Programování AVR. Programování mikrokontrolérů AVR pro začátečníky

Mikrokontroléry jsou malé, ale zároveň velmi pohodlné zařízení pro ty, kteří chtějí vytvořit doma úžasné robotické nebo automatizované věci. V rámci tohoto článku bude zváženo programování AVR pro začátečníky, různé aspekty a nuance tohoto procesu.

Obecné informace

Mikrokontroléry lze nalézt všude. Jsou v lednicích, pračkách, telefonech, obráběcích strojích, chytrých domech a mnoha dalších technických zařízeních. Jejich všudypřítomné použití je způsobeno možností nahradit složitější a rozsáhlejší obvody analogových zařízení. Programování AVR umožňuje samostatné ovládání elektronických zařízení. Tyto mikrokontroléry lze reprezentovat jako jednoduchý počítač, který může komunikovat s externím zařízením. Takže mohou otevírat / zavírat tranzistory, přijímat data ze snímačů a zobrazovat je na obrazovkách. Také mikrokontroléry mohou provádět různé zpracování vstupních informací, jako je osobní počítač. Pokud zvládnete programování AVR od začátku a dosáhnete profesionální úrovně, budou existovat prakticky neomezené možnosti ovládání různých zařízení pomocí vstupních / výstupních portů, stejně jako změna jejich kódu.

Trochu o AVR

V rámci článku bude uvažována rodina mikrokontrolérů produkovaných firmou Atmel. Τη30 not30 not30 τη30 not3030 not year not τη τη τη τη not not τη30 not τη30 τη30 not not30 not30 not τη30 not not τη30 not τη year not τηct τη not τη τη not τη not not30 τη not not30 not τη30 not not τη30 not30 not τη τη τη not τη not τη30 not τη30 τη not not τη τη τη30 not not not30 not30 not not τη not Široce se používá v průmyslu. V této technice se můžete setkat:

1. Domácnost. Pračky, ledničky, mikrovlnné trouby a tak dále.
2. Mobile. Roboty, komunikační prostředky a tak dále.
3. Výpočetní. Systémy řízení periferních zařízení, základní desky.
4. Zábavné. Ozdoby a dětské hračky.
5. Doprava. Bezpečnostní systémy a řízení motoru.
6. Průmyslová zařízení. Strojní řídicí systémy.

To samozřejmě není všechno. Jsou používány kde výhodné použít nelze sadu ovládacích obvodů, jako jeden mikroprocesoru. To je možné z důvodu nízké spotřeby energie a zjednodušená výroba. Pro psaní programů se používají C a Assembler, mírně upravené pro rodinu mikrokontrolérů. Taková změna je nezbytná kvůli slabým výpočetním schopnostem, které se obvykle počítají v desítkách kilobajtů. Programování AVR bez učení těchto jazyků není možné.

Jak získat svůj první mikrokontrolér?

Programování AVR vyžaduje:

1. Přítomnost potřebného vývojového prostředí.
2. Vlastní mikrokontroléry samotné.

Druhá položka bude podrobněji projednána. Existují tři možnosti pro získání požadovaného zařízení:

1. Koupit přímo mikrokontrolér.
2. Τη30 not not τη τη not not not not τη τη not not τη τη30 year30 τη not not not not τη τη30 τη30 τη30 not year not τη τη30 not τη30 τη30 not30 not year30
3. Sestavte mikrokontrolér sami.

V prvním odstavci není nic složitého, takže půjdeme přímo k druhému a třetímu.

Získejte zařízení jako součást návrháře

Jako příklad bude vybrán slavný Arduino. To je elektronický konstruktér, částečná a pohodlná platforma pro rychlý a vysoce kvalitní vývoj různých elektronických zařízení. Deska Arduino obsahuje určitou sadu komponent pro práci (existují různé konfigurace). Obsahuje nezbytně řadič AVR. Tento přístup vám umožní rychle rozvíjet zařízení, nevyžaduje speciální dovednosti a dovednosti, má významné možnosti pro připojení dalších desek a na internetu najdete mnoho informací o otázkách. Ale ne bez záporu. Koupit Arduino, člověk se zbavuje příležitosti k hlubšímu ponoření do programování AVR, lépe poznat mikrokontrolér, specifika jeho práce. Také relativně malá řada modelů přidává negativní, což často vyžaduje nákupní desky pro konkrétní úkoly. Zvláštností je také skutečnost, že programování na "SI" zde se výrazně liší od standardního formuláře. Navzdory všem svým nedostatkům je Arduino vhodný pro poznávání začátečníků. Ale nezneužívejte.

Samostatná montáž

Je třeba poznamenat, že mikrokontroléry AVR jsou pro začátečníky velmi přátelské. Sami je můžete sbírat cenově dostupným, jednoduchým a levným doplňkem. Pokud budeme hovořit o výhodách, pak vám tento přístup umožní lépe se seznámit s přístrojem, sami si vybrat potřebné komponenty, přizpůsobit konečný výsledek požadovaným požadavkům, používat standardní programovací jazyky a lacinovat. Z mínusů můžeme zaznamenat jen složitost sebepořádání, když je poprvé provedena, a neexistují potřebné znalosti a dovednosti.

Jak pracovat?

Takže řekněme, že problém s mikrokontrolérem byl vyřešen. Dále se bude domnívat, že byl zakoupen nebo koupen samostatně. Co jiného potřebujete pro programování AVR? Pro tento účel potřebujete vývojové prostředí (obvyklý poznámkový blok je vhodný jako základ, ale doporučuji, aby se zastavil na Poznámkovém bloku ++). Ačkoli existují další programy pro programování AVR, daný bezpečnostní systém dokáže splnit všechny požadavky. Je také zapotřebí programátor. Může být zakoupen v blízkém obchodě, objednaný online nebo sbírán samostatně. Nezasahujte do desky plošných spojů. Není to nutné, ale jeho použití vám umožní zachránit nervy a čas. Také koupil / vytvořil samostatně. A poslední je zdroj energie. Pro AVR je nutné zajistit napětí 5V.

Kde a jak se naučit?

Vytvořit díla od začátku nefunguje. Vyžaduje znalosti, zkušenosti a praxi. Ale kde je dostat? Existuje několik způsobů. Zpočátku můžete nezávisle hledat potřebné informace v globální síti. Můžete psát pro kurzy programování (na dálku nebo na plný úvazek) získat základní dovednosti. Každý přístup má své výhody. Kurzy programování vzdálenosti budou tedy levnější a možná i zdarma. Ale není-li dosaženo něco, pak je zaměstnání na plný úvazek zkušený developer bude moci najít problém rychleji. Také není zbytečné se seznámit s literaturou, která je ve volném přístupu. Samozřejmě, že na některých knih jít nebude fungovat, ale získat základní znalosti o zařízení, Programování „SI“, „assembler“ a dalších pracovních bodů, jak je to možné.

I / O porty

To je velmi důležité téma. Bez pochopení toho, jak fungují I / O porty, není vůbec možné naprogramovat programování obvodu AVR. Koneckonců, interakce mikrokontroléru s externími zařízeními se provádí přesně s jejich zprostředkováním. Na první pohled může začátečník myslet, že port je poměrně matoucí mechanismus. Abychom se vyhnuli takovýmto dojmům, nebudeme podrobně zvažovat schéma jeho díla, ale pouze tuto obecnou představu. Zvažte implementaci softwaru. Jako příklad zařízení bylo vybráno mikrokontrolér AtMega8 - jeden z nejoblíbenějších z celé rodiny AVR. I / O port je tři registru, který je zodpovědný za jeho provoz. Na fyzické úrovni jsou realizovány jako nohy. Každý z nich odpovídá určitému počtu v řídicím registru. Každá noha může pracovat jak pro zadávání informací, tak pro výstup. Například může zavěsit funkci osvětlení LED nebo zpracování tlačítka. Mimochodem, tři zmíněné registry jsou: PORTx, PINx a DDRx. Každý z nich je osmibitový (nezapomeňte, že zvažujeme AtMega8). To znamená, že jeden bit je zapojen do určité nohy.

Práce rejstříků

Nejdůležitější z hlediska orientace je správce DDRx. Je také osmbitový. Hodnoty pro to mohou být napsány 0 nebo 1. Jak pracuje regulátor při použití nul a ty? Pokud nastavíte 0 na konkrétní bit, příslušná patka se přepne do režimu vstupu. A díky tomu si můžete přečíst data pocházející z externích zařízení. Pokud je nastaven na hodnotu 1, mikrokontrolér bude moci něco řídit (například dát příkaz tranzistoru, aby přeskočil napětí a rozsvítil LED). Druhým nejdůležitějším je PORTx. Zabývá se řízením nohy. Podívejme se na příklad. Řekněme, že máme výstupní port. Pokud nastavíme logickou jednotku v PORTx, pak signál z mikrokontroléru bude poslán do řídícího zařízení, aby začal pracovat. Například rozsvítí se kontrolka LED. Při nastavení nuly se zhasne. To znamená, že není potřeba pracovat s manažerem registrů DDRx trvale. A nakonec promluvme o PINxu. Tento registr je zodpovědný za zobrazení stavu nohy řadiče, když je nastaven na vstupní stav. Je třeba poznamenat, že PINx může pracovat pouze v režimu čtení. Napište to nefunguje. Ale tady si přečtěte aktuální stav nohou - není to žádný problém.

Práce s analogy

AVR nejsou jedinými mikrokontroléry. Tento trh je rozdělen mezi několik velkých výrobců, jakož i mezi více zařízeními a Číňanů simulující domácí produkty. V mnoha ohledech jsou podobné. Například programování PIC / AVR není příliš odlišné. A pokud je jedna věc pochopena, pak bude snadné pochopit všechno ostatní. Ale způsob, jak začít se doporučuje všichni stejní s AVR díky své struktuře příslušný, přátelské k developerem a velkému počtu pomocných látek, což je důvod, proč tento proces vývoje může být značně urychlen.

Bezpečnostní opatření

Při programování mikroprocesorů AVR na "SI" nebo "Assembler" je nutné pracovat velmi opatrně. Faktem je, že nastavením určité kombinace registrů a změnou vnitřních nastavení můžete mikrokontrolér bezpečně uzamknout. To platí zejména pro fyzu. Pokud neexistuje žádná důvěra v správnost jejich jednání, je lepší upustit od jejich použití. Totéž platí pro programátory. Pokud zakoupíte tovární zařízení, pak bez problémů blikají mikrokontroléry. Při montáži sami sebe může vzniknout smutná situace, kdy programátor uzamkne zařízení. K tomu může dojít jak kvůli chybě v programovém kódu, tak v důsledku poruchy v něm. Mimochodem, asi jeden další (tentokrát pozitivní) moment, který byl dříve zmíněn v minulosti, ale nebyl plně odhalen. Nyní téměř všechny moderní mikrokontroléry mají funkci programování v obvodu. Co to znamená? Řekněme, že zařízení bylo připuštěno na desce. A ke změně firmwaru, není nutné ji odpařovat, protože taková interference může poškodit samotný mikrokontrolér. Stačí, abyste se připojili k odpovídajícím výstupům a přeprogramovali je pomocí vlastních prostředků.

Jaký model si vybrat?

V rámci článku byl zvažován AtMega8. Jedná se o spíše průměrný mikrořadič pro jeho charakteristiky, který nicméně stačí pro většinu řemesel. Pokud existuje touha vytvořit něco masivního, pak můžeme vzít již originální příšery jako Atmega128. Jsou však určeny pro zkušené vývojáře. Pokud tedy není dostatek zkušeností, je lepší začít s malými a jednoduchými zařízeními. Kromě toho jsou mnohem levnější. Souhlasíte, je to jedna věc, kterou jste nechtěně zablokovali mikrořadič na sto rublů a zcela jiný - na půl tisíce. Je lepší zaplnit ruku a porozumět různým aspektům fungování, aby se později neztratily významné částky. Zpočátku můžete začít s AtMega8, a pak již navigovat podle vašich potřeb.

Závěr

To je téma programování AVR v nejobecnějším pojetí. Samozřejmě, o tom víte mnohem víc. Takže například označení mikrokontrolérů nebylo zvažováno. A to může říct hodně. Takže v podstatě mikrokontroléry pracují při napětí 5V. Zatímco například přítomnost písmen L může říci, že pro ovládání zařízení stačí pouze 2,7 V. Jak vidíte, někdy mohou znalosti o značení hrát velmi důležitou roli z hlediska správného a trvanlivého provozu zařízení. Doba fungování mikrokontrolérů je také zajímavým tématem. Každé zařízení je určeno pro určitou dobu. Takže někteří mohou pracovat tisíc hodin. Ostatní mají hranici 10 000!