AD-Referenz in Bascom umschalten

Hexfile disassemblieren, eigene AD-Funktion

Im Mega32 ist jede Menge Platz für neue Ideen. So könnte man z.B. ganz spezielle Messprogramme in Bascom entwickeln. In diesem Zusammenhang habe ich nach einer Möglichkeit gesucht, die Referenz des AD-Wandlers im laufenden Betrieb umzuschalten. Dazu muss der Ref-Anschluss des Controllers frei bleiben. Nur ein 100-nF-Kondensator gegen Masse ist zu empfehlen. Das Umschalten per Software ist anscheinend nicht so einfach wie man denken könnte. Der erste Versuch ging etwa so, womit auf die interne Referenz von 2,56 V umgeschaltet werden sollte:

If Einstellung2 then Config Adc = Single , Prescaler = 32 , Reference = Internal

Keine Reaktion. Anscheinend ist die ursprüngliche Config-Anweisung für den Compiler bindend und kann zur Laufzeit nicht mehr korrigiert werden. Wie ging das noch mit dem Umschalten? Das Datenblatt zum Mega32 sagt: Alles steht im Register ADMUX, der Kanal, und auch die verwendete Referenz. Die Einstellungen zur Referenz belegen die oberen beiden Bits: 11 bedeutet interne Referenz, 01 bedeutet AVCC. Also sollte man doch einfach dieses Register verändern können:

If Einstellung2 then Admux = 192

Die Hoffnung war, dass Bascom Admux liest, den gewünschten AD-Kanal in den unteren Bits einfügt und wieder zurückschreibt. Ging aber leider auch nicht. Mit konstanter Boshaftigkeit wurde immer nur die Einstellung aus der ursprünglichen Config-Anweisung genommen. Wie das überhaupt geht, mit dem AD-Wandler, das zeigt ein Assemblerprogramm aus dem Lernpaket Mikrocontroller für den Tiny13:

;ADC3.asm, AD-Wandler mit Referenz 1,1 V

    .include "tn13def.inc"

    .def   A      = r16
    .def   B      = r17
    .def   Delay  = r18
    .def   Count  = r19

    ;Port B
    .equ   TXD    = 1
    .equ   RXD    = 2


        rjmp Anfang
Anfang:
      sbi    ddrb,TXD   ;Datenrichtung TXD
      rcall  AdcInit 
Schleife:
      rcall  RdCOM
      rcall  RdADC 
      rcall  WrCOM
      rjmp   Schleife

AdcInit: 
      ldi   A,3         ;Clock / 4 
      out   ADCSRA,A	
      sbi   ADCSRA,ADEN ;AD einschalten 
      ret

RdADC:
      out   ADMUX,A
      sbi   ADMUX,ADLAR   ;Left adjust
      sbi   ADMUX,REFS0   ;1,1 V Referenz
      sbi   ADCSRA,ADSC   ;Wandlung starten
ADrdy:
      sbic  ADCSRA,ADSC   
      rjmp  ADrdy
      sbi   ADCSRA,ADSC
ADrdyb:
      sbic  ADCSRA,ADSC   
      rjmp  ADrdyb
      in    A,ADCH
      ret

Die spannende Frage ist nun, was läuft da in Bascom anders, und was kann man dagegen tun? Man muss dem Compiler einmal genauer auf die Finger schauen, indem das Ergebnis in Assembler analysiert wird. Das geht mithilfe des AVR Studio 4. Beim Kompilieren soll Bascom ein OBJ-File erzeugen.

Hier ein extra kurzes Basic-Programm, das helfen soll, der Sache auf den Grund zu gehen:

$regfile = "m32def.dat"
Dim Dd As Word
Config Adc = Single , Prescaler = 32 , Reference = Internal
Start Adc

Do
  Dd = Getadc(3)
Loop

Beim Kompilieren erzeugt Bascom neben dem Hexfile und anderen Dateien auch das OBJ-File. Dieses kann man nun in das AVR Studio laden. Es wird automatisch ein AVR-Projekt erstellt und der Simulator gestartet. Vorher wird man noch gefragt, welcher Chip gemeint ist.

Im Simulator kann man dem Programm mit allen möglichen Mitteln auf die Finger schauen. Zum Beispiel mit dem Disassembler.

Hier ist das Ergebnis des Disassemblers. Die entscheidende Stelle ist markiert und zusätzlich kommentiert. Die für die Referenz zuständigen Bits im ADMUX-Register (Adresse 0x07) werden als Konstanten eingefügt, so wie der Compiler sie aus der Config-Anweisung gelesen hat. Zur Laufzeit ist da leider nichts mehr zu ändern.

--- Test2.bas ------------------------------------------------------------------------------------

5:        Config Adc = Single , Prescaler = 32 , Reference = Internal
+0000003D:   E085        LDI       R24,0x05       Load immediate
+0000003E:   B986        OUT       0x06,R24       Out to I/O location
5:        Config Adc = Single , Prescaler = 32 , Reference = Internal
+0000003F:   EC80        LDI       R24,0xC0       Load immediate
+00000040:   B987        OUT       0x07,R24       Out to I/O location
6:        Start Adc
+00000041:   9A37        SBI       0x06,7         Set bit in I/O register
10:       Dd = Getadc(3)
+00000042:   EC83        LDI       R24,0xC3       Load immediate
+00000043:   6C80        ORI       R24,0xC0       Logical OR with immediate    , 1100 000 fest vorgegeben
10:       Dd = Getadc(3)
+00000044:   B987        OUT       0x07,R24       Out to I/O location          , ins ADMUX-Register
+00000045:   940E0056    CALL      0x00000056     Call subroutine
+00000047:   E6A0        LDI       R26,0x60       Load immediate
10:       Dd = Getadc(3)
+00000048:   E0B0        LDI       R27,0x00       Load immediate
+00000049:   938D        ST        X+,R24         Store indirect and postincrement
10:       Dd = Getadc(3)
+0000004A:   939C        ST        X,R25          Store indirect
12:       Loop
+0000004B:   940C0042    JMP       0x00000042     Jump
12:       Loop
+0000004D:   9731        SBIW      R30,0x01       Subtract immediate from word
+0000004E:   F7F1        BRNE      PC-0x01        Branch if not equal
12:       Loop
+0000004F:   9508        RET                      Subroutine return             
+00000050:   9468        SET                      Set T in SREG
12:       Loop
+00000051:   F862        BLD       R6,2           Bit load from T to register
+00000052:   9508        RET                      Subroutine return
12:       Loop
+00000053:   94E8        CLT                      Clear T in SREG
+00000054:   F862        BLD       R6,2           Bit load from T to register
12:       Loop
+00000055:   9508        RET                      Subroutine return
+00000056:   9A36        SBI       0x06,6         Set bit in I/O register
12:       Loop
+00000057:   9936        SBIC      0x06,6         Skip if bit in I/O register cleared
+00000058:   CFFE        RJMP      PC-0x0001      Relative jump
12:       Loop
+00000059:   9A36        SBI       0x06,6         Set bit in I/O register
+0000005A:   9936        SBIC      0x06,6         Skip if bit in I/O register cleared
12:       Loop
+0000005B:   CFFE        RJMP      PC-0x0001      Relative jump
+0000005C:   B184        IN        R24,0x04       In from I/O location
12:       Loop
+0000005D:   B195        IN        R25,0x05       In from I/O location
+0000005E:   9508        RET                      Subroutine return

Das Ergebnis ist klar: Mit den Standard-Befehlen kann man die Referenz nicht umschalten! Also muss eine eigene Funktion her. Das ist gar nicht so schwierig, denn man kann ja einiges abschreiben, z.B. dass Bascom den AD-Wandler gleich zweimal hintereinander startet. Hier ist eine mögliche Lösung, bei der die Referenzeinstellung zusammen mit dem Kanal übergeben wird:

$regfile = "m32def.dat"
$hwstack = 32
$swstack = 64
$framesize = 64

$baud = 19200
$crystal = 11059200
Dim Dd As Word
Dim Ref As Byte

Declare Function Ad(byval C As Byte) As Word


Config Adc = Single , Prescaler = 32 , Reference = Avcc
Start Adc

Ref = 192                                                   'Ref 2,56 V
Do
Dd = Ad(7)
Print Dd

Waitms 500
Loop


Function Ad(byval C As Byte) As Word
 Local Dl As Byte
 Local Dh As Byte
 Local Dd3 As Word
 C = C + Ref
 Admux = C                                                
 Adcsr.6 = 1
 Do
 Loop Until Adcsr.6 = 0
 Adcsr.6 = 1
 Do
 Loop Until Adcsr.6 = 0
 Dl = Adcl
 Dh = Adch
 Dd3 = 256 * Dh
 Dd3 = Dd3 + Dl
 Ad = Dd3
End Function

Elektronik-Labor Projekte AVR