он будет считать от 193 до 255, т. е. отсчитывать 62 такта, тогда прерывание будет происходить с частотой почти ровно 4 кГц. Меняя эти параметры (указанное число и частоту на входе Timer 0), можно устанавливать другой битрейт, ограниченный в данном случае скоростью чтения из памяти по интерфейсу I²С (при максимальной частоте шины 400 кГц эта скорость составит около 9 кбайт/с). При более скоростной памяти битрейт будет ограничен в принципе лишь скоростью работы таймера в PWM-режиме (32 кГц), но при воспроизведении такого звука могут возникнуть сложности из-за искажений. Более глубоко в этот вопрос влезать здесь нет смысла.

В процедуре прерывания мы загружаем очередной байт в Timer 1 и будем устанавливать некий флаг (bsampie в регистре флагов), а в основной программе заведем непрерывный цикл, в котором, если этот флаг установлен, производится чтение из памяти следующего байта.

В этой программе число воспроизводимых байтов ограничено 65 536 (64 кбайт), т. к. для упрощения мы считаем их в 16-разрядном регистре х, но при необходимости несложно добавить еще один регистр счетчика адреса и задействовать большую емкость памяти (правда, для длинных клипов придется переходить на другие типы интерфейса, см. главу 16). В листинге 19.1 указаны теоретические начальный адрес (ADrWord) и объем записи (Nbytes), которые нужно для вашей задачи заменить на конкретные числа. Кроме того, по окончании звукового фрагмента программа просто остановится. Несложно сделать так, например, чтобы она «закольцевалась»: для этого вместо выключения таймера просто заново занесите значение Nbytes в регистры XH и XL. В общем, приспосабливайте программу для ваших нужд, как можете.

И еще несколько слов о том, откуда берутся исходные звуковые сэмплы. Для этого нужно записать в компьютере звук (моно!) в формате WAV, и обработать его в любом звуковом редакторе, который позволяет регулировать битрейт и глубину оцифровки (например, Sound Forge). Исходным материалом может быть как ваш собственный голос, записанный через микрофон, так и готовый звуковой клип. Формат WAV — чистый оцифрованный звук, и его можно напрямую перекачивать в нашу память. Проще всего для этого воспользоваться каким-нибудь универсальным программатором, но несложно модифицировать данную программу так, чтобы МК сам мог записывать клипы из компьютера через UART. Все необходимые сведения для создания такой программы в этой книге есть.

Аналоговая индикация

Аналоговая индикация может быть во многих случаях более естественным методом для создания человеко-машинных интерфейсов, чем цифровая. Как я уже указывал в главе 10, большинство показывающих приборов на пультах управления сложными системами имеют стрелочные или шкальные индикаторы, т. к. точное значение некоего параметра человека интересует не так уж часто. Это касается даже часов: модели со стрелками не есть просто дань стилю «ретро», в некоторых ситуациях (например, когда вы кого-то ждете), они удобнее, чем с цифровым индикатором. Все определяется задачей: от медицинского термометра мы ждем точного значения температуры, от датчика температуры двигателя — лишь оценки относительно некоего порога. Вот когда нужна такая оценка, аналоговый индикатор окажется лучше цифрового.

Существуют готовые микросхемы для управления шкальными индикаторами. Они представляют собой специализированные дешифраторы. Например, К155ИД11[18] при подключении 8 светодиодов, расположенных в ряд, формирует светящийся столбик, высота которого соответствует трехразрядному входному двоичному коду. Для каскадного включения таких микросхем предусмотрены дополнительные входы и выходы (разрешения и переноса), потому с их помощью можно создавать и более длинные шкалы. На практике для большинства применений достаточно 16 градаций.