cluck.lisp

   1 ;;;; -*- Mode: LISP; Syntax: ANSI-Common-Lisp; Base: 10 -*-
   2 ;;;; *************************************************************************
   3 ;;;; FILE IDENTIFICATION
   4 ;;;;
   5 ;;;; Name:          cluck.asd
   6 ;;;; Purpose:       Common Lisp uControler Clock Calculator
   7 ;;;; Programmer:    Kevin M. Rosenberg
   8 ;;;; Date Started:  March 2007
   9 ;;;;
  10 ;;;; $Id$
  11 ;;;;
  12 ;;;; Copyright (c) 2007 Kevin M. Rosenberg
  13 ;;;;
  14 ;;;; Redistribution and use in source and binary forms, with or without
  15 ;;;; modification, are permitted provided that the following conditions
  16 ;;;; are met:
  17 ;;;; 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  18 ;;;;    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  19 ;;;; 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  20 ;;;;    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  21 ;;;;    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  22 ;;;; 3. Neither the name of the author nor the names of the contributors
  23 ;;;;    may be used to endorse or promote products derived from this software
  24 ;;;;    without specific prior written permission.
  25 ;;;;
  26 ;;;; THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE AUTHORS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  27 ;;;; ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  28 ;;;; IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  29 ;;;; ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE AUTHORS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  30 ;;;; FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  31 ;;;; DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  32 ;;;; OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  33 ;;;; HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  34 ;;;; LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  35 ;;;; OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  36 ;;;; SUCH DAMAGE.
  37 ;;;; *************************************************************************
  38
  39 (defpackage #:cluck
  40   (:use #:cl)
  41   (:export
  42    #:show-timers
  43    #:show-8-bit-timers
  44    #:show-16-bit-timers
  45    #:show-32-bit-timers
  46    #:ms-clocks
  47    #:avr-uart-divisors
  48    #:pic-uart-divisors
  49    #:zero-error-uart-clocks))
  50
  51 (in-package #:cluck)
  52
  53 (defvar *f-cpu* 16000000)
  54
  55 (defvar *8-bit-prescalars* '(1 8 64 256))
  56 (defvar *10-bit-prescalars* '(1 8 64 256 1024))
  57
  58 (defvar *base-error-zero-baud-clk* (* 9 25 8192)
  59 "Base multiple for multi-megahertz clock frequencies to have
  60 0% error at common UART baud rates. Value of this base is 1.8432 million.
  61 Common multiples of this are 2 (3.6864Mhz), 4 (7.3728Mhz), 8 (14745600),
  62 and 10 (18.432MHz)")
  63
  64 (defun show-timers (f-cpu prescalers width)
  65   (let ((max-count (expt 2 width)))
  66     (format t "~&Prescalar MaxRate     MinUS     MinRate        MaxMS~%")
  67     (dolist (prescale prescalers)
  68       (let ((base (/ f-cpu prescale)))
  69         (format t "~4D ~12,1F ~9,3F ~10,4F ~13,3F~%"
  70                 prescale
  71                 (coerce base 'float)
  72                 (coerce (/ 1000000 base) 'float)
  73                 (coerce (/ base max-count) 'float)
  74                 (coerce (/ 1000 (/ base max-count)) 'float))))))
  75
  76 (defun show-8-bit-timers (&optional (f-cpu *f-cpu*))
  77   (show-timers f-cpu *10-bit-prescalars* 8))
  78
  79 (defun show-16-bit-timers (&optional (f-cpu *f-cpu*))
  80   (show-timers f-cpu *10-bit-prescalars* 16))
  81
  82 (defun show-32-bit-timers (&optional (f-cpu *f-cpu*))
  83   "Show max/min periods for 32-bit timers. For 16-bit PIC
  84 controllers, 32-bit timers use 8-bit prescalers"
  85   (show-timers f-cpu *8-bit-prescalars* 32))
  86
  87 (defun ms-timer-width (ms f-cpu prescalars width)
  88   "Returns the prescalar and compare count for both 8 and 16 bit timers."
  89   (labels ((nearest-count (prescale)
  90              (let ((count (round (* ms (/ f-cpu 1000 prescale))))
  91                    (max-count (expt 2 width)))
  92                (cond
  93                  ((< count 1)
  94                    1)
  95                  ((<= count max-count)
  96                    count)
  97                  ((> max-count)
  98                    max-count))))
  99            (clk-ms (prescale count)
 100              (unless (zerop count)
 101                (/ count (/ f-cpu 1000 prescale))))
 102            (percent-error (actual desired)
 103              (* 100 (- (/ actual desired) 1))))
 104
 105     (dolist (prescale prescalars)
 106       (let* ((count (nearest-count prescale))
 107              (clk-ms (clk-ms prescale count))
 108              (err (percent-error clk-ms ms))
 109              (fmt-err (if (> err 1000)
 110                         "   >1000%"
 111                         (format nil "~8,3F%" err))))
 112         (format t "~2D  ~4D  ~5D ~10,4F ~A~%"
 113                 width prescale count clk-ms fmt-err)))))
 114
 115 (defun ms-timer (ms &optional (f-cpu *f-cpu*))
 116   "Returns the prescalar and compare count for both 8 and 16 bit timers."
 117   (dolist (width '(8 16))
 118     (ms-timer-width ms f-cpu *10-bit-prescalars* width)))
 119
 120 (defparameter *baud-rates* '(300 600 1200 2400 4800 9600 14400 19200 28800
 121                              38400 56000 57600 76800 115200 128000 250000
 122                              256000 500000))
 123
 124 (defun avr-uart-divisors (&optional (f-cpu *f-cpu*) (view-below-percent nil))
 125   "Displays the divisor UBRR and error percent for various baud
 126 rates for F_CPU. UBBR is limited to 12 bits."
 127   (dolist (baud *baud-rates*)
 128     (let* ((ubrr (min 4096
 129                       (max 0 (round (- (/ f-cpu 16 baud) 1)))))
 130            (ubrr2 (min 4096
 131                        (max 0 (round (- (/ f-cpu 8 baud) 1)))))
 132            (actual-baud (/ f-cpu 16 (1+ ubrr)))
 133            (actual-baud2 (/ f-cpu 8 (1+ ubrr2)))
 134            (err (* 100 (- (/ actual-baud baud) 1)))
 135            (err2 (* 100 (- (/ actual-baud2 baud) 1))))
 136       (when (or (not view-below-percent)
 137                 (or (< (abs err) view-below-percent)
 138                     (< (abs err2) view-below-percent)))
 139         (format t "~6D ~4D ~5,1F% ~4D ~5,1F%~%"
 140                 baud ubrr err ubrr2 err2)))))
 141
 142 (defun pic-uart-divisors (&optional (fcy *f-cpu*) (view-below-percent nil))
 143   "Displays the divisor BRG and error percent for various baud
 144 rates for Fcy. BRG is limited to 16 bits."
 145   (dolist (baud *baud-rates*)
 146     (let* ((brg (min 65536
 147                      (max 0 (round (- (/ fcy 16 baud) 1)))))
 148            (actual-baud (/ fcy 16 (1+ brg)))
 149            (err (* 100 (- (/ actual-baud baud) 1))))
 150       (when (or (not view-below-percent)
 151                 (< (abs err) view-below-percent))
 152         (format t "~6D ~4D ~5,1F%~%" baud brg err)))))
 153
 154 (defun zero-error-uart-clocks ()
 155   (dolist (mult '(1 2 4 6 8 10 12))
 156     (format t "~&~8,4F MHz~%" (* mult  *base-error-zero-baud-clk* 1e-6))))
 157