Грызем микроконтроллеры. Урок 1.

Эту статью (а точнее цикл статей…) я решил полностью посвятить микроконтроллерам фирмы Atmel. Конечно, тема эта избитая… НО! На собственном опыте знаю, что познать истину среди этого, извините, БАРДАКА, очень и очень сложно! Поэтому решил попытаться внести хотя бы какую-нибудь ясность в головы жаждущих познать этого страшного зверя, зовущегося «Микроконтроллер».

Итак, цель этой статьи в том, чтобы описать и по возможности показать весь процесс создания устройства на основе микроконтроллера с «нуля». То есть, от задумки (например, решили мы собрать новогоднюю мигалку, подобную описанной уважаемым alx32 в статье «Анатомия микроконтроллеров ATmega»…) до воплощения в железе. Разумеется, минуя все промежуточные стадии: постановка задачи, выбор МК, подбор обвязки, формулировка алгоритма, написание программы, отладка, создание платы и, самое долгожданное – запуск!!!


Обновлено: добавлены файлы. Итак, задача: нам нужно создать устройство, способное зажигать в определенном порядке (пусть будет по очереди) , N-ное количество светодиодов (пускай будет 8 штук).
(это для начала……..)

Теперь можно браться за программирование. Писать можно на чем угодно, но начинающим советую отдать предпочтение языку C, т.к. программировать проще и нагляднее. Лично я пользуюсь компилятором CodeVision AVR (он есть в файловом архиве), дальнейшие листинги программ будут приводиться именно для этого компилятора.

Определимся с алгоритмом. Нам нужно по очереди через определенный промежуток времени активировать один из выходов МК.

Включать/выключать можно разными способами:
- присваивать значения каждому выводу отдельно;
- записывать значения сразу всех выводов.

Значения (последовательность) можно получить:
- набрав все команды вручную;
- из массива;
- математическим методом.

Временной интервал можно задать:
- функциями delay (задержка);
- через таймер.

Поэкспериментируем со всеми этими способами. Но сначала нужна заготовка…

Чтобы создать заготовку программы воспользуемся генератором кода, встроенным в CVAVR. Для этого запускаем программу, нажимаем File -> New, в открывшемся окне выбираем “Project” и жмем OK. На вопрос «Воспользоваться генератором кода?» отвечаем “Yes”.
Появилось окно генератора кода. В нем выбираем тип МК и его тактовую частоту, остальное оставляем как есть:

Далее переходим на вкладку “Ports” и там в “PortB” и выставляем следующее:

Так мы определили все выводы порта B как выходы, а нолики означают, что при включении питания на них будет устанавливаться логический "0".
Остальные функции нам пока не нужны.

Жмем “File -> Generate, Save and Exit”, выбираем куда сохранить файлы проекта и видим окно с созданным генератором кодом.

Теперь давайте введем в программу наш код.
Простейший вариант реализации (хотя и самы не красивый с точки зрения программирования) – записываем значения каждого вывода, а задержки делаем через функцию delay.

delay_ms(x); - задержка на x миллисекунд

delay_us(x); - задержка на x микросекунд

PORTB - порт, с которым мы работаем.

PORTB.x - обращение к выводу x порта B

Находим в конце текста такие строки

Это бесконечный цикл (т.е.выполняется всё время, пока включено питание) нашей программы . Всё, что перед ним – команды предварительной настройки микроконтроллера. Строки, начинающиеся с “//” – комментарии, их тоже полезно иногда читать.


Жмем кнопочку Make the project (в панели инструментов).

Матерится?
И правильно! Компилятор не знает функции delay_ms(), поэтому надо указать ему файл, в котором эта функция описана.
Для этого в самом начале текста программы нужно вставить строку

#include <delay.h>

(тут точка_с_запятой не нужна!)
Примерно вот так:


Снова жмем волшебную кнопочку.
Проект создан.
Теперь в папке, в которую мы сохранили сам проект, появился файл название_проекта.hex – это и есть прошивка микроконтроллера!

Но подождите, не торопитесь хвататься за паяльник… Мы ведь учимся программировать, а не паять!

Именно поэтому предлагаю проверить нашу программу в виртуальном режиме, а именно – в таком замечательном и любимом мною продукте от Labcenter Electronics - Proteus VSM Там можно моделировать абсолютно любые схемы (даже примитивы Лапласа есть!). Взять ее можно в прикрепленном архиве, вместе с файлами проекта. Правда версия не совсем крякнутая, поэтому не работает сохранение. Что с этим делать расскажу в отдельной статье.

Итак, запускаем ISIS (среда разработки принципиальных схем). В этом окне нажимам кнопочку “P”.


В строке “Keywords” вводим “attiny2313” и справа получаем:

Выбирать особо не из чего, поэтому щелкаем дважды по этой одинокой строке и видим слева в основном окне:

Это значит, что элемент добавлен.

Теперь введите в поле “Keywords” слова “LED-RED” и “RES”. Добавьте резистор и светодиод в проект и закройте окно выбора элементов.

Пробуем собрать схему (вывод RESET обязательно подключите к +5V, иначе ничего не заработает! и в жизни это тоже желательно!)


Вот небольшая подсказка:


А для редактирования свойств элементов достаточно щелкнуть по ним дважды.

Собрали? Надеюсь, не покалечили при этом себя, близких и окружающие предметы.

Простите за издевательство, просто если разберешься сам – уже не забудешь, так что, постигайте, программа очень мощная и она стоит того, чтобы ее освоить!

Когда схема собрана, можно прошить наш виртуальный МК. Для этого щелкаем по нему дважды и видим окно:

В поле “Program file” указываем наш файл прошивки, остальное не трогаем, пока. Жмем кнопку OK. И запускаем анимацию:


Вот и замигала наша мигающая мега-мигалка!!!

Вот только проблемка… Заметили, что все светодиоды зажигаются один за другим, кроме первого. Он зажигается не в тот же момент, когда тухнет последний, а с небольшой задержкой.
Вот мы и нашли ошибки в работе программы, даже не проверяя ее на настоящем микроконтроллере.

Попробуйте сами найти причину этой неприятной неожиданности…



В общем, продолжение следует… Будем разбираться с записью во все выводы сразу и использованием таймеров, массивов и прерываний…