Kurs AVR-GCC cz.1.pdf

1 Z 16

Spis treści | Następna część kursu

Artykuł ten jest pierwszą częścią internetowego kursu pisania programów w języku C dla

popularnych 8bitowych mikrokontrolerów AVR(AT90, ATmega, ATtiny) firmy ATMEL

z wykorzystaniem darmowego kompilatora AVRGCC(WinAVR).

01.10.2008 Autor:abxyz

Nikogo nie trzeba przekonywać jak bardzo uŜyteczny moŜe być mikroprocesor przy konstruowaniu

wszelkich sprzętów i urządzeń, a w szczególności przy budowie robocików takich, jakie

prezentowane są na naszym forum www.dioda.com.pl . Najwygodniejsze do wykorzystania

są mikrokontrolery, nazywane teŜ mikrokomputerami jednoukładowymi, gdyŜ w jednym takim

układnie scalonym umieszcza się: mikroprocesor, pamięć, porty wejścia/wyjścia oraz całą resztę

potrzebną do działania procesora. Największym udogodnieniem jest wbudowana w strukturę

mikrokontrolera pamięć flash, przeznaczona na programy, którą moŜna łatwo zaprogramować

"w systemie" bez potrzeby uŜywania drogich programatorów. Obecnie, zwłaszcza wśród

hobbystów, najpopularniejsze są 8bitowe mikrokontrolery AVR firmy ATMEL. Pozostaje tylko

jedna trudność, tworzenie programów, nawet najlepszy komputer bez oprogramowania jest

bezuŜyteczny. Do tego wymagana jest znajomość języków programowania

oraz architektury mikrokontrolera. W Internecie moŜna znaleźć wiele materiałów na temat

programowania AVRów, ale kompletnego kursu programowania w języku C dla początkujących

ja nie znalazłem, więc sam zabrałem się do pisanie takiego tekstu. Co do poziomu wiedzy w

tekście, to proszę nie oczekiwać zbyt wiele, jestem jedynie amatorem, hobbystą budującym małe

robotyzabawki, i ten kurs programowania takŜe kierowany jest przede wszystkim do hobbystów,

entuzjastów robotyki.

Kurs. Co i jak ?

Do zrozumienia treści kursu będzie potrzebne niewielkie doświadczenie w dziedzinie

elektroniki, dodatkowo znajomość któregoś z języków programowania

(na przykład Pascala z lekcji informatyki w szkole) znakomicie ułatwi zrozumienie tematu. Będzie

to kurs "praktyczny", przygotuję wiele działających, gotowych do wykorzystania przykładów.

Zaczniemy od zupełnych podstaw, będziemy poznawać język C oraz wewnętrzne zasoby

mikrokontrolerów AVR. Zahaczymy teŜ o asembler, gdyŜ czasem poręczniej jest napisać fragment

programu w asemblerze; dodatkowo pomoŜe to zrozumieć jak działa mikroprocesor.

Będziemy wykorzystywać kompilator języka C (AVRGCC) i programy narzędziowe z pakietu

WinAVR (oprogramowanie całkowicie darmowe). Przykładowe programy będą pisane

z przeznaczeniem głównie dla układów ATmega (ATmega8 i ATmega16).

2 Z 16

Układy ATmega8 i ATmega16 w obudowach do montaŜu przewlekanego.

Do testowania przykładów z kursu polecam płytkę stykową, ja będę uruchamiał przykładowe

programy na takiej małej, jak na zdjęciu poniŜej. Płytki stykowe to wspaniały wynalazek, niestety

nie są tanie, dlatego wybrałem małe płytki, w razie potrzeby moŜna łączyć ze sobą dwie i więcej

takich płytek.

Mała płytka stykowa.

Przewody do połączeń na płytce stykowej moŜna wykonać rozcinając kawałek skrętki

komputerowej.

śyły przewodów z rozciętej skrętki komputerowej doskonale nadają się do robienia połączeń na płytce stykowej.

3 Z 16

Jednak przy bardziej rozbudowanych projektach lepiej lutować części elektroniczne na płytce

uniwersalnej. Ja będę uŜywał takiej, jaką widać zdjęciu poniŜej.

Płytka uniwersalna

Zdecydowanie nie warto na potrzeby tego kursu wykonywać płytkę pcb, czy kupować zestaw

(płytkę startową) z mikrokontrolerem AVR. Natomiast warto kupić gotowy programator

AVR ISP, napiszę o tym dalej.

Warto teŜ postarać się o jakoś ksiąŜkę z kompletnym, szczegółowym opisem języka C. Ja polecam

ksiąŜkę: "Język ANSI C" autorzy: Brian W. Kernighan, Dennis M. Ritchie.

Mój egzemplarz ksiąŜki "Język ANSI C" kupiony okazyjnie z kartonu na bazarze. Obecnie ksiąŜka sprzedawana jest

w innej okładce.

Głównym źródłem informacji o układach AVR jest oczywiście strona producenta

http://www.atmel.com/products/AVR/

a na temat kompilatora avrgcc, strona biblioteki "avrlibc"

http://www.nongnu.org/avrlibc/

Pamięć dla programu i danych

4 Z 16

Zacznę od tematu pamięci wewnętrznej (pamięci

wbudowanej w strukturę układów AVR). Za kaŜdym

razem, gdy uruchamia się jakąś aplikacje na komputerze

PC, to programy przed uruchomieniem ładowane są

z twardego dysku do pamięci operacyjnej RAM komputera.

W przypadku mikrokontrolerów AVR kod programu

umieszczany jest na stałe w wewnętrznej pamięci FLASH.

Pamięć FLASH jest pamięcią nieulotną, jej zawartość nie

zanika w chwili odłączenia zasilania, jak to jest w przypadku

pamięci RAM, lecz pozostaje niezmieniona do momentu

ponownego zaprogramowania. Programować FLASH

mikrokontrolerów AVR, to znaczy skasować aktualną

zawartość pamięci i zapisać nową, moŜna około 10000

razy, tyle powinien układ przetrwać, potem pozostaje

wymienić układ na nowy. W pamięci FLASH mikrokontrolera

oprócz kodu programu umieszcza się takŜe wartości stałe

w programie, a zwłaszcza duŜe tablice stałych oraz

teksty ciągi znaków, na przykład komunikaty wysyłane do

wyświetlacza alfanumerycznego. Dalej w tekście zamiast

przydługiego słowa "mikrokontroler" będę uŜywał skrótu

"uC".

Oczywiście zmienne w programie tworzone są w pamięci RAM, mikrokontrolery AVR posiadają

takŜe wbudowaną pamięć SRAM (ang. static RAM). Dodatkowo uC AVR wyposaŜone są

w pamięć EEPROM, program moŜe zapisywać do tej pamięci dane, które powinny przetrwać

wyłączenie urządzenia (ustawienia). Do pamięci EEPROM uC AVR dane zapisywać moŜna około

100000 razy, tyle według dokumentacji powinien układ przetrwać. PoniŜej w tabeli wypisałem ile

pamięci FLASH, SRAM i EEPROM posiadają uC AVR, których będziemy uŜywać. Nie są to

gigabajty, warto o tym pamiętać pisząc programy i oszczędnie wykorzystywać pamięć AVRka.

Programator AVR ISP

A w jaki sposób załadujemy nasz program do pamięci FLASH AVRra i dane do pamięci

EEPROM? Jest kilka moŜliwości, najłatwiej jest zaprogramować pamięć AVRka poprzez interfejs

SPI. Do tego celu potrzebny jest specjalny adapter (nazywany programatorem AVR ISP). Z Jednej

strony programator AVR ISP przyłącza się do komputera PC poprzez któryś z portów:

USB, LPT, RS, a z drugiej strony programator łączy się z uC AVR na płytce kablem zakończonym

odpowiednim złączem. Właśnie skrót ISP (ang.In System Programming) oznacza programowanie

w układzie, czyli moŜliwość programowania uC bez konieczności wyjmowania go z urządzenia

w którym pracuje.

5 Z 16

Programowanie w układzie (w systemie)

Programator AVR ISP moŜna wykonać samemu według schematu z Internetu lub kupić gotowy. Na

fotografiach poniŜej widać dwa "kupne" programatory AVR ISP; pierwszy przyłączany do portu

równoległego (LPT) komputera PC, drugi do portu USB.

Programator AVR ISP przyłączany do portu LPT komputera

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: