4、利用Rc震荡电路，脉冲计数，测量外部温度 细节的一些思考。
2012-10-10 16:19
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前一段时间，有人问我怎么用单片机的io口加上一些简单的外部电路测量外部温度。我当时是莫名其妙，我承认我从来没有想过这个问题。所以当时我很肯定的回答不可能。（在我的印象中，测温一般用温度传感器，或者热敏电阻之类的。怎么也要用个ad转换器吧。）
在坐公交车回去的路上，我仔细想了这个问题。单片机的io口能直接测到的只有电压，只能分辨高低电平嘛。单片机要想直接测温，只能是测外部脉冲的频率，然后再做映射（嘿嘿，其实我…..）。不管是利用温度传感器还是热敏电阻测温，其原理都是把一些参数的变化映射到温度。一个意思哦。
还好我的电子电路不是很差，还晓得Rc震荡电路可以产生脉冲。而且它的频率和电阻以及电容有关系，是个确定表达式，具体是什么忘记了。
这里只做软件的处理，电路嘛，以后再补上。哈哈
脉冲、温度映射包如下
/*
* package that pulse to temperture
*
*/
struct pulse_tem{
unsigned int pulse;
float temp_value ;
};
这个映射数据包是自己经过试验得出来的。可以这样初始化：
struct pulse_tem map_data[]={
{100, 35},
{110, 35.5},
(120, 36),
{125, 26.5},
......
{200, 45 }
}
数据随便加咯。。不过有一点要特别注意，数据要从小到大排列。因为后面使用了二分搜索算法。 多点准确些，而且也不会对性能造成影响。长度也可以很容易计算出来。
map_data_len = sizeof(map_data) / sizeof(map_data[0]) ;
把测温问题转换成脉冲温度映射问题后，思路就很清晰了。无非就是两个步骤：数据的获得与数据的处理。
1、
数据的获得。
为了简单些，就用单片机意思意思哈。只需要使用单片机的一个外部中断，和一个定时器。（定时器有计数功能，不过这里貌似没有作用。因为算的是频率）。先定义外部中断为高优先级中断。
这里定义几个宏：
#define external_interrupt_enable( ) ………
#define external_interrupt_disable( ) ………
设置为边沿触发。
#define timer_interrupt_enable( ) …………
#define timer_interrupt_disable( ) …………
#define pulse_temp_conversion_start( ) { timer_interrupt_enable( ) ; external_ interrupt_enable( ) }
定义两个个全局变量 volatile unsigned int pulse_count； volatile float tem_value; (当然了，最好定义成全局静态变量。)
注意： #define timer_interrupt_enable( ) ………… 应该把重置定时器初值，以及清零pulse_count
！
定时器中断响应函数如下：
_irq_timer_intrrupt_handle(void)
{
int id;
external_interrupt_disable( ) ;
timer_interrupt_disable( ) ;
id = mybinsearch(&pulse_coun, map_data, size_t sizeof(struct pulse_tem), size_t map_data_len, mycmp_s); // this function is written by ourself like system provide .
if(id == 0 || id == (map_data_len - 1) )
tem_value = map_data[id].temp_value; // obtain temperature directly
if(id > 0 && id < (map_data_len - 1))
tem_value = ( map_data[id].temp_value + map_data[id - 1].temp_value ) / 2.0 ; // obtain temperature in average.
}
注：中断里做了浮点数运算，嘿嘿。
外部中断响应函数如下：
_irp external_ interrupt_handle(void)
{
pulse_count++ ;
}
这种是最简单的数据获得了，没有做数据缓存。 使用的时候需要注意.。后面有一个做数据缓存的方法，不过代码增加了不少。
下面是一个改写了的二分搜索算法,它和系统提供的binsearch有一点点的不同。
1、
它返回的是一个索引号，而系统返回的是一个指向空类型的指针，个人习惯问题。
2、
由于特殊需求，这里返回的是第一个比它大或相等的对象的索引号。如果不在范围内，则返回-1.
int mybinsearch(void *key, void *base, size_t width, size_t size, int (*cmp)(void *a, void *b))
{
int left,right,mid;
char *pbase =(char *)base
left = 0;
right = size -1;
if(cmp(pbase, key) < 0 || cmp(pbase + right*width, key) < 0）
return -1 ;
while(left <= right)
{
mid = left + (right-left)/2;
if( cmp(pbase + mid * width, key) >= 0 )
right = mid-1;
else if(cmp(pbase + mid * width, key) < 0 )
left = mid+1;
}
return (left + 1 );
}
提供的cmp函数如下：
int mycmp_s(void *a, void *b)
{
return ((struct pulse_tem *)a)->pulse - *(unsigned int *)b ;
}
注意：我开始是写成return (struct pulse_tem *)a ->pulse - *(unsigned int *)b ;他娘的老是提示出错，找了好久，在印象中（）的优先级比->高呀。。妈呀，书上的东西不能全信呢，害死人。
提供的函数写完了。至于操作嘛，嘿嘿。
需要测温度的时候：
pulse_temp_conversion_start( )；
至于温度的提取嘛，直接取咯，。还能咋样啊。读tem_value就可以了。
上面的方法比较直接，不过它有一个缺陷。只能读到某个时间的温度，不能读到一个时间段的温度。 就是没有做数据缓存啦。
数据缓存可以用循环栈或者循环队列来搞定。
先声明一个温度获得数据包：
struct temperature_data {
float temperature ;
char msg[4]; // reserve .
};
typedef struct q_msg { /* QUEUE CONTROL BLOCK */
struct temperature_data *QStart; /* Pointer to start of queue data */
struct temperature_data *QEnd; /* Pointer to end of queue data */
struct temperature_data *QIn; /* Pointer to where next message will be inserted in the q*/
struct temperature_data *QOut; /* Pointer to where next message will be extracted from the*/
unsigned short QSize; /* Size of queue (maximum number of entries) */
unsigned short QEntries; /* Current number of entries in the queue */
} Q_MSG;
操作就是初始化，入队，出队咯。。把入队或者出队稍微改一下就变成栈了。嘿嘿
Q_MSG *queue_init(Q_MSG *pq, struct temperature_data *start, size_t size)
{
pq->QStart = start; /* Initialize the queue */
pq->QEnd = &start[size];
pq->QIn = start;
pq->QOut = start;
pq->QSize = size;
pq->QEntries = 0;
return pq ;
}
bool queue_in(Q_MSG *pq, struct temperature_data msg)
{
if (pq->QEntries >= pq->QSize)
return false;
*pq->QIn++ = msg; /* Insert message into queue */
pq->QEntries++; /* Update the nbr of entries in the queue*/
if (pq->QIn == pq->QEnd)
{ /* Wrap IN ptr if we are at end of queue */
pq->QIn = pq->QStart;
}
return true ;
}
struct temperature_data *queue_out(Q_MSG *pq)
{
struct temperature_data *msg ;
if (pq->QEntries > 0)
{ /* See if any messages in the queue */
msg = pq->QOut++;
/* Yes, extract oldest message from the queue */
pq->QEntries--;
/* Update the number of entries in the queue */
if (pq->QOut == pq->QEnd)
{ /* Wrap OUT pointer if we are at the end of the queue */
pq->QOut = pq->QStart;
}
return (msg);
}
return (NULL) ;
}
/*
* *the message is posted at the front instead of the end of the queue.
* *like stack to use.
* */
bool queue_in_front(Q_MSG *pq, struct temperature_data msg)
{
if (pq->QOut == pq->QStart)
{ /* Wrap OUT ptr if we are at the 1st queue entry */
pq->QOut = pq->QEnd;
}
pq->QOut--;
*pq->QOut = msg; /* Insert message into queue */
pq->QEntries++;
return true ;
}
代码一大堆，怎么用到上面的程序中去呢？还需要做一些工作啦。
定义一个队列直接用的数组，全局变量：
struct temperature_data temperature_data_queue[10] ;
定义一个 队列以及一个指向队列的指针，都是全局变量：
Q_MSG q_msg, *pq_msg = &q_msg ;
定时器中断函数如下：
_irq timer_intrrupt_handle(void)
{
int id;
struct temperature_data temp_data;
external_interrupt_disable( ) ;
timer_interrupt_disable( ) ;
id = mybinsearch(&pulse_count, map_data, sizeof(struct pulse_tem), map_data_len, mycmp_s); // this function is written by ourself like system provide .
if(id == 0 || id == (map_data_len - 1) )
tem_value = map_data[id].temp_value; /* obtain temperature directly */
if(id > 0 && id < (map_data_len - 1))
tem_value = ( map_data[id].temp_value + map_data[id - 1].temp_value ) / 2.0 ; /* obtain temperature in average. */
memset(&temp_data, 0, sizeof(struct temperature_data));
temp_data.temperature = tem_value ;
queue_in(pq_msg, temp_data);
}
队列初始化函数的使用：
queue_init(pq_msg, temperature_data_queue , sizeof(temperature_data_queue) / sizeof(temperature_data_queue[0])) ;
温度数据的获得：
temperature = (queue_out(pq_msg)) -> temperature；
我靠！，头都晕了。搞什么咯。。。娘的！。。问题不少啊，还得好好瞧瞧。。花一些时间做测试。中断里直接做了浮点数运算，偷懒啦。
。。。没有直接做测试，也不知道对不对。帮忙看看哈。
在坐公交车回去的路上，我仔细想了这个问题。单片机的io口能直接测到的只有电压，只能分辨高低电平嘛。单片机要想直接测温，只能是测外部脉冲的频率，然后再做映射（嘿嘿，其实我…..）。不管是利用温度传感器还是热敏电阻测温，其原理都是把一些参数的变化映射到温度。一个意思哦。
还好我的电子电路不是很差，还晓得Rc震荡电路可以产生脉冲。而且它的频率和电阻以及电容有关系，是个确定表达式，具体是什么忘记了。
这里只做软件的处理，电路嘛，以后再补上。哈哈
脉冲、温度映射包如下
/*
* package that pulse to temperture
*
*/
struct pulse_tem{
unsigned int pulse;
float temp_value ;
};
这个映射数据包是自己经过试验得出来的。可以这样初始化：
struct pulse_tem map_data[]={
{100, 35},
{110, 35.5},
(120, 36),
{125, 26.5},
......
{200, 45 }
}
数据随便加咯。。不过有一点要特别注意，数据要从小到大排列。因为后面使用了二分搜索算法。 多点准确些，而且也不会对性能造成影响。长度也可以很容易计算出来。
map_data_len = sizeof(map_data) / sizeof(map_data[0]) ;
把测温问题转换成脉冲温度映射问题后，思路就很清晰了。无非就是两个步骤：数据的获得与数据的处理。
1、
数据的获得。
为了简单些，就用单片机意思意思哈。只需要使用单片机的一个外部中断，和一个定时器。（定时器有计数功能，不过这里貌似没有作用。因为算的是频率）。先定义外部中断为高优先级中断。
这里定义几个宏：
#define external_interrupt_enable( ) ………
#define external_interrupt_disable( ) ………
设置为边沿触发。
#define timer_interrupt_enable( ) …………
#define timer_interrupt_disable( ) …………
#define pulse_temp_conversion_start( ) { timer_interrupt_enable( ) ; external_ interrupt_enable( ) }
定义两个个全局变量 volatile unsigned int pulse_count； volatile float tem_value; (当然了，最好定义成全局静态变量。)
注意： #define timer_interrupt_enable( ) ………… 应该把重置定时器初值，以及清零pulse_count
！
定时器中断响应函数如下：
_irq_timer_intrrupt_handle(void)
{
int id;
external_interrupt_disable( ) ;
timer_interrupt_disable( ) ;
id = mybinsearch(&pulse_coun, map_data, size_t sizeof(struct pulse_tem), size_t map_data_len, mycmp_s); // this function is written by ourself like system provide .
if(id == 0 || id == (map_data_len - 1) )
tem_value = map_data[id].temp_value; // obtain temperature directly
if(id > 0 && id < (map_data_len - 1))
tem_value = ( map_data[id].temp_value + map_data[id - 1].temp_value ) / 2.0 ; // obtain temperature in average.
}
注：中断里做了浮点数运算，嘿嘿。
外部中断响应函数如下：
_irp external_ interrupt_handle(void)
{
pulse_count++ ;
}
这种是最简单的数据获得了，没有做数据缓存。 使用的时候需要注意.。后面有一个做数据缓存的方法，不过代码增加了不少。
下面是一个改写了的二分搜索算法,它和系统提供的binsearch有一点点的不同。
1、
它返回的是一个索引号，而系统返回的是一个指向空类型的指针，个人习惯问题。
2、
由于特殊需求，这里返回的是第一个比它大或相等的对象的索引号。如果不在范围内，则返回-1.
int mybinsearch(void *key, void *base, size_t width, size_t size, int (*cmp)(void *a, void *b))
{
int left,right,mid;
char *pbase =(char *)base
left = 0;
right = size -1;
if(cmp(pbase, key) < 0 || cmp(pbase + right*width, key) < 0）
return -1 ;
while(left <= right)
{
mid = left + (right-left)/2;
if( cmp(pbase + mid * width, key) >= 0 )
right = mid-1;
else if(cmp(pbase + mid * width, key) < 0 )
left = mid+1;
}
return (left + 1 );
}
提供的cmp函数如下：
int mycmp_s(void *a, void *b)
{
return ((struct pulse_tem *)a)->pulse - *(unsigned int *)b ;
}
注意：我开始是写成return (struct pulse_tem *)a ->pulse - *(unsigned int *)b ;他娘的老是提示出错，找了好久，在印象中（）的优先级比->高呀。。妈呀，书上的东西不能全信呢，害死人。
提供的函数写完了。至于操作嘛，嘿嘿。
需要测温度的时候：
pulse_temp_conversion_start( )；
至于温度的提取嘛，直接取咯，。还能咋样啊。读tem_value就可以了。
上面的方法比较直接，不过它有一个缺陷。只能读到某个时间的温度，不能读到一个时间段的温度。 就是没有做数据缓存啦。
数据缓存可以用循环栈或者循环队列来搞定。
先声明一个温度获得数据包：
struct temperature_data {
float temperature ;
char msg[4]; // reserve .
};
typedef struct q_msg { /* QUEUE CONTROL BLOCK */
struct temperature_data *QStart; /* Pointer to start of queue data */
struct temperature_data *QEnd; /* Pointer to end of queue data */
struct temperature_data *QIn; /* Pointer to where next message will be inserted in the q*/
struct temperature_data *QOut; /* Pointer to where next message will be extracted from the*/
unsigned short QSize; /* Size of queue (maximum number of entries) */
unsigned short QEntries; /* Current number of entries in the queue */
} Q_MSG;
操作就是初始化，入队，出队咯。。把入队或者出队稍微改一下就变成栈了。嘿嘿
Q_MSG *queue_init(Q_MSG *pq, struct temperature_data *start, size_t size)
{
pq->QStart = start; /* Initialize the queue */
pq->QEnd = &start[size];
pq->QIn = start;
pq->QOut = start;
pq->QSize = size;
pq->QEntries = 0;
return pq ;
}
bool queue_in(Q_MSG *pq, struct temperature_data msg)
{
if (pq->QEntries >= pq->QSize)
return false;
*pq->QIn++ = msg; /* Insert message into queue */
pq->QEntries++; /* Update the nbr of entries in the queue*/
if (pq->QIn == pq->QEnd)
{ /* Wrap IN ptr if we are at end of queue */
pq->QIn = pq->QStart;
}
return true ;
}
struct temperature_data *queue_out(Q_MSG *pq)
{
struct temperature_data *msg ;
if (pq->QEntries > 0)
{ /* See if any messages in the queue */
msg = pq->QOut++;
/* Yes, extract oldest message from the queue */
pq->QEntries--;
/* Update the number of entries in the queue */
if (pq->QOut == pq->QEnd)
{ /* Wrap OUT pointer if we are at the end of the queue */
pq->QOut = pq->QStart;
}
return (msg);
}
return (NULL) ;
}
/*
* *the message is posted at the front instead of the end of the queue.
* *like stack to use.
* */
bool queue_in_front(Q_MSG *pq, struct temperature_data msg)
{
if (pq->QOut == pq->QStart)
{ /* Wrap OUT ptr if we are at the 1st queue entry */
pq->QOut = pq->QEnd;
}
pq->QOut--;
*pq->QOut = msg; /* Insert message into queue */
pq->QEntries++;
return true ;
}
代码一大堆，怎么用到上面的程序中去呢？还需要做一些工作啦。
定义一个队列直接用的数组，全局变量：
struct temperature_data temperature_data_queue[10] ;
定义一个 队列以及一个指向队列的指针，都是全局变量：
Q_MSG q_msg, *pq_msg = &q_msg ;
定时器中断函数如下：
_irq timer_intrrupt_handle(void)
{
int id;
struct temperature_data temp_data;
external_interrupt_disable( ) ;
timer_interrupt_disable( ) ;
id = mybinsearch(&pulse_count, map_data, sizeof(struct pulse_tem), map_data_len, mycmp_s); // this function is written by ourself like system provide .
if(id == 0 || id == (map_data_len - 1) )
tem_value = map_data[id].temp_value; /* obtain temperature directly */
if(id > 0 && id < (map_data_len - 1))
tem_value = ( map_data[id].temp_value + map_data[id - 1].temp_value ) / 2.0 ; /* obtain temperature in average. */
memset(&temp_data, 0, sizeof(struct temperature_data));
temp_data.temperature = tem_value ;
queue_in(pq_msg, temp_data);
}
队列初始化函数的使用：
queue_init(pq_msg, temperature_data_queue , sizeof(temperature_data_queue) / sizeof(temperature_data_queue[0])) ;
温度数据的获得：
temperature = (queue_out(pq_msg)) -> temperature；
我靠！，头都晕了。搞什么咯。。。娘的！。。问题不少啊，还得好好瞧瞧。。花一些时间做测试。中断里直接做了浮点数运算，偷懒啦。
。。。没有直接做测试，也不知道对不对。帮忙看看哈。
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