Este documento presenta el código y diagrama de máquinas de estado para implementar una red de semáforos inteligentes usando un microcontrolador MSP430. La red se divide en dos máquinas de estado, una para el semáforo peatonal y semáforo vehicular 1, y otra para el semáforo vehicular 2. Cada máquina controla los tiempos mínimos de encendido de las luces mediante contadores. La máquina 2 depende de los estados de la máquina 1 para ajustar sus tiempos.

1. Universidad de Costa Rica
´
Escuela de Ingenier´ Electrica
ıa
IE-0107 Laboratorio de MIcrocontroladores
Bit´cora de Experimento 3
a
Red de sem´foros inteligentes en
a
plataforma MSP430 Launchpad
Autores:
Profesor:
Ernesto C´spedes, A31355
e
Daniel D´ Bola˜os
ıaz
n
Daniel Ram´
ırez, A44267
29 de octubre de 2013

2. IE0107 - Laboratorio de Microcontroladores
Experimento 3
´
Indice
1. Objetivos
2
2. Correcion y cambios a la soluci´n propuesta en el anteproyecto
o
3
3. Justificaci´n de los resultados
o
5
4. C´digo Fuente
o
6
4.1. Configuraci´n de los puertos GPIO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
o
6
4.2. Primer m´quina de estados (ME1) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
a
6
4.3. Segunda m´quina de estdos (ME2) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
a
8
4.4. Rutina de atenci´n a iterrupciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
o
9
5. Observaciones y Recomendaciones
Escuela de Ingenier´ El´ctrica
ıa e
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1
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3. IE0107 - Laboratorio de Microcontroladores
1.
Experimento 3
Objetivos
Familiarizarse con la programaci´n de m´quinas de estado en lenguajes de alto nivel para la
o
a
implementaci´n en microcontroladores.
o
Desarrolar de manera profunda el manejo de puertos del microcontrolador.
Implementar una red de sem´foros inteligentes.
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2
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4. IE0107 - Laboratorio de Microcontroladores
2.
Experimento 3
Correcion y cambios a la soluci´n propuesta en el ano
teproyecto
En base a la primer propuesta de implementar la red de sem´foros como una unica m´quina de
a
´
a
estados, se presentan los siguientes cambios:
En primer lugar se consider´ dividir la red de sem´foros en dos m´quinas de estado separadas
o
a
a
donde una primer m´quina (ME1) se encarga de controlar el sem´foro peatonal y el semaforo vehica
a
ular 1 (SV1), la segunda m´quina de estados (ME2) maneja el sem´foro vehicular 2 (SV2). Aunque
a
a
ambas m´quinas de estado transitan entre sus estados de manera separada, difieren en que la transia
ci´n de estados de la primer m´quina ME1 es independiente de los est´dos de la m´quina ME2, solo
o
a
a
a
depende de la entrada SP de solicitud de paso petonal, mientras que la segunda m´quina depnde
a
tanto de la entrada SP como de los estados de la primer m´quina ME1, es decir es dependiente de
a
la m´quina ME1. La m´quina ME1 se muestra en la Figura 1
a
a
count < 2s
count > 3,6s
S6
S5
count < 10s
count < 3,6s
count > 10s
count < 2s
S4
S0
count < 3,6s
count > 2
S3
count < 12s
count > 3,6s
SP = 1count > 12s
S2
cunt > 5s
S1
count < 5s
Figura 1: Diagrama de Maquina de estados ME1
En segundo lugar se consider´ cambiar el manejo de tiempos con la funci´n _delay_cicles()
o
o
por un manejo con variables de conteo (contadores) los cuales se incrementan cada ciclo de ejecuci´n
o
del lazo infinito del programa principal. Esto permite que la transici´n de estados en cada m´quina
o
a
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5. IE0107 - Laboratorio de Microcontroladores
Experimento 3
se ejecute de forma paralela, y que no se pierda tiempo en un estado sin ejecutar ninguna instrucci´n
o
como ocurre con la funci´n _delay_cicles().
o
La m´qiuina ME2 se muestra en la Figura 2
a
(count > 12s | (V P = 1 count > 15s))
count < 12s
S2
S0
count > 5s
(count > 12s | (V P = 1 count > 15s))
S1
count < 5s
Figura 2: Diagrama de Maquina de estados ME2
A continuaci´n se presenta una desripci´n de los estados de las m´quinas dese˜adas que se
o
o
a
n
muestran en las Figuras 1 y 2. Para la primer m´quina de estados, el estado 0 corresponde al estado
a
de LV1 = ON y VP = Off, la m´quina se mantiene en el estado por un tiempo m´
a
ınimo de 12 s,
antes de habilitar la solicitud de paso peatonal SP para cambiar al siguiente estado, los restantes
estado 1,2,3,4,5 y 6 solo tienen que cumplir un tiempo m´
ınimo de encendido de luces para poder
cambiar al siguiente estado. Destacan los estados 2 y 5 donde las luces LA1 y VP son intermitentes
respectivamente. En la segunda m´quina mostrada en la Figura 2 el primer estado o estado inicial
a
es el de LV2 = On y LR2 = Off, en este estado se debe cumplir un tiempo m´
ınimo de 12s, sin
embargo este tiempo puede aumentar dependiendo de estado del estado actual de la m´quina ME1,
a
espec´
ıficamente si se llega al estado 4 (VP = 1). Esto se implementa con el fin de dar mas tiempo a
los vehiculos que lograron pasar el primer sem´foro SV1. El estado siguiente (LA1 = On) solo debe
a
cumplir un tiempo m´
ınimo de 5 s. El estado 2 tiene la misma dependencia de ME1 como el estado
0, solo que en este estado se mantiene LR2 = On
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3.
Experimento 3
Justificaci´n de los resultados
o
En resumen, los resultados obtenidos cumplieron las espectativas.
En primer lugar se logr´ conprobar el cumplimiento de los tiempos m´
o
ınimos de estado con
ayuda de un cron´metro.
o
Es sugundo lugar se verific´ que las m´quinas de estado se ejecutan de forma paralela, pues la
o
a
transici´n de estados de los sem´foros vehiculares ocurren independientes uno del otro, solo si
o
a
no se solicita el paso peatonal SP.
En el caso particular del conjunto sem´foro peatonal y sem´foro vehicular 1, se logr´ comprobar
a
a
o
que la solicitud SP no es atendida si no se cumple un tiempo de verde m´
ınimo de 12s, esto
se comprob´ presionando inmediatamente el bot´n varias veces antes de los 12s, despu´s de
o
o
e
cargar el programa en el microprocesador.
Se logr´ comprobar la dependencia de la segunda m´quina de estados respecto a los estados de
o
a
la primera, activando adecuadamente la solicitud de paso peatonal SP de modo que se activara
VP = 1 en los estados de la ME2, lo quen result´ en un incremento en los tiempos en los
o
estados 0 y 2 de la segunda m´quina de estados
a
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7. IE0107 - Laboratorio de Microcontroladores
4.
Experimento 3
C´digo Fuente
o
4.1.
Configuraci´n de los puertos GPIO
o
La configuraci´n de los puertos de uso general se implement´ como lo muestra el siguiente c´digo,
o
o
o
para ello se tom´ en cuenta la funci´n de los registros PxDIR, PxOUT, PxIN y PxIE entre otros,
o
o
seg´n se especifica en la gu´ de usuario de la familia MSP430x2xx[3].
u
ıa
WDTCTL = WDTPW + WDTHOLD ;
// Stop Watch Dog Timer
DCOCTL =0 x00 ;
BCSCTL1 = CALBC1_1MHZ ;
// 1 MHZ Clock setting
DCOCTL = CALDCO_1MHZ ;
// ------- LEDs port configuration - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - P1DIR |= VP + RP + LV1 + LA1 + LR1 + LV2 + LA2 + LR2 ; // output port for leds
P1OUT = VP + RP + LV1 + LA1 + LR1 + LV2 + LA2 + LR2 ; // Turns on all LEDs
P1OUT &= ~( VP + LA1 + LR1 + LA2 + LR2 ); // Let only LV1 , LV2 and RP on
// ------- Port P2 .2 configuration - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - P2DIR &= ~ SP ;
// Port p2 . o as input
P2OUT |= SP ;
// Select pull up resistor
P2REN |= SP ;
// Enable pullup / pulldow resistors
// ------- P2 .2 interrupt configuration - - - - - - - - - - - - - - - P2IES |= SP ;
// Interrupt to falling edge
P2IE |= SP ;
// Enable interrupts for P2 .2
P2IFG &= ~ SP ;
// Clear the interrupt flag
_BIS_SR ( GIE );
// enable non - maskarable interrupts
4.2.
Primer m´quina de estados (ME1)
a
La primer maquina de estados se implement´ como se muestra en el siguiente bloque de c´digo:
o
o
// - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -1 st state Machine - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - currstate = next_state ;
// logic state variables
switch ( currstate ){
case 0:
// state 0: LV1 = On RP = Off
P1OUT |= LV1 ;
P1OUT |= RP ;
count +=1;
if (( count >=120000) && ( iRE ==1)){ // minimal LV1 time and SP request
iRE =0;
count =0;
next_state =1;}
break ;
case 1:
// state 1: LA1 = On LV1 = Off
P1OUT &= ~ LV1 ;
P1OUT |= LA1 ;
count +=1;
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8. IE0107 - Laboratorio de Microcontroladores
Experimento 3
if ( count >50000){
next_state =2;
count =0;}
break ;
case 2:
// state 2: blinking LA1
for ( int i =0; i <6; i ++){
P1OUT &= ~ LA1 ;
__delay_cycles (300000);
P1OUT |= LA1 ;
__delay_cycles (300000);}
count =0;
next_state =3;
break ;
case 3:
// state 3: LR1 = On LA1 = Off
P1OUT &= ~ LA1 ;
P1OUT |= LR1 ;
count +=1;
if ( count >=20000)
// prudential time 2 s
next_state =4;
break ;
case 4:
// state 4: VP = On RP = Off
P1OUT &= ~ RP ;
P1OUT |= VP ;
count +=1;
if ( count >100000){
next_state =5;}
break ;
case 5:
// state 5: blinking VP
for ( int i =0; i <6; i ++){
P1OUT &= ~ VP ;
__delay_cycles (300000);
P1OUT |= VP ;
__delay_cycles (300000);}
count =0;
next_state =6;
break ;
case 6:
// state 6: RP = On VP = Off
P1OUT &= ~ VP ;
P1OUT |= RP ;
count +=1;
if ( count >20000){
P1OUT &= ~ LR1 ;
count =0;
next_state =0;}
break ;
default :
P1OUT |= LV1 ;
P1OUT |= RP ;
break ;}
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9. IE0107 - Laboratorio de Microcontroladores
4.3.
Experimento 3
Segunda m´quina de estdos (ME2)
a
La implementaci´n de la segunda m´quina de estados se resume en el siguiente bloque de c´digo.
o
a
o
// - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 2 nd state machine - - - - - - - - - - currstate2 = next_state2 ;
switch ( currstate2 ){
case 0:
// state 0: LV2 = On LR2 = Off
P1OUT |= LV2 ;
P1OUT &= ~ LR2 ;
if ( currstate ==4){ // if VP =1 , increase delay
count2 +=1;
if ( count2 >150000){
count2 =0;
next_state2 =1;}}
else {
count2 +=1;
if ( count2 >120000){
count2 =0;
next_state2 =1;}}
break ;
case 1:
// state 1: LA2 = On LV2 = Off
P1OUT &= ~ LV2 ;
P1OUT |= LA2 ;
count2 +=1;
if ( count2 >50000){
count2 =0;
next_state2 =2;}
break ;
case 2:
// state 2: LR2 = On LA2 = Off
P1OUT &= ~ LA2 ;
P1OUT |= LR2 ;
count2 +=1;
if ( currstate ==4){
count2 +=1;
if ( count2 >150000){ // if VP =1 , increase delay
count2 =0;
next_state2 =0;}}
else {
count2 +=1;
if ( count2 >120000){
count2 =0;
next_state2 =0;}}
break ;
default :
P1OUT |= LV2 ;
P1OUT &= ~ LR2 ;
break ;}
}
}
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10. IE0107 - Laboratorio de Microcontroladores
4.4.
Experimento 3
Rutina de atenci´n a iterrupciones
o
# pragma vector = PORT2_VECTOR
__interrupt void Port_2 ( void )
{
iRE =1;
// SP request enable
P2IFG &= ~ SP ;
// clear interrupt flag
}
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11. IE0107 - Laboratorio de Microcontroladores
5.
Experimento 3
Observaciones y Recomendaciones
Investigar sobre la configuraci´n de los puertos de uso general de la plataforma MSP430 Launcho
pad, esto evitar´ inconvenientes con el manejo de interrupciones por puerto, y con el encedido
a
de los leds.
Plantear la soluci´n del problema como m´quinas de estado separadas que se ejecutan de forma
o
a
paralela, en vez de una sola m´quina de estados que puede resultar m´s extensa y compleja.
a
a
Trabajar ordenadamente con el cableado de la circuiter´ externa para facilitar la ubicaci´n de
ıa
o
errores de conexi´n cuando se presenten problemas.
o
considerar resistencias para los led y resistencia pull-up cuando utilice interrupci´n por un
o
boton externo a la tarjeta de desarrolo.
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Experimento 3
Referencias
[1] Texas Instruments MSP-EXP430G2 LaunchPad ExperimentUser’s Guide. (2013)
[2] Texas Instruments MSP430G2x53 Datasheet. (2013)
[3] Texas Instruments MSP430x2xx Family User’s Guide. (2013)
[4] MSP430 Simple Traffic Light, en http://www.psyelmer9.info
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