Совет - умейте правильно находить информацию!

Добавить страницу в закладки:

- стр. 4 -

ПРОГРАММА  для  МК
ПО для микроконтроллеров

Компиляторы  и     Симуляторы 

Книги и учебники по электронике и микроконтроллерам  AVR

Это 4-я страница краткого курса.  вы уже должны представлять себе

• 1) что такое МК AVR и в чем его особенности 

• 2) как МК взаимодействует с электроникой подключенной к нему 

• 3) как МК преобразует напряжения на его ножках  в  "1" или "0"

• 4) что является посредником в общении программы с МК

• 5) какие напряжения на своих выводах может создавать МК  AVR

• 6) с чего нужно начать разработку эл. устройства

• 7) какая документация по МК особенно полезна и необходима

• 8) где найти книги и дополнительные материалы

Если вы читаете курс не первый раз и все равно не можете ответить на эти вопросы - наверно вам нужно остановится и попробовать найти ответы в прочитанной части курса либо в книгах.   

Иначе понимание дальнейшего материала курса может оказаться затруднительным. 

Итак ...

• - вы определились с тем какое электронное устройство творите, 

• - понимаете что оно должно делать, 

• - нарисовали схему устройства физически способную выполнить вашу задумку ! - например слепили из кусочков взятых в ДШ, АпНоутах, опираясь на аналогичные проекты других электронщиков найденные в интернете и по советам других радио Губителей. 
  

Пора создавать программу которая, будучи загруженной (зашитой, прожженной) в МК, будет изменять физическое состояние его внутренностей и ножек делая записи в регистры МК и узнавать о физическом состоянии содержимого МК читая его регистры с целью выполнения задуманного вами.

Регистры...  регистры...  регистры... 

Короче - хотите что-то включить, выключить, поменять в МК - найдите в ДШ те регистры и биты которые за это отвечают 
и выясните что именно нужно записать в них ! и у вас все получится...

Особенно просто и правильно вы этого добьетесь с помощью мастера интерактивного создания кода программы. Про мастер начальной конфигурации МК написано ниже.

Программу для МК удобно создавать в специальных программах - называются они компиляторы. Если кроме компилятора в пакете есть отладчик-симулятор и/или программатор то это уже IDE (интегрированная среда разработки). 
  Компилятор позволяет написать программу для МК на универсальном языке программирования - одинаковом и для ПК и для различных МК (кстати для МК требуется всего 3-5% всех возможностей языка программирования). 
  Текст программы набранный вами (или другими добрыми людьми) в компиляторе называют исходным кодом (или исходником или сырцом - англ: source code)  Компилятор по вашей команде проверяет отсутствие ошибок в набранном исходнике и, если ошибок нет, преобразует исходник (компилирует его) в специальный файл обычно с расширением .hex  - его называют  "прошивка". 
  Прошивку с помощью программатора  (для AVR это например 5 проводков с параллельного порта ПК) помещают во FLASH память программ МК и при необходимости частично в его EEPROM.

Очень трудно написать программу сразу правильно и без ошибок поэтому - Важнейшим этапом разработки электронного устройства является отладка программы МК  (программа МК называется - firmware). Для отладки вы : 

- включаете ваше устройство с прошитым МК (либо симулятор МК)
- находите отклонения от требуемого алгоритма вызванные ошибками проги, 
- выявляете хитрыми способами эти ошибки, 
- вносите соответствующие изменения в исходный текст программы  
- опять компилируете  
- прошиваете новый .hex в МК и опять на верхний пункт этого списка

И так до победного конца - т.е. до тех пор пока устройство заработает  так как вам нужно.

Не всегда допустимо включить устройство не зная наверняка правильно ли работает программа МК - в некоторых случаях могут произойти серьезные и дорогостоящие повреждения обвязки МК и другой аппаратуры.Иногда требуется проверить работу МК не имея его и 
вообще какой либо реально спаянной схемы и самого МК.  В этих случаях я рекомендую использовать специальные программы - Симуляторы. Симулятор приблизительно моделирует на ПК работу "прошитого" вашей программой МК и его обвязки - т.е. электронных компонентов окружающих МК по схеме устройства. Кроме того симуляторы позволяют вам: 

• - останавливать программу когда нужно - в ручную и автоматически

• - выполнять программу по шагам 

• - видеть как именно происходит выполнение программы 

• - наблюдать и изменять значения в регистрах МК 

• - наблюдать текущие значения переменных 

• - использовать виртуальные измерительные приборы с памятью 

• - симулировать работу МК с обвязкой включающей различные электронные компоненты и устройства 

• - виртуально обмениваться информацией с терминалом на ПК

• - делать еще много полезного !

Теперь подробнее ... Компиляторы Си для AVR

Не пугайтесь! я не предлагаю вам изучить еще и язык Си - мы просто будем использовать несколько инструкций из него - как я говорил всего несколько процентов языка. Я сам начинал изучать и применять МК сразу на Си - и очень доволен результатом. Считаю, что : 

Для начинающих наиболее удобен в работе 

компилятор Си для AVR   CodeVisionAVR  ( или CVAVR) Вам нужно скачать и установить эту программу!  (демо-версия доступна с официального сайта  (< 4 Мб)) Полную версию можно найти на заглавной странице курса.  Компилятор содержит очень понятный и
очень мощный генератор начального кода программы по вашим потребностям в конфигурации периферии МК AVR - называется он : CodeWizardAVR

Обязательно читайте Help  к компилятору - по сути это одновременно и учебник  по Си для AVR и именно в нужном вам объеме ! Это относится и к другим используемым вами программам.  Читайте инструкцию и помощь ! Смотрите пробуйте изучайте ПРИМЕРЫ к программе ! 

Компилятор CodeVisionAVR  имеет и встроенный программный модуль  для прошивки МК  и конфигурирования фьюзов прямо в схеме Компания Atmel подсказывает как начать работать с этим компилятором Си для AVR:  AN AVR033  "Getting Started with the CodeVisionAVR C Compiler". 

Это  АпНоуто Atmel - надеюсь вы уже скачали хотя бы их список ! Если нет то скачайте обязательно их перечень.Они ВСЕ нужны ВАМ !!! как справочник конкретно по AVR.

Для  полного цикла разработки устройства достаточно только одного компилятора CodeVisionAVR.  Однако, я рекомендую вам, скачать 
еще один компилятор: ICC AVR  от компании  Imagecraft  Я использую и его генератор начального кода на Си - конфигуратор периферии AVR - в паре с CodeWizardAVR. Работая в паре, два мастера конфигурирования МК - идеально дополняют друг друга!  Например конфигурация Таймеров МК по моему лучше, понятней и наглядней сделана в мастере ICC.  Atmel - подсказывает как начать работать и с этим компилятором Си для AVR в Апликейшн Ноуте: AN AVR031 "Getting Started with ImageCraft C for AVR" 

Существуют и другие компиляторы. БЕСПЛАТНЫЙ   и  великолепный  WinAVR (размер 25 Mb) - по честному бесплатный пакет на основе
компилятора GCC - о нем очень хорошие отзывы. Создает очень правильный и компактный код! Есть версия и под Linux. Есть вариант WinAVR в USB-флэшке. Этот компилятор хорошо интегрируется с симулятором VMLAB и фирменным симулятором Atmel - AVRstudio   (о симуляторах ниже и в самом низу страницы)  Вы ставите на ПК WinAVR  и забываете о нем!  Вся работа идет из симулятора VMLAB  - в нем есть пример такой интеграции, находится в папке: C:\VMLAB\WinAVRdemo 

Работать с самим WinAVR тоже очень просто.

Компиляция проекта в WinAVR

• - запустите "пуск" -> "WinAVR" -> "Programmers NotePad"

• - откройте демо проект   C:\WinAVR\examples\demo\demo.c

• - затем меню "Tools" и "Make All"
  Проект откомпилируется и в папке C:\WinAVR\examples\demo\   появятся:

  • demo.hex - файл для прошивки в МК st

  • demo.lst - это листинг на ассемблере с привязкой к Си коду программы

  • demo.elf - файл содержит информацию для отладки программы в симуляторе. Например в PROTEUS.

Подробней о WinAVR читайте в низу этой страницы.

AtmanAVR   C/C++ Compiler AVRGCC  - он как и WinAVR основан на GCC но имеет отладчик и ГЛАВНОЕ для начинающего: прекрасный генератор начального кода ! 

Самый лучший и дорогой -  IAR  - требует несколько замысловатой настройки, не имеет множества примеров в инсталляции и не имеет генератора начального кода. Хотя компания IAR явно считает генератор полезным, так как продает его в виде отдельного программного продукта. Компилятор IAR генерирует самый  быстрый и компактный код. Demo версия на 30 дней - полностью рабочая без ограничений, нет только не нужных начинающему исходников включенных в пакет библиотек.  Вы можете скачать DEMO с сайта производителя - примерно 65 Мб. 

Попробуйте поискать полезную инормацию в Гугле - ее там море !  Учитесь искать!

Средства отладки программ и устройств содержащих МК Симуляторы для AVR и электроники

Вы скачали компилятор Си для AVR CodeVisionAVR  и АпНоуты  инсталлировали его и получили  файл прошивку для МК. Естественно вы хотите узнать - будет ли прошивка, а значит ваша программа работать в МК так как вам нужно. Для этого удобно использовать специальные 
программы для ПК называемые симуляторами.  Не имея МК, не покупая эл. компонентов и без пайки. Без риска спалить что либо Вы можете проверить работу не только программы загруженной в модель МК но и работу модели целого электронного устройства. Записать на диск результат его работы для последующего анализа, поиска недочетов.

В задачах-упражнениях курса я использую Бесплатный симулятор-эмулятор для AVR   -   VMLAB (скачайте и установите на ПК)

Несмотря на небольшой размер (около 4.2 Мб),  программа является самостоятельным средством разработки ПО на ассемблере для МК сразу двух производителей: ATMEL.com и ST.com.

Мультипроцессорность - это эмуляция двух МК в устройстве, у каждого своя прошивка и они работают не зависимо - это очень мощно если правильно этим воспользоваться! 

Юзер дефайн компонентс - в общем если вам нужен какой либо электронный компонент отсутствующий в списке VMLAB, вы можете создать его сами! в соответствии с ДШ или по вашим потребностям - даже не существующий в природе!

 Я сделал упражнение - задачу 3 в которой очень подробно рассмотрел симуляцию программы на VMLAB с картинками. 

Есть пример работы VMLAB с CodeVisionAVR.
откройте файл проекта C:\VMLAB\AVR_demo\codevisi.prj и по-симулируйте ! При симуляции вы увидите движение по исходному тексту программы на Си, и можете расставлять точки останова программы, наблюдать за изменениями значений в регистрах МК, посмотреть осциллограммы сигналов на ножках МК и многое другое ...  

Уже упоминал: пример работы VMLAB с WinAVR вы устанавливаете winavr в папку по умолчанию и больше ни когда не заглядываете в неё Вся работа от написания кода на Си до отладки выполняется из VMLAB - это очень удобно.  C:\VMLAB\WinAVRdemo\файлы.prj -захотите попробуете ... 

повторю :

На софт-эмуляторе симуляторе VMLAB мы будем проверять работу программы для разрабатываемого устройства.  

Файл-прошивку для МК (расширение  .hex) созданный в компиляторе будем прогонять в симуляторе МК с внешними компонентами и смотреть что работает, что нет, и как работает... 

При необходимости будем корректировать исходный текст программы на Си, опять компилировать, и так по кругу до достижения правильной 
работы устройства. Этот процесс называется - отладка программы или дебагинн - очистка от всякой нечисти - "тараканов" и "жучков"...
 

Скачав рекомендованные программы - установите 
их на диск С:\  в каталоги :  

CVAVR      ICCv7avr         VMLAB

тогда рабочие файлы будут находятся по тем же адресам что и в задачах-примерах.  Значит будет проще помочь, ответить на ваши вопросы.
Сделайте архивы установленных программ целиком - это поможет восстановить, случайно испорченные при опробовании программ, файлы примеров и помощи, без переИнсталляции.
  

Не обязательный для курса но   ВЕЛИКОЛЕПНЫЙ Пакет для разработки электронных устройств от схемы до печатной платы  PROTEUS Действительно супер ! 
Во первых PROTEUS может симулировать несколько МК  в одном устройстве, причем не только AVR но и PIC и Motorola и 8051 и даже ARM7 вперемешку ! 
Во вторых в поставку PROTEUS входит очень много моделей компонентов. 
В третьих  вы можете симулировать любые электронные устройства и не содержащие МК и очень сложные и электро-механические системы - это очень полезно, Вам нужно проверить какую то идею или вариант реализации чего либо ? Вы можете не паять, не искать детали, запоминающий осциллограф и другие измерительные приборы, а Просто "соберите" вашу схему в PROTEUS и посмотрите как  она будет работать, каковы будут выходные параметры. PROTEUS - симулирует очень реалистично !  И главное наглядно видна работа устройства, напряжения и токи в нем.
В четвертых  PROTEUS - по сути справочник электронных компонентов  Когда вы просматриваете библиотеки для добавления компонента на схему - вам сразу показываются его основные свойства и корпус компонента - какова его площадка на плате. Просто класс ! Для поиска компонента вам достаточно ввести в окно несколько символов из его марки или описания и затем выбрать из предложенных категорий.в пакет включены отличные примеры работы в  PROTEUS  примерно 60 устройств готовых к симуляции. Это : 

• - дата логер на жесткий диск (есть модель IDE HDD ! ) 

• - можно поиграть в шахматы с ATmega128 !!! (есть модель "точскрина" ) 

• - есть пример работы с графическим LCD дисплеем 

• - управление шаговым двигателем 

• - управление электродвигателем

• - управление servo

• - радиочастотные схемы, трансформаторы, линии передачи.

• - конечно кнопки, индикаторы, светодиоды, связь с ПК, разные датчики, память

• - конечно есть виртуальные приборы.

• - отладка интерфейсов UART  i2c  TWI  SPI

... Короче все примеры "весят" 16 Мб в распакованном виде !

Вы можете скачать DEMO версию (около 26 Мб) - она полностью рабочая !  Только одно ограничение - не позволяет вам сохранить результат вашей работы. Читайте Краткий Курс  Самоучитель    PROTEUS                     

Итог этой страницы курса :

Вам необходимы две программы - CVAVR  и  VMLAB для усвоения дальнейшего материала курса.
 

Попробуйте поискать полезную инормацию в Гугле - ее там море !  Учитесь искать!

Добавить страницу в закладки:

<- Назад                    Дальше ->