По сложившейся до меня традиции программирование микроконтроллеров начинается с программы управляющей светодиодом. И я в свое время наморгался светодиодами на старом добром AVRовском ките STK200. Это было несколько лет назад, и я до сих пор помню восторг от первых работающих программ, пускай и примитивно простых. Я начинал изучение микроконтроллеров с ассемблера и только спустя пару-тройку лет постепенно перешел на Си. К этому времени я уже хорошо знал всю периферию AVR микроконтроллеров, поэтому больших затруднений этот переход не вызвал.
На интернет форумах время от времени возникают религиозные войны ассемблерных и сишных программистов. По правде говоря, я и сам принимаю в них участие, но не для того чтобы отстоять какую-либо точку зрения, а просто шутки ради. Лично я считаю, что ассемблер полезно знать, но программировать нужно на Си. Знание ассемблера позволят лучше понимать работу микроконтроллера, писать более компактный код на Си. В некоторых случаях к ассемблеру нужно прибегать для написания критичных по времени исполнения или по объему кода кусков программы. Писать же полностью программу на ассемблере… увольте, это слишком утомительно.
Итак, первое что вы должны сделать – найти и установить на свой компьютер компилятор IAR AVR. Есть несколько путей решения этой проблемы. Можно скачать программу с официального сайта IAR Systems - iar.com. В разделе Download есть две версии - 30-day evaluation edition и Kickstart edition. Первый вариант – полнофункциональная 30-ти дневная версия без ограничений по коду, второй – полнофункциональная версия без ограничения по времени, но с ограничением по коду 4к. Можно найти программу на просторах сети – поискать на торрентах, на форумах по электронике. Я использую полнофункциональную программу без ограничений версии 5.11. До сих пор никаких нареканий эта версия у меня не вызывала.
Надеюсь, программу вы поставили. Дальше я опишу последовательность действий для создания первого проекта в IARе. Возможно, чересчур подробное описание вызовет у некоторых читателей изрядную степень раздражения. Спокойно, без пены. Люди разные. Кому-то просто необходимо разжевать материал.
Итак, запускаем программу. Откроется диалоговое окно Embedded Workbench Startup. Выбираем пункт Create new project in current workspace (создать новый проект в текущем рабочем пространстве).
Откроется окно Create New Project. IAR предложит вам выбрать тип шаблона проекта (Project templates). Выбираем C > main.
В стандартном Save As диалоге указываем название проекта (led1) и папку, в которой хотим его сохранить.
Сохраняем workspace - File > Save Workspace
Проект создан.
Приглядимся к IARу. Верхняя строка – почти стандартный menu bar. Ниже - tool bar с кнопками. С левой стороны - рабочее пространство (workspace), в котором отображается структура нашего проекта. С правой стороны находится редактор кода. Сейчас там открыт файл main.c, но в нем ничего нет, кроме функции main().
IAR позволяет объединять несколько проектов в одном workspace. Это очень удобно для быстрой навигации между проектами. Каждый workspace может содержать один или несколько проектов, а каждый проект должен быть частью, по крайней мере, одного workspace.
Каждый проект имеет так называемые build configuration. По умолчанию их две – Debug и Release. Эти конфигурации отличаются настройками проекта. В простейшем случае это опции оптимизации, формат выходного файла. Это позволяет быстро менять настройки, не залезая в меню Project > Options… При желании можно создать свои build configurations, но сейчас нам это не понадобится. Подробнее об организации проектов в IARе.
Зададим настройки проекта для конфигурации Release.
Кликаем на название проекта и в строке меню выбираем Project > Options… Откроется диалоговое окно с множеством настроек.
Выбираем тип микроконтроллера.
General Options > Target > Processor configuration
У меня это ATmega8535.
Меняем тип выходного файла.
Linker > Output.
B поле Output file cтавим галочку Override default и заменяем расширение d90 на hex
В поле Format выбираем Other и в выпадающем меню Output format выбираем тип файла intel-standart
Жмем ОК.
Теперь дело за программой. Сформулируем нашу задачу: заставить микроконтроллер моргать светодиодом с частотой видимой человеческому глазу.
Схема для нашего примера.
Алгоритм программы следующий:
1. конфигурируем порт, к которому подключен светодиод, в режим выхода
2. выставляем в порту ноль – то есть, зажигаем светодиод
3. ждем
4. выставляем в порту единицу – то есть, гасим светодиод
5. ждем
6. возвращаемся на шаг номер 2
Самая простая для понимания вещь в любых языках программирования – это комментарии. Назначение комментариев – помогать разбираться в программе. Ну то есть пояснять трудные участки кода, назначение функций и тому подобное. Иногда бывает, откроешь свою старую программу и не можешь вспомнить, как она работает. А все почему? Да потому что впопыхах не написал комментариев к ней.
_____________________синтаксис комментариев_______________________
// однострочный комментарий
/* длинный
многострочный
комментарий */
_________________________________________________________________
Комментарии игнорируются компилятором и не включаются в текст конечной программы. Часто символы комментариев используются, когда нужно исключить часть кода из программы, не удаляя его при этом.
Пусть первой строчкой нашей программы будет комментарий.
//первая прога на Си для AVR
В нашей программе мы будем использовать имена регистров микроконтроллера и для того чтобы компилятор их понимал, мы должны подключить к нашей программе заголовочный файл (хедер файл или просто хедер), который содержит описание адресов регистров, адресов векторов прерываний, имен битов регистров микроконтроллера ATMega8535. Это делается с помощью директивы препроцессора #include
Препроцессор это специальная часть компилятора, обрабатывающая текст программы перед началом процесса компиляции кода. Все директивы препроцессора начинаются с символа #.
_______________синтаксис директивы include__________________
#include <имя_файла.h>
#include “имя_файла.h”
Угловые скобки указывают компилятору, что подключаемые файлы нужно сначала искать в стандартной папке IARа с именем INC. Двойные кавычки “ и “ указывают компилятору начинать поиск с директории, в которой хранится проект.
________________________________________________________
Для каждого типа микроконтроллера есть свой заголовочный файл. Для ATMega8535 этот файл называется iom8535.h, для ATMega16 – iom16.h. По идее мы должны в начале каждой программы подключать заголовочный файл того микроконтроллера, который мы используем. Умные люди немного облегчили нам жизнь и написали заголовочный файл ioavr.h. Препроцессор обрабатывает этот файл и в зависимости от настроек проекта включает в нашу программу нужный заголовочный файл.
Итак, следущая строчка программы
#include <ioavr.h>
В нашей программе мы будем использовать задержку. Задержку можно реализовать программно и аппаратно. Сейчас нас интересует программная задержка. IAR содержит библиотеку, в которой уже есть готовая функция задержки. Нам нужно подключить к нашей программе эту библиотеку. Как это сделать? Каждая библиотека имеет свой заголовочный файл в котором описано какие фукции она содержит. Этот файл мы и должны включить в программу. Делается это, как вы догадались с помощью директивы #include.
#include <intrinsics.h>
Основу любой сишной программы составляют функции, и любая программа на Си имеет хотя бы одну функцию – main().Вообще-то на примере main() не хотелось бы объяснять синтаксис функций, потому что main() хоть и является функцией, но вызывается не как обычно, а автоматически. С этой функции микроконтроллер начинает выполнение написанной нами программы. Вызовы всех других функций, наших или библиотечных, должны быть записаны в коде. Как вызывается функция, мы увидим дальше.
У функции есть заголовок – int main(void) и тело – оно ограниченно фигурными скобками {}. В тело функции мы и будем добавлять наш код.
______________________пояснения к функции main() _______________________
Перед именем функции указывается тип возвращаемого значения. Если функция не возвращает значение – используется ключевое void.
int – это целое 2-ух байтное число, диапазон значений от – 32768 до 32767
После имени функции в скобках () указываются параметры, которые передаются функции при ее вызове. Если функция без параметров – используется ключевое слово void
Для того чтобы завершить выполнение функции используется ключевое слово return. Если функция возвращает значение, то оно пишется после слова return.
_____________________________________________________________________
Сейчас нам нужно настроить порт С на выход. Режим работы порта определяется содержимым регистра DDRC. Ничего кроме светодиода на данный момент к порту C не подключенно, поэтому можно весь порт конфигурировать на выход. Это делается записью в регистр DDRC числа 255 (0b11111111 – в двоичном виде. В языке Си нет поддержки двоичных чисел, но это можно обойти с помощью макроопределений. Об этом мы поговорим позже)
Дополнительную информацию по портам ввода-вывода микроконтроллеров AVR вы можете почерпнуть здесь.
Добавляем после фигурной скобки
DDRC = 255;
В языке Си знак равно = это оператор присваивания. Обратите внимание на точку с запятой, этим символом должно оканчиваться любое выражение на Си.
Теперь нам нужно выставить в порту ноль, то есть зажечь светодиод.
PORTC = 0;
Дошли до задержки. Как я говорил, мы будем использовать готовую библиотечную функцию. Она называется __delay_cycles(unsigned long int). Она ничего не возвращает и содержит один параметр – сколько тактов микроконтроллера должна длиться задержка. Значение этого параметра мы должны передать функции при ее вызове. Здесь мы сталкиваемся с новым типом данных.
_____________________________________________________________________
unsigned long int – это беззнаковое длинное целое число, его размер 4 байта, а диапазон значений от 0 до 232 –1 (4294967295 – вот такое вот здоровенное число)
_____________________________________________________________________
Мы хотим, чтобы светодиод моргал с частотой видимой нашему глазу. Это единицы, десятки герц. Допустим, мы выбрали 1 Гц. Мой микроконтроллер работает на частоте 8 МГц, длительность одного такта =1/8000000 Гц = 125 нс. Сигнал частотой 1 Гц имеет период повторения 1 c. Светодиод будет гореть только половину периода - 0,5с. Делим 0,5 с на 125 нс и получаем искомое число тактов – 4000000. Это число укладывается в диапазон типа unsigned long int.
Следующая строчка нашей программы – вызов функции:
__delay_cycles(4000000);
Далее – гасим светодиод и снова вызываем функцию задержки:
PORTC = 255;
__delay_cycles(4000000);
5 шаг алгоритма – вернуться на шаг 2. По сути дела нам нужно повторить кусок программы, зациклить его. Для этих целей в Си существуют три типа циклов: for, while и do. Мы используем while.
__________________синтаксис цикла while_____________________________
while(condition){
statement1;
statement2;
statement3;
}
while – имеет условие выполнения (condition), оно записано в скобках () и тело цикла, оно заключено между фигурными скобками {}. В качестве условия цикла может выступать переменная, константа, выражение или функция, возвращающая значение. Перед каждым выполнением цикла происходит проверка условия, если условие истинно, цикл выполняется, если условие ложно, цикл не выполняется. Любое ненулевое значение в скобках оператор воспримет как истину, и цикл будет выполняться.
while(1){ //этот цикл будет выполняться бесконечно
statement1;
statement2;
statement3;
}
____________________________________________________________________
Нам нужен бесконечный цикл. Помещаем наши строчки
PORTC = 0;
__delay_cycles(4000000);
PORTC = 255;
__delay_cycles(4000000);
внутрь бесконечного цикла, и вот что в итоге должно получиться:
//первая прога на Си для AVR
#include <ioavr.h>
#include <intrinsics.h>
int main(void)
{
DDRC = 255;
while(1){
PORTC = 0;
__delay_cycles(4000000);
PORTC = 255;
__delay_cycles(4000000);
}
return 0;
}
Если у вас другой результат – пройдитесь снова по тексту. Может, я что-то полохо объяснил, может, вы что-то плохо поняли.
Кликаем Make на панели с кнопками (можно нажать F7). Если все сделано правильно, IAR откомпилирует и соберет проект, а внизу откроется окно Messages, в котором будет написано:
…..
Total number of errors: 0
Total number of warnings: 1
Все прошло без ошибок, но компилер выдал warning - statement is unreachable. Ничего страшного – он просто сообщает нам, что функция main() никогда не возвратит значение. Просто у нас в программе бесконечный цикл и микроконтроллер при работе никогда не дойдет до строчки return 0.
Ищем папку проекта на жестком диске. Там, в директории Release лежит файл прошивки led.hex. Грузим в микроконтроллер... Светодиод заморгал? Отлично. А теперь легко проверить правильно ли работает наша программа. Берем механические часы и смотрим, моргает ли светодиод в такт с секундной стрелкой. У меня моргает, а у вас?
Файлы
Схема для нашего примера.
Проект для IAR AVR. Первая программа на Си для AVR
Проект для WINAVR
Проект для CodeVision
Comments
А, еще хотел спросить, у IAR подсветка ситаксиса своеобразная, нельзя ли как то сделать чтобы как в visual studio?
Если не трудно, напиши статью (а лучше парочку) про работу с компилятором IAR AVR. Действительно очень мало инфы на русском по этому компилятору, так может Вы исправите это недоразумение =). Думаю не только меня интересуют краткий ликбез по основным пунктам IAR (от изменений подсветки синтаксиса до установки различных параметров компиляции и установки размера стека).
По поводу статьи возник один вопрос. __delay_cycles достаточно точный оператор? Если не изменяет память то в WinAVR можно делать задержки с помощью опереторов _delay_ms (задержка в миллисекундах) и _delay_us (задержка в микросекеундах) . Так вот с _delay_ms частенько возникали непонятки т.к практическая задержка порой очень сильно отличалась от задержки заложенной в программе.
Насколько точные задержки получаются с __delay_cycles( )?... ммм.. не задумывался, потому что с ними никогда не было проблем. Думаю, что точные. Величина задержки может "плавать", если во время ее выполнения происходят прерывания...
Нет упоминания о пошаговой отладке. Ни слова о Datasheet. Хотелось бы добавить пример использования порта ввода (как с помощью кнопки без фиксации включать/выключ ать мигание светодиода)
Вот в перечислении алгоритмов:
4. выставляем в порту единицу – то есть, гасим светодиод
а на самом деле:
PORTC = 255;
Так PORTC = 255; или PORTC = 1. ???
А чем HEX(ы) грузить в микроконтроллер ?
Это первая программа и того что здесь есть и так больше чем достаточно чтоб начать!
PORTC = 255; это значит, что на всех восьми выводах порта будут единицы.
Quote: Программатором.
А какой у Вас программатор, если не секрет?
Наверное, их много разных в зависимости от типа микроконтроллер а?
Pashgan, вы не занимаетась материальным обеспечением: программаторами , микроконтролёра ми, нет правда, у нас в Твери ни черта нет!
USB программатор фирмы ATMEL на родном сайте не нашёл.
А что из языка нужно по темам?
Наверное всё что относится к консольным приложениям?
Quote: Нет. Попробуйте в Терраэлектронике посмотреть. У них вроде можно заказать доставку по почте.
Quote: Есть и по Си книжки: Брайан Керниган, Деннис Ритчи - Язык программирования C; Стефан Кочан - Программирование на языке С
Quote: Нет, в консольных приложениях тоже используется вся мощь С++ - классы, наследование, полиморфизм.
И о конфигурации командной строки для прошивки МК при помощи программатора STK500
Прошу прощения, конечно же "размер" имелся ввиду, а не раздел.
пусть книжки читают...А кому не нравиться -
на воздух, а то им и то расскажи, и то покажи , может за них, мля , ещё и спять?
Как его в микроконтроллер -то загрузить?
http://chipenable.ru/index.php/projects-avr/64-avr-programmer.html
Действительно очень важно.
А 5-ти проводковый LPT программатор сработает с понипрог?
Напиши свой код, чтобы было понятно. У тебя вывод RESET подтянут к плюсу питания через резистор? Светодиод может мигать из-за того, что микроконтроллер постоянно сбрасывается.
Зато убил Мегу16 когда запустить его с кварцем на 16мгц... молчит не отвечает и программатор не видит (((
MCUCR=1<<SM|1<<SE|1<<ISC00
приходится задавать настройки регистров числом(для любого регистра, не только MCUCR), т.к. на имена битов ругается. говорит что не определены. Заранее благодарен. Весь материал на вес золота.
Материал для "начинающих" крайне полезен.
Автору спасибо большое!
Долго искал где бы было так хорошо "разжевано", наконец нашел.
Не потому что лень изучать "буквари", просто время катостроф. не хватает и направление (в смысле напис. прог.) не основное, а смежное. И у пр-стов особо нет желания пис. прогу из 5 строчек и с неп. техзаданием, которое еще все время меняется.
Еще раз Огромное Спасибо!
-Работают выводы 0,1 и 6,7 на остальных же постоянное напряжение, от чего диоды не горят соответственно.
-При продолжительной работе эти четыре светодиода начинают чаще моргать.
Если в силе обьяснить причину, помогите пожалуйста.
Только вот для себя я никак не могу понять, продолжает ли он функционировать ? Есть куча разделов, есть FAQ в конце концов. Но по-моему, модератор туда уже не заглядывает. Вообще, есть какой-либо интерес в продолжении?
В течение месяца оставил на сайте в различных разделах до 20 вопросов. Ни на один не получил ответ. Хотя многие из вопросов помещены сюда именно с целью "развития" того, что уже выложено.
Changed settings forces a full rebuild...
Building configuration: LED2 - Debug
Updating build tree...
3 file(s) deleted.
Updating build tree...
main.c
Warning[Pe223]: function "_delay_cycles" declared implicitly C:\Users\alec\D ocuments\FIRST PROJECT\main.c 13
Warning[Pe111]: statement is unreachable C:\Users\alec\D ocuments\FIRST PROJECT\main.c 17
Linking
Error[e46]: Undefined external "_delay_cycles" referred in main ( C:\Users\alec\D ocuments\FIRST PROJECT\Debug\O bj\main.r90 )
Error while running Linker
Total number of errors: 1
Total number of warnings: 2
вот, что я написал:
//Nn-íàÿ ïîïûòêà ïåðâîé ïðîãè, òåïåðü â IAR AVR//
#include
#include
int main( void )
{
DDRC=255;
while(1){
PORTC=0;
_delay_cycles(4 000000);
PORTC=255;
_delay_cycles(4 000000);
}
return 0;
}
и где закопана собака?
<ioavr.h>
не с копировалось.<intrinsics.h>
Code:
__delay_cycles(4000000);
у вас одно. Компилятор не может найти эту функцию и поэтому ругается.
Настройки проекта заданы? Тип контроллера установлен?
) и всё скомпилировалос ь. Интересно а счем это могло быть связано? Какие настройки компилятора на что влияют? Вы не могли-бы написать про настройки компилятора IAR.
Тк а может и операторы из С++ тоже есть? ifelse и тп? а то макросы - кошмар
В чем кокнкретно будет отличия в проектах С с++? ниуж то сильно код оптимизированне й на СИ?
PS Сделай Комментирование через VKонтакте, и ученикам общаться будет проще между собой. Делается легко както
сейчас неудобно комментарии писать,
RSS feed for comments to this post