USB - TTL dönüştürücü ile SoftSPI

Bu uygulama sadece USB – TLL dönüştürücü ile yapılmalıdır. Bilgisayarın seri portu pin gerilimleri +5V’dan farklı olacağı için dikkatli olunmalıdır.

Selamlar.

Heyecanlı bir konu için yine birlikteyiz. Bir kaç gün önce forumları karıştırırken eski bir soruya rastladım. “Seri port üzerinden, mcu kullanmadan led yakabilir miyiz?”

Seri port pinlerinin iki tanesi karşı cihaza haber vermek için kullanılmakta. Yani çıkış yapılabiliyor. Bunlar DTR ve RTS pinleri. İki led kontrol edilebilir. Ya daha fazlasını istiyorsam?

Üstteki resimde görüldüğü üzere sadece üç adet çıkış bulunmakta: Tx, DTR ve RTS.

Bu yöntemi düşününce, ilk aklıma gelen 74HC595 oldu. Donanımsal SPI modülü olmayan mcularda bile çok iyi performansla çalıştığını biliyoruz.

Tabii ki CH347(SPI modülü ile) veya benzeri çipler ile SPI yapmak mümkün. “Ancak herhangi bir USB – TTL dönüştürücü ile bu olacak mı?” deneyeceğiz.

Emin olmak için Python ile basit bir kod yazıp denedim. DRT ve RTS pinleri ile kare dalga üretebiliyoruz. Sinyal çıktıları altta. Biri osiloskop, biri de lojik analizör çıktısı. Yaklaşık 2-4KHz arası değişiyor. Bu hayal kırıklığı oldu. Bu frekansın en az iki katı gerekli normalde.

import serial
import time

#ser = serial.Serial(port = "/dev/ttyACM0", baudrate = 230400, rtscts = True, dsrdtr = True)
ser = serial.Serial(port = "/dev/ttyUSB0", baudrate = 230400, rtscts = True, dsrdtr = True)

try:
    while True:
        #ser.rts = True
        ser.dtr = False
        #time.sleep(1)
        #ser.rts = False
        ser.dtr = True
        #time.sleep(1)
        #ser.setPort

except KeyboardInterrupt:
    ser.close()
    print("\nCtrl-C ile Çıkış Yapıldı.\n")

import serial

import time

#ser = serial.Serial(port = "/dev/ttyACM0", baudrate = 230400, rtscts = True, dsrdtr = True)

ser = serial.Serial(port = "/dev/ttyUSB0", baudrate = 230400, rtscts = True, dsrdtr = True)

try:

while True:

#ser.rts = True

ser.dtr = False

#time.sleep(1)

#ser.rts = False

ser.dtr = True

#time.sleep(1)

#ser.setPort

except KeyboardInterrupt:

ser.close()

print("\nCtrl-C ile Çıkış Yapıldı.\n")

Bu arada; HC595 için bir pine daha ihtiyac var. Tx pini diyeceksiniz. Stop biti bu işe tarar mı acaba? Alttaki resimde stop biti görülmekte, 230400baud. Ancak HC595 için yükselen kenar gerekli. Uygulamada bir transistör ile basitçe bu sinyali tersledim.

Daha önceki projemde kullandığım iki adet HC595 çıkışına matris bağlı sekiz hane 7 segment ekran kartı ile çalışmaya başladım. Şemadaki mcuyu kullanmıyorum. Bu daha önce yaptığım bir çalışmaydı. [Display Uygulaması]

Bir kaç başarısız deneme ardından bir şeyler çıkmaya başladı. Ancak bundan sonrası daha da hayal kırıklığı oldu. Yukarıda bahsettiğim gibi hız yetersiz kalıyordu. Seri port hızını 300-230400 baud denedim, sonuç değişmedi. Sorun, DTR ve RTS pinlerinin yeterince hızlı olmamasından kaynaklanıyor. Muhtemelen bilgisayarın iç çevrimi ile alakalı. Belki bu değiştirilebilir.

Bu hız yaklaşık 4KHz. İki adet HC595 kullanacağız ve çıkışında sekiz display var.
1.000.000 / 4.000 = 250uS
2 x 8 x 8 = 128
128 x 250 = 32.000
1.000.000 / 32000 = 31.25Hz/hane

Bu hızı bir de kod içindeki hesaplamalar yavaşlatıyor. Yaklaşık 20Hz civarına kadar düşüyor.
Bu sadece basit bir test uygulaması, belki en fazla başka bir uygulamanın debug ekranı olabilir. Fazlasının olabileceğini düşünmüyorum.

CH347’nin UART1 kanalını kullandım. PL2303HX ile de denedim, yine çevrim hızı 4KHz. Belki de benim PC yavaş kalıyor. Şimdilik bu sorunlarla uğraşmıyorum.

Testleri Python ile yazdım. Ancak hız problemi nedeniyle benzer kodu C ile de test ettim, değişen bir şey olmadı. Ancak, kolay test edilmesi nedeniyle Python ile devam edeceğim.

import serial
import time
from timeloop import Timeloop   #https://github.com/sankalpjonn/timeloop
from datetime import timedelta, datetime


tl = Timeloop()

dizi1 = [0b11000000,        #0
         0b11111001,        #1
         0b10100100,        #2
         0b10110000,        #3
         0b10011001,        #4
         0b10010010,        #5
         0b10000010,        #6
         0b11111000,        #7
         0b10000000,        #8
         0b10010000         #9
         ]

dizi2 = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]
f1 = 1234
f2 = 5678
h = "tarih"
s = 0
k = 0

#ser = serial.Serial(port="/dev/ttyACM0", baudrate=500000, write_timeout=0.2,
#                   rtscts=False, dsrdtr=False)

ser = serial.Serial(port="/dev/ttyUSB0", baudrate=500000, write_timeout=0.2,
                   rtscts=False, dsrdtr=False)

def shift_byte(data_byte):
    for i in range(7, -1, -1):
        ser.dtr = (data_byte >> i) & 1        
        ser.rts = True        
        ser.rts = False  # Delay'siz, donanım hızında        
    ser.dtr = 0
    ser.rts = 1
    """c = ser.cts
    c = ser.dsr"""

def latch():
    ser.write(b'\x00')
    ser.flush()

def write_word(data1, data2):
    shift_byte(data1)
    shift_byte(data2)
    latch()

def hane():
    pass

@tl.job(interval = timedelta(milliseconds = 100))
def yaz():
    global h, s, k
    
    dizi2[0] = (int)(f1 / 1000 % 10)
    dizi2[1] = (int)(f1 / 100 % 10)
    dizi2[2] = (int)(f1 / 10 % 10)
    dizi2[3] = (int)(f1 / 1 % 10)

    dizi2[4] = (int)(f2 / 1000 % 10)
    dizi2[5] = (int)(f2 / 100 % 10)
    dizi2[6] = (int)(f2 / 10 % 10)
    dizi2[7] = (int)(f2 / 1 % 10)    
    
    if(h == "tarih"):
        #for k in range(8):        
        if(k == 1):
            write_word(1 << s, dizi1[dizi2[k]] + 0x80)
        else:
            write_word(1 << s, dizi1[dizi2[k]])
        #s <<= 1
    elif(h == "saat"):
        #for k in range(8):
        if(k == 1):
            write_word(1 << s, dizi1[dizi2[k]] + 0x80)            
        elif(k <= 5):
            write_word(1 << s, dizi1[dizi2[k]])
        elif(k > 5):
            write_word(1 << s, 0xFF)
        #s <<= 1    
    s += 1
    k += 1
    if(k > 7):
        s = 0
        k = 0

def cikis():
    tl.stop()
    s = 1
    for k in range(8):
        write_word(s, 0xFF)
        s <<= 1
    print("\nKlavye kesmesiyle çıkış yapıldı.\nDisplay temizlendi.\n")
    ser.close()

def main():
    global f1, f2, h    
    degisken1 = 0
    tl.start()
    
    while True:
        """f1 = 1111
        f2 = 7777"""
        
        """f1 += 1
        if(f1 > 9999):
            f1 = 0
        f2 -= 1
        if(f2 <= 0):
            f2 = 9999"""

        dt = datetime.now()        
        ayinGunu = (int)(dt.day)
        ay = (int)(dt.month)
        yil = (int)(dt.year)
        saat = (int)(dt.hour)
        dakika = (int)(dt.minute)
        saniye = (int)(dt.second)        
        #print(f"{ayinGunu:02d}-{ay:02d}-{yil:04d} {saat:02d}:{dakika:02d}:{saniye:02d}")
        if((degisken1 >= 0) and (degisken1 < 1000)):
            h = "tarih"
            f1 = (ayinGunu * 100) + ay
            f2 = yil
        if((degisken1 >= 1000) and (degisken1 < 2000)):
            h = "saat"            
            f1 = (saat * 100) + dakika            
            f2 = (saniye * 100)            
        if(degisken1 >= 2000):
            degisken1 = 0
        
        degisken1 += 1
        time.sleep(0.5) # 0,025 * 1000 = 25 saniyede bir değişim

if __name__ == "__main__":
    try:
        main()
    except KeyboardInterrupt:        
        cikis()

100

101

102

103

104

105

106

107

108

109

110

111

112

113

114

115

116

117

118

119

120

121

122

123

124

125

126

127

128

129

130

131

132

133

134

135

136

137

138

139

140

141

142

143

import serial

import time

from timeloop import Timeloop #https://github.com/sankalpjonn/timeloop

from datetime import timedelta, datetime

tl = Timeloop()

dizi1 = [0b11000000, #0

0b11111001, #1

0b10100100, #2

0b10110000, #3

0b10011001, #4

0b10010010, #5

0b10000010, #6

0b11111000, #7

0b10000000, #8

0b10010000 #9

]

dizi2 = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7]

f1 = 1234

f2 = 5678

h = "tarih"

s = 0

k = 0

#ser = serial.Serial(port="/dev/ttyACM0", baudrate=500000, write_timeout=0.2,

# rtscts=False, dsrdtr=False)

ser = serial.Serial(port="/dev/ttyUSB0", baudrate=500000, write_timeout=0.2,

rtscts=False, dsrdtr=False)

def shift_byte(data_byte):

for i in range(7, -1, -1):

ser.dtr = (data_byte >> i) & 1

ser.rts = True

ser.rts = False # Delay'siz, donanım hızında

ser.dtr = 0

ser.rts = 1

"""c = ser.cts

c = ser.dsr"""

def latch():

ser.write(b'\x00')

ser.flush()

def write_word(data1, data2):

shift_byte(data1)

shift_byte(data2)

latch()

def hane():

pass

@tl.job(interval = timedelta(milliseconds = 100))

def yaz():

global h, s, k

dizi2[0] = (int)(f1 / 1000 % 10)

dizi2[1] = (int)(f1 / 100 % 10)

dizi2[2] = (int)(f1 / 10 % 10)

dizi2[3] = (int)(f1 / 1 % 10)

dizi2[4] = (int)(f2 / 1000 % 10)

dizi2[5] = (int)(f2 / 100 % 10)

dizi2[6] = (int)(f2 / 10 % 10)

dizi2[7] = (int)(f2 / 1 % 10)

if(h == "tarih"):

#for k in range(8):

if(k == 1):

write_word(1 << s, dizi1[dizi2[k]] + 0x80)

else:

write_word(1 << s, dizi1[dizi2[k]])

#s <<= 1

elif(h == "saat"):

#for k in range(8):

if(k == 1):

write_word(1 << s, dizi1[dizi2[k]] + 0x80)

elif(k <= 5):

write_word(1 << s, dizi1[dizi2[k]])

elif(k > 5):

write_word(1 << s, 0xFF)

#s <<= 1

s += 1

k += 1

if(k > 7):

s = 0

k = 0

def cikis():

tl.stop()

s = 1

for k in range(8):

write_word(s, 0xFF)

s <<= 1

print("\nKlavye kesmesiyle çıkış yapıldı.\nDisplay temizlendi.\n")

ser.close()

def main():

global f1, f2, h

degisken1 = 0

tl.start()

while True:

"""f1 = 1111

f2 = 7777"""

"""f1 += 1

if(f1 > 9999):

f1 = 0

f2 -= 1

if(f2 <= 0):

f2 = 9999"""

dt = datetime.now()

ayinGunu = (int)(dt.day)

ay = (int)(dt.month)

yil = (int)(dt.year)

saat = (int)(dt.hour)

dakika = (int)(dt.minute)

saniye = (int)(dt.second)

#print(f"{ayinGunu:02d}-{ay:02d}-{yil:04d} {saat:02d}:{dakika:02d}:{saniye:02d}")

if((degisken1 >= 0) and (degisken1 < 1000)):

h = "tarih"

f1 = (ayinGunu * 100) + ay

f2 = yil

if((degisken1 >= 1000) and (degisken1 < 2000)):

h = "saat"

f1 = (saat * 100) + dakika

f2 = (saniye * 100)

if(degisken1 >= 2000):

degisken1 = 0

degisken1 += 1

time.sleep(0.5) # 0,025 * 1000 = 25 saniyede bir değişim

if __name__ == "__main__":

try:

main()

except KeyboardInterrupt:

cikis()

Kodların biraz düzenlenmesi gerekli, bu sonraki iş.

Alttaki resimde ekranda “11117777” rakamı görülmekte iken alınan lojik analizör sinyal çıktısı görülmekte.

Bu düşük çevrim hızı nedeniyle; sekiz hane yazarken çok fazla titreme oluyor. Ancak dört hane ile kabul edilebilir bir şekilde çalışıyor.

Burada asıl en büyük sorun PC fiziksel seri portu. Bu çalışma sadece USB – TTL dönüştürücü ile yapılmaktadır. PC’nin fiziksel seri portunun gerilimlerinde epey farklılıklar bulunmaktadır.
High(1) sinyali +12V veya biraz yüksek bile olabilir. Ancak LOW(0) sinyali -12V. Bu nedenle «özellikle acemi arkadaşlarımızın» fiziksel portu kullanılmamasıdır.

Bir çok USB – TTL dönüştürücülerde genelde RX ve TX pinleri kullanıcıya verilmektedir, diğer pinler dışarıya çıkarılmamıştır.. Ama entegre pinlerinden uygun olanları bulup dışarıya almanız mümkün.

“Zaten mcu ile veya başka entegreler ile bu işlemi yapmıyor muyuz, neden bu yöntemi seçiyorsun?” diyebilirsiniz. Sadece yapılabiliyor mu diye kontrol ettim.

Belki led/display sürmede başarısız oldum. Ancak başka display entegrelerini ve karakter LCD, hatta basit grafik LCD sürmek mümkün görünüyor. (MAX7219/21, TM1637/38, 74HC595, 74HC164, CD4094/74HC4094, ve daha fazlası)
Bir HC595’in pinleri karakter display pinlerine bağlanabilir. Ya da iki tanesi grafik displaya bağlanır, ama biraz hız düşük kalabilir. Diğerleri için bence sorun olmayacaktır.

Altta eklediğim videoda bazı hanelerin yanmadığı gibi bir görüntü oluşmakta. Bu tarama hızının çok düşük olmasından kaynaklanmaktadır. Ama gözle bakında tüm hanelerde sayılar görülmekte. Fakat bir titreme oluşmakta.

Şimdilik bu kadar, umarım işinize yarayan bir uygulama olmuştur.
İyi eğlenceler…

mehmet

CH347, Linux, Python, SPI, UART, USB-TTL dönüştürücü

Görüntülenme : 81