Buzzer - DEMOQE128
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Buzzer
Un buzzer es un transductor electro acústico o dispositivo de señales de audio que produce un tono intermitente o continuo dependiendo de cómo se programe; existen muchos tipos de buzzer desde electromecánicos hasta piezoeléctricos.
Existe una gran variedad de modelos de buzzer, desde magnéticos hasta piezoeléctricos, con distintos precios y especificaciones. Elegir cual de estos modelos es mejor depende enteramente de el uso que se le quiera dar. Un buzzer puede servir como alarma, beeper, avisos de fallos o aciertos en ciertos programas o incluso se puede implementar para lograr tonos armónicos o canciones. Mas adelante explicaremos como se puede hacer un tono con el buzzer he incluso una secuencia de tonos que formen una canción y como crear silencios entre canciones.
El DEMOQE128 contiene un piezo buzzer. El corazón de un buzzer piezoeléctrico es un disco de piezo el cual consiste en una placa cerámica recubierto de una capa metálica. Debe tener incluido un oscilador para ser considerado buzzer.
Inicializaciones de Buzzer
Antes de empezar a codificar y trabajar con el buzzer se debe verificar que el DEMOQE128 posea los settings necesarios para su funcionamiento:
• Colocar los jumpers de manera que se permita la salida de la señal al buzzer. El buzzer depende de que el jumper J19 este colocado de la siguiente manera:
• Tener en cuenta con que puerto trabaja el Buzzer y activarlo como salida. Se debe colocar el puerto PTBDD como salida ya que el buzzer funciona por medio de PTBD_PTB5.
PTBDD= 0xFF;
Implementación
Antes de empezar a utilizar el buzzer se debe tener en cuenta un par de cosas importantes:
• El buzzer es parte del hardware del DEMOQE128, no depende del micro controlador implementado. • El buzzer no posee una estructura definida de control • La implementación del buzzer depende del código.
Como se mencionó anteriormente para implementar el buzzer no contamos con registros de control ni con secuencias de instrucciones de control, para poder utilizarlo debemos trabajar dentro del código.
Se debe programar el código de manera que emule una señal periódica, de esta manera podemos usar esta señal como salida para el dispositivo , el cual arrojará los tonos programados.
Como crear una señal periódica:
Se puede utilizar una señal periódica para implementar los tonos en el buzzer, para efectos prácticos el buzzer solo recibirá un 1 o un 0 dependiendo de en que tiempo se tome la señal y cuanto tiempo se mantenga en dicha salida. Una señal cuadrática sería un buen ejemplo para la implementación de este método de diseño.
Al momento de crear la señal hay que tomar en cuenta ciertas cosas para el tipo de tono que se quiera producir, entre esas están las siguientes:
• La cantidad de ciclos de reloj de la onda • La duración en la que se repetirá la onda cuadrada deseada • El diseño de los tiempos entre tonos para evitar que se solapen
Generación de solo un tono
Por interrupciones RTC
• Colocar como salida el puerto PTBDD. Esto permite generar una salida en el puerto que esta conectado al buzzer.
PTBDD= 0xff;
• Habilitar interrupciones RTC (Real Time Counter):
Las interrupciones RTC se usaran para determinar el periodo de la onda.
En assembler
LDA #$04 ; Valor necesario para habilitar en el registro RTC del SCGC2 (reg 3)
STA SCGC2 ; Habilita BUS clock para RTC , SYSTEM CLOCK GATING CONTROL REGISTER, PROCESO
LDA #$00
STA RTCMOD ;Se inicializa el módulo Real Time Counter, real time counter módulo
LDA #$1E ;para que active la bandera RTIF cada 1s , interrupciones cada seg
STA RTCSC ; real time estado y registros de control
En lenguaje C
SCGC2=0x04; //Habilita BUS clock para RTC , SYSTEM CLOCK GATING CONTROL REGISTER, PROCESO
RTCMOD=0x00; //Se inicializa el módulo Real Time Counter, real time counter modulo
RTCSC=0x1E; //para que active la bandera RTIF cada 1s , interrupciones cada seg
//real time estado y registros de control
• El periodo de la onda es determinado de la siguiente manera:
El programa entrara en la rutina de interrupción que se diseñó anteriormente por RTC, durante esta rutina se negara la salida PTBD_PTB5, esto determina la mitad del periodo. Si se observa la onda cuadrada se puede notar que con cada cambio de flanco o salida negada la amplitud de la onda cambia de “0” a “1”, cuando la onda haga dos cambios (vuelva al estado que se toma como referencia) se cumple un periodo, por eso cada interrupción por RTC representa medio periodo.
• Se continúa negando la salida PTBD_PTB5 por un tiempo indeterminado, esto genera un tono en la salida del buzzer, el cual reconoce los cambios en el periodo de la señal como el tono en cuestión.
Variación de tonos:
• Para cambiar el tono, se debe configurar el RTC de manera que module la duración entre interrupciones (esto cambiará el periodo de la onda).
• En el caso que se quiera programar mas de una secuencia de tonos, o "canciones" juntas, un dato de interés podría ser que el buzzer no puede reconocer frecuencias ( expresadas en periodos) muy altas o muy bajas, lo cual usualmente es útil para hacer "silencios"entre una cancion y otra.
Generación de tonos manual (sin RTC)
• Los primeros pasos de inicialización son exactamente iguales con o sin RTC
• Al momento de implementar las interrupciones, si no se posee el conocimiento para usar el RTC también se puede crear un periodo “manualmente”, se debe tener como parámetro la cantidad de ciclos de reloj que tendrá la onda cuadrada. Luego se debe “sincronizar” el tiempo que tarda cada instrucción del programa con respecto a la cantidad e ciclos de la onda. Para poder completar los ciclos faltantes (la onda usualmente se toma mas ciclos de reloj que las instrucciones de cambio de periodo) se pueden utilizar “nops” iterados dentro de las mismas instrucciones si se trata de assembler o ciclos si se trabaja con C.
• Se puede utilizar una tabla de frecuencias para cada “nota” que se desea, si se quiere hacer un sonido específico ( esto para cuando se desea generar mas de un tono), el programa leerá estas variaciones y las tomará como un cambio en el periodo, que en si es lo que define que nota tomara como salida el buzzer.
• Aunque es posible generar una onda de esta manera es mejor utilizar el RTC pues este diseño es muy poco eficiencia y se desperdicia la verdadera capacidad del DEMOQE128.
Un ejemplo de este diseño sería:
;************************************************************************** ;
;*** Rutina de generación de ondas cuadradas, de 30 ciclos de reloj *******;
;*** se llevará a cabo tantas veces como indique PERIODO, ******* ;
;*** Luego negará la salida del ''Buzzer'' y repetirá el conteo de PERIODO ****;
;*** 30 ciclos * 250 ns (Tiempo de cada ciclo) = 7.5uS *****************;
;**************************************************************************;
MOV 0, COUNTER;
MOV 0, COUNTER_2
Flanco: NOP ;1 ciclo - Los NOP son para compensar los ciclos usados en cambiar el flanco
LDA COUNTER
INCA
STA COUNTER
BNE COUNTER, #12,Flanco
Cambio: NOP
LDA COUNTER
INCA
STA COUNTER
BNE COUNTER, #10,Cambio
AIX #-1 ;2 ciclos
CPHX #$0000 ;3 ciclos - Revisa si el contador llega a cero, compare hx con el valor
BNE Flanco ;3 ciclos - Si aun no se termina el periodo, decrementar contador, NECESITA DE RESULTADO DE LA funcion anterior para actuar
COM PTBD ;5 ciclos
LDHX periodo ;5 ciclos
BRA Cambio ;3 ciclos - Si ya terminó el periodo, pasar al siguiente flanco
;**************************************************************
•Para el uso de esta instrucción también se necesita el uso de una tabla de frecuencias que representen una escala de notas o tonos, el programa leerá la "canción"que no sera mas que una combinación de las frecuencias de la tabla y las traducirá a cambios en periodo como se mencionó anteriormente. un modelo de dicha tabla podría ser:
;Tabla de Notas musicales ordenadas por octava: do, do#,re,re#,mi,fa,fa#,sol,sol#,la,la#,si
;do, do#,re,re#,mi, fa, fa#,sol,sol#,la,la#,si
SILENCIO: DC.W $FFFF
OCTAVA1: DC.W 509,480,454,428,403,381,359,339,320,302,285,269 ;3
OCTAVA2: DC.W 254,240,226,213,201,190,179,169,160,151,143,135 ;4
OCTAVA3: DC.W 126,119,113,106,100,94,89,84,79,75,71,66 ;5
OCTAVA4: DC.W 63,59,56,53,50,47,44,42,39,37,35,33 ;6
•Aun así se recomienda de nuevo no utilizar este método sino uno que implique la variación del periodo por medio de RTC, lo que haría que la cantidad de líneas de código de el programa disminuya significativamente ademas de ser la manera correcta de programar y aprovechar eficientemente las funciones del DEMOQE128.
Programa de Prueba
A continuación se puede observar un enlace a youtube con un video de la implementación del buzzer, está programado para reproducir dos fragmentos de canciones del juego "ZELDA", primero "Serenade Of Water", luego, y con un silencio de segundo y medio, sonará un fragmento de "Song Of Storms".
http://www.youtube.com/watch?v=jyfUEQ8zmCY
Referencias
Contributors
AK, Anny, Aromero, Arpm92, Dalak, Eduardo suarez, Francjsalanova, JCaceres, Leofragachan, Manypuig, Minleung, Misato, Racuna, Ramor, SalvadorV
