C -旋转编码器溢出防止

Question

我正在为AVR Atmega328p微控制器编写代码。微控制器应该读取编码器并根据编码器的旋转增加或减少r23。不幸的是，在这个时候，输出只会减少，直到它达到0，然后从255开始，无论我转动编码器的方向如何。

我的代码相当简单，基于表查找值，该值结合了编码器的先前状态和当前状态。如果前一个状态和当前状态不能结合起来创建一个有效的回合，则返回一个错误，代码不做任何事情。如果发生了有效的状态更改，则通过r24向r23添加1或-1。

我没有问题让微控制器读取编码器，但我不知道如何防止r23溢出。我的问题是，当我达到255并添加1时，寄存器溢出并变为0。我不想让寄存器归零;我希望它保持在255，直到我旋转编码器在相反的方向。0也有同样的问题。如果寄存器为0，我加上-1，我不希望寄存器转到255，我希望它保持在0，直到我以相反的方向旋转它。

我不介意跳出思维定势。如果您有解决方案或想法，请随时发布。

;**** A P P L I C A T I O N   N O T E  *************************************
;*
;* Title:       
;* Version:     
;* Last updated:    
;* Target:  AVR Dragon  
;*
;*
;* DESCRIPTION
;*
;*.device   ATmega328P @ 1M  clock speed
;* 
;* This is a simple program to test an optical encoder
;***************************************************************************
.include "m328Pdef.inc"
.org 0x0000
    jmp RESET   ;Reset Handle
.org 0x0008
    jmp Interrupt1 ; PCINT1 Handler
enc_states:
.db 0,-1,1,0,1,0,0,-1,-1,0,0,1,0,1,-1,0 
RESET:
;Setup stack pointer
    ldi temp, low(RAMEND)   
    out SPL, temp
    ldi temp, high(RAMEND)
    out SPH, temp
//Set Port B pins to output
    ser     temp            ; Set Register Rd <-- 0xff (output)
    out     DDRB,temp       ; set all PORTB bits as output
//Clear analog input pins and enable pull ups on Pin 0 and 1 (Port C)
    clr     temp
    out     DDRC, temp      ;all pins input
    ldi     temp, (1<<PC1)|(1<<PC0)
    out     PORTC,temp      ;Enable pullups on Pin 0 and 1
//Set Port D pins to output
    ser     temp            ; Set Register Rd <-- 0xff
    out     DDRD,temp       ; set all PORTD bits as output
//Enable encoder pins interrupt sources (Encoder 1)
    ldi     temp, (1<<PCINT9)|(1<<PCINT8)
    sts     PCMSK1, temp
//Enable encoder pins interrupt sources (Encoder 2)
//  ldi     temp, (1<<PCINT11)|(1<<PCINT10)
//  sts     PCMSK1, temp
//Enable pin change interrupts
    ldi     temp, (1<<PCIE1)
    sts     PCICR, temp
//Enable global interrupts
    sei
//Lookup table initial value
    ldi     ZL, 0x00   ;lookup table index and initial state
.def temp   = r16
    clr     r25
    clr     r24
    clr     r23
loop:
    out PORTB, r23
    jmp loop
Interrupt1:
// Push SREG, etc
    in      r25, PORTC  ;encoder value from PORTC
    ldi   ZH, High(enc_states*2)   ; setup Z pointer hi
    ldi   ZL, Low (enc_states*2)   ; setup Z pointer lo
    rol     r22     ;remember previous state and shift left twice
    rol     r22
    cbr     r25, 0xFC  ;clear encoder bits 7:2
    mov     r21,r25
    or      r25, r22   ;combine encoder bits with old bits
    cbr     r25, 0xF0  ;clear bits 7:4 for table lookup
    mov     r22, r25   ;save table lookup value
    mov     ZL, r25    ;load index value into table
    lpm     r24, z      ;get result
    add     r23,r24
// Pop SREG, etc.
    reti

Answer 1

'饱和度'可以很简单地通过利用进位标志来实现，如:

  mov __tmp_reg__, r23
  add __tmp_reg__, r24   ; do the addition
  brcs saturated          ; if the carry flag is set we have an overflow and should discard the result
    mov r23, __tmp_reg__ ; there was no overflow so we store the result
  saturated:          

用上面的代码替换ISR末尾的add r23,r24，你应该没问题。(显然，您可能需要将__tmp_reg__更改为可以用作临时存储的寄存器。)

考虑到r24可能是正的、负的或零，所有的情况都可以通过扩展上述原则来正确处理:

  mov __tmp_reg__, r23
  tst r24 
  breq doreturn  ; if r24 == 0 we have nothing to do and may just return
  brmi subtract  ; if r24 is 'negative' we need to subtract
    add __tmp_reg__, r24  ; if r24 is not negative we just add
    rjmp store            ; and go to where the result may be stored
  subtract:
    neg r24  ; r24 := -r24
    sub __tmp_reg__, r24   ; do the subtraction
  store:
  brcs doreturn          ; if the carry flag is set we have an overflow and should discard the result
    mov r23, __tmp_reg__ ; there was no overflow so we store the result
  doreturn:

仔细看看你的代码，在我看来，当Z指针的计算完成时，它似乎还有另一个"故障":

ldi   ZH, High(enc_states*2)   ; setup Z pointer hi
ldi   ZL, Low (enc_states*2)   ; setup Z pointer lo

和

mov     ZL, r25    ;load index value into table

看起来有问题:Z地址的下半部分被忽略并用索引值覆盖。如果Low (enc_states*2)不恰好是0，这将引起麻烦;您可能需要执行add ZL, r25和adc ZH, __zero_reg__(16位加法)而不是mov ZL, r25。

另一个可能降低程序复杂性的想法:

增量式旋转编码器的输出可以解释为某种同步串行数据:一个输出(例如'A')代表'时钟'信号，而另一个输出('B')代表'数据'信号。

您可以自由选择哪个输出用于哪个信号，以及您选择的哪个"时钟"极性。那么算法就相当简单了:

1. (脱轨和)检测上升(或下降，你选择)转换时钟信号
2. 一旦检测到"时钟"边缘，只需读取"数据"信号的电平-这里不需要去噪
3. 读取的单个'data'位直接指示编码器刚刚在'0'或'1'中迈出一步的方向，一个方向或另一个方向。

在伪代码中，这看起来像:

bit lastClockState;
void readEncoder() {
    bit currentClockState = readClockPin();
    if ( lastClockState == 1 && currentClockState == 0 ) {
        // A (falling) edge was detected...
        // Get the direction of the rotation:
        bit direction = readDataPin();
        if ( direction == 1 ) {
            value++;
        } else {
            value--;
        }
    }
    lastClockState = currentClockState; // Update the lastClockState for the next iteration
}

让这个执行，例如，每10毫秒，你已经有一些简约的"免费"反弹。

(顺便说一下，总结之前许多人学到的教训:不要试图使用一些外部/引脚变化中断来检测由任何机械开关或机械编码器产生的(未脱模的)信号转换。机械元素的弹跳特性将确保永远不会按预期工作)

Answer 2

您只需要为边界情况添加一些测试。我已经很多年没有汇编了，这段代码可能与你的体系结构无关，但它类似于:

    lpm     r24, z      ;get result
    cmp     r23, 0
    je      rot_lo      ; if val is 0
    cmp     r23, 255
    je      rot_hi      ; if val is 255
    jmp     rot_add
rot_lo:
    cmp     r24, 0
    jl      rot_ret     ; don't add if delta less than 0
    jmp     rot_add
rot_hi:
    cmp     r24, 0
    jg      rot_ret     ; don't add if delta greater than 0
    jmp     rot_add     ; (or just fall through here)
rot_add:
    add     r23, r24
rot_ret:
    reti