Kurs AVR-GCC cz.4.pdf

1 Z 23

Artykuł pochodzi ze strony XYZ HOBBY ROBOT ( xyz.isgreat.org )

Kurs AVRGCC cz.4(v1)

17.08.2009 ABXYZ

Artykuł jest wciąŜ jeszcze w trakcie edycji, więc wszelkie uwagi,

podpowiedzi i komentarze będą bardzo pomocne.

DuŜo wody upłynęło Wisłą do morza

od czasu ukazania się trzeciej część

niniejszego kursu i wreszcie jest

część czwarta. Ostatnio omawiane

były: zmienne, operatory, pętle

i instrukcje sterujące jak: if, switch.

W tej części kursu przerobimy

tablice i funkcje, czyli dalszy ciąg

podstaw języka C. Jak poprzednio,

wpierw omówię wymienione tematy,

a następnie zestawimy układ

z AVRem i uruchomimy kilka przykładowych programów. W tej

części kursu będziemy bawić się przyłączając do AVRa klawiaturę

telefoniczną i piezobuzzer(bez generatora).

Tablice

Gdy w programie mamy większą ilość danych jednego typu, to

zamiast tworzyć wiele pojedynczych zmiennych, lepiej będzie

utworzyć tablicę. W tablicy moŜna przechowywać jednocześnie

wiele zmiennych jednakowego typu. Wszystkie elementy tablicy są

ponumerowane, dostęp do dowolnej zmiennej w tablicy uzyskuje

się podając nazwę tablicy i numer elementu.

W języku C tablicę przed pierwszym uŜyciem naleŜy wcześniej

zdefiniować. Tablicę definiuje się pisząc kolejno: typ danych, nazwę

tablicy i objętą parą nawiasów kwadratowych [] liczbę elementów

tablicy. Definicję naleŜy zakończyć średnikiem.

int main( void )

{

/* Definicja tablicy 'pomiar' o 64 elementach typu char */

char pomiar[ 64 ];

/* Definicja tablicy 'wysokosc' o 32 elementach typu int */

int wysokosc[ 32 ];

/* Definicja tablicy 'temperatura' o 16 elementach typu

double */

double temperatura[ 16 ];

Elementami tablic mogą być wartości typów: char, int, float, double

oraz: struktury, unie, pola bitowe i wskaźniki o których będzie

mowa w następnej części kursu. Elementami tablicy mogą być teŜ

same tablice; w taki sposób tworzy się w języku C tablice

wielowymiarowe.

/* 2 elementowa tablica 40 elementach tablic typu char */

char bufor[ 2 ][ 40 ];

/* Tablica trójwymiarowa */

char jakas_tablica[ 4 ][ 8 ][ 3 ];

Definiując tablicę moŜna jednocześnie tablicę inicjalizować

wartościami początkowymi. W tym celu dopisuje się na końcu

2 Z 23

definicji: operator = , a po nim, objęte parą nawiasów klamrowych

{}, wartości początkowe kolejnych elementów tablicy rozdzielone

przecinkami.

/* Definicja tablicy z jednoczesną inicjalizacją wartościami

początkowymi dwóch pierwszych elementów tablicy */

char tablica[ 4 ] = { 0x01 , 0x02 };

/* Definicja tablicy z jednoczesną inicjalizacją wartościami

początkowymi wszystkich czterech elementów. W takim przypadku

moŜna nie wpisywać w definicji ilości elementów tablicy,

kompilator sam to wyliczy. */

char tablica[] = { 0x01 , 0x02 , 0x04 , 0x08 };

/* Definicja z inicjalizacją tablicy dwuwymiarowej */

char inna_tablica[][ 2 ] = { 0x31 , 0x02 ,

0xf1 , 0x02 ,

0x41 , 0xf2 ,

0xf1 , 0xc2 ,

0x11 , 0xa2 };

W programie elementami tablicy posługujemy się w identyczny

sposób jak pojedynczymi zmiennymi. KaŜdy element tablicy ma

nazwę składającą się z nazwy tablicy oraz objętego parą nawiasów

kwadratowych indeksu(numeru elementu). Elementy tablicy

numerowane są zaczynając od zera, a nie od jedynki, naleŜy to

koniecznie zapamiętać.

/* Przypisanie pierwszemu elementowi tablicy wartości 23.5 */

temperatura[ 0 ] = 23.5 ;

/* Przypisanie drugiemu elementowi tablicy wartości 22.0 */

temperatura[ 1 ] = 22.0 ;

/* Przypisanie ósmemu elementowi tablicy wartości 17.5 */

temperatura[ 7 ] = 17.5 ;

/* Przypisanie jakiejs_zmiennej wartości czwartego elementu

tablicy */

jakas_zmienna = temperatura[ 3 ];

Trzeba teŜ pamiętać, Ŝe jeŜeli zdefiniujemy tablicę n elementową

i spróbujemy zapisać coś pod indeksem równym lub większym n to

kompilator nie zgłosi błędu, ale skutkować to moŜe nieprawidłowym

działaniem programu.

Przy operacjach na tablicach szczególnie uŜyteczna moŜe być

instrukcja pętli for, gdzie licznik pętli będzie indeksem tablicy.

unsigned char i,j;

int tablica_1[ 16 ];

int tablica_2[ 16 ];

int tablica_3[ 10 ][ 10 ];

/* Kolejnym elementom tablicy przypisane zostaną wartości:

0,10,20,30..150 */

for (i = 0 ; i < 16 ; i++)

tablica_1[i] = i * 10 ;

/* Kopiowanie zawartości tablica_1 do tablica_2 */

for (i = 0 ; i < 16 ; i++)

tablica_2[i] = tablica_1[i];

/* Wypełnienie tablicy dwuwymiarowej */

for (i = 0 ; i < 9 ; i++)

for (j = 0 ; j < 9 ; j++)

tablica_3[i][j] = i * j;

3 Z 23

Na tym etapie nauki, te informacje na temat tablic mam wystarczą.

Funkcje

Program składa się z ciągu instrukcji zapisanych w pamięci

i wykonywanych jedna po drugiej. Obok instrukcji, które realizują

konkretne zadania, na przykład włączają i wyłączają diodę LED,

istnieją teŜ specjalne instrukcje sterujące przebiegiem programu

jak np.: ifelse, switch, for, while; które były tematem poprzedniej

części kursu.

Obok wspomnianych instrukcji sterujących istnieje moŜliwość

tworzenia podprogramów. Zwykle dłuŜsze programy dzielone są na

odrębne fragmenty, nazywane podprogramami lub procedurami.

Spośród podprogramów wyróŜnić moŜna podprogram pierwszy

(główny), od którego pierwszej instrukcji rozpoczyna się działanie

całego programu. Umieszczając w programie specjalną instrukcję

instrukcję wywołania podprogramu moŜna wykonać wybrany

podprogram.

Przebieg przykładowego programu składającego się z podprogramu głównego i dwóch

podprogramów. Cały program zaczyna się od pierwszej instrukcji podprogramu głównego.

A jaki moŜe być poŜytek z podziału programu na podprogramy ? Na

przykład, jeśli jakiś dłuŜszy fragment kodu powtarza się w wielu

miejscach programu, oczywistym rozwiązaniem będzie umieścić ten

fragment w odrębnym podprogramie. W wyniku otrzymamy

znacznie krótszy program o przejrzystej strukturze. W tak

napisanym programie łatwiej jest wprowadzać zmiany. Oczywiście

sposób podziału programu nie bywa przypadkowy, podprogramy

zwykle realizują konkretne zadania np. odczyt czujnika

temperatury, włączenie sygnalizacji albo uruchomienie

serwomechanizmu.

W języku C podprogramy nazywa się funkcjami. KaŜdy program

w języku C musi zawierać funkcje o nazwie "main" kaŜda funkcja

ma nadaną nazwę (identyfikator). Funkcja main jest wspomnianym

wcześniej podprogramem pierwszym(głównym), od którego

4 Z 23

pierwszej instrukcji zaczyna się wykonanie całego programu.

/* Najprostszy programcałość umieszczona w funkcji main */

#define F_CPU 1000000L

#include <avr/io.h>

/* Definicja funkcji main */

int main( void )

{

/* Instrukcje naszego programu */

}

Obok funkcji main programista moŜe tworzyć(definiować) własne

funkcje, moŜna teŜ wykorzystywać gotowe funkcje z biblioteki

standardowej języka C, dostarczonej razem z kompilatorem. Razem

z kompilatorem avrgcc wykorzystuje się bibliotekę AVR Libc, która

pełni rolę biblioteki standardowej, dopasowanej do moŜliwości

8bitowych mikrokontrolerów AVR. W przykładach z kursu często

uŜywana jest funkcja z biblioteki AVR Libc o nazwie _delay_ms.

Funkcja ta wprowadza do programu opóźnienie o zadanym

w milisekundach okresie czasu; w avrlibc dostępna jest takŜe

podobna funkcja _delay_us, dla której długość opóźnienia podaje

się w mikrosekundach.

Instrukcja wywołania funkcji składa się z nazwy funkcji i objętej

parą nawiasów okrągłych listy argumentów, i kończy się

średnikiem. Argumenty funkcji to dane przekazywane do funkcji,

jak na przykład wartość opóźnienia w funkcji _delay_ms. Jeśli

funkcja oczekuje kilku argumentów, kolejne argumenty oddziela się

przecinkami. Gdy funkcja nie oczekuje Ŝadnego argumentu, to

uruchamiając ją, po nazwie funkcji wstawiamy "pustą" parę

nawiasów okrągłych ().

/* Funkcje _delay_ms, _delay_us oczekują przy wywołaniu

jednego argumentu typu double wartości opóźnienia */

/* Argumentem funkcji jest wartość stała 80 */

_delay_ms( 80 );

);

/* Argumentem funkcji będzie wartość wyraŜenia

jakas_zmienna+20 */

_delay_us(jakas_zmienna + 20 );

);

/* Funkcje mogą oczekiwać jednego lub większej

liczby argumentów albo Ŝadnego */

/* Jeśli jakaś funkcja oczekuje kilku argumentów, kolejne

argumenty oddziela się przecinkiem. */

jakas_funkcja( 10 , 17.3 , jakas_zmienna);

);

/* Inna funkcja nie oczekuje Ŝadnego argumentu */

inna_funkcja();

);

Po zakończeniu działania funkcje mogą zwracać dane. Na przykład

funkcja rand z biblioteki standardowej zwraca wartość typu int,

wartością tą jest liczba pseudolosowa z przedziału od 0 do

RAND_MAX(0x7FFF). JeŜeli funkcja zwraca wartość, wtedy całe

wyraŜenie: nazwa_funkcji(argumenty_funkcji) posiada wartość

i typ, podobnie zmienne. Wtedy, przykładowo, moŜna instrukcję

wywołania funkcji "nazwa_funkcji(argumenty_funkcji)" postawić po

prawej stronie operatora przypisania, Ŝeby zwróconą przez funkcję

wartość przypisać od zmiennej; albo umieścić w warunku instrukcji

ifelse.

);

5 Z 23

/* Funkcja rand, obliczająca liczbę losową, zwraca

wartość typu int */

jakas_ zmienna = rand() + 100 ;

/* Jeśli wartość zwrócona przez funkcje rand będzie większa

od 10, wtedy warunek w instrukcji if będzie spełniony */

if ( rand() > 10 )

{

Funkcja moŜe zwracać tylko wartość jednej zmiennej lub nie

zwracać niczego.

Własną funkcję tworzy(definiuje) się wpisując kolejno: typ

zwracanej wartości, nazwę nowej funkcji, listę parametrów funkcji

objętą parą nawiasów okrągłych (); deklaracje kolejnych

parametrów oddziela się przecinkami. W definicji funkcji

argumenty nazywa się parametrami. Następnie, między parą

nawiasów klamrowych {}, umieszcza się instrukcja po instrukcji

kod funkcji.

/* Definicja funkcji */

typ nazwa_funkcji(parametry)

{

/* Instrukcje wewnątrz funkcji */

}

Jeśli w definicji funkcji jako zwracany typ wstawi się słówko void,

oznaczać to, Ŝe funkcja nie będzie niczego zwracać; a jeśli

wstawimy void w miejsce listy parametrów, to funkcja nie będzie

oczekiwać Ŝadnych argumentów. W naszych krótkich programach

definicje funkcji będą umieszczane w pliku przed funkcją main.

/* Definicja funkcji które niczego nie zwraca i nie oczekuje

Ŝadnych argumentów */

void io_init( void )

{

DDRD = 0x0f ;

PORTD = 0xf0 ;

DDRB = 0x0f ;

}

/* Definicja funkcji main */

int main( void )

{

/* Wywołanie funkcji io_init */

io_init();

PoniŜej znajduje się przykład definicji funkcji, która przyjmuje dwa

argumenty typu unsigned int i nie zwraca niczego. Wartości

argumentów dostępne są wewnątrz funkcji w specjalnie tworzonych

zmiennych. W chwili wywołania funkcji, tworzone są zmienne

o typach i nazwach jakie znajdują się na liście parametrów.

Zmienne te są inicjalizowane wartościami argumentów podanych

przy wywołaniu funkcji. W przykładzie poniŜej, w funkcji beep

dostępne są dwie zmienne o nazwach: frequency i duration

zawierające wartości wysłanych do funkcji argumentów.

/* Definicja funkcji beep */

void beep( unsigned int frequency, unsigned int duration)

{

unsigned int i,t,n;

t = 125000 /frequency;

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: