Совет - умейте правильно находить информацию!

Задача - упражнение  2

Цель задачи:

• 1) получить основные навыки работы с симулятором МК AVR - VMLAB

• 2) ознакомиться со способом текстового описания схемы симулируемого устройства - обвязки, обвески МК - значит того что к нему подключено.   Внешние компоненты, подключенные к выводам МК описываются текстом на SPICE подомном языке.

• 3) проверить работу файла "прошивки" z1.hex полученного в Задаче 01 - на соответствие тому, что мы ожидали при написании исходного текста программы на языке Си. 
  

Для выполнения задачи необходимы :

- Установленный в директорию по умолчанию (C:\VMLAB) программный эмулятор электроники, симулятор МК AVR -  VMLAB - Visual Micro Lab

- предварительно нужно изучить-попробовать 6 примеров (step01_06) из папки C:\VMLAB\tutorial - запустить симулятор и открыть:  "проект -> открыть проект" - файлы .prj  

Посмотрите как происходит эмуляция работы электронного устройства содержащего МК.  (Я очень подробно и с картинками рассмотрел симуляцию программы в VMLAB в задаче 3.)

• - желательно иметь распечатанный постатейно Help симулятора (или хотя бы скомпилированный в один файл) - это очень облегчит его освоение. 

• - Файлы полученные в Задаче 01 

• - свободное время и желание.

  Работаем ...

Файл проекта в эмуляторе Visual Micro Lab - это обычный тестовый файл но с расширением .prj  - поэтому можно создать его в любом текстовом редакторе не запуская пока сам симулятор.

1) Откройте текстовый редактор - Windows'овский notepad например - и кликните меню 

"файл" -> "сохранить как"  -> перейдите в папку  C:\CVAVR\z1  в которой мы работали в Задаче 01 -> наберите осмысленное имя файла:  z2_vm  -> нажмите "Сохранить"

2) Теперь мы должны наполнить этот файл содержанием. Содержание буду писать на бледно желтом фоне:

; Комментарии в VMLAB пишутся ТОЛЬКО в одну  ; строчку после точки с запятой. ; Пожалуйста комментируйте свои проекты ! ; Не ленитесь. потом спасибо скажете... ; Вот пример заголовочного комментария: ; Файл-проект для симуляции по задаче 2 ; МК как бы "прошит" файлом - z1.hex ; полученным в задаче 1 ; z1.htm ; ; После включения МК - НЕгорящие ; светодиоды показывают в двоичном ; виде числа от 0 до 255.  ; (практически начиная с "1"), и далее ; опять с нуля и так по кругу... ; ; светодиоды подключены к порту_А МК .MICRO "ATmega16" ; симулируемый МК .TOOLCHAIN "GENERIC" .TARGET "z1.hex" ; что "прошито" в МК .COFF "z1.cof" ; смотри задачу 1 .SOURCE "z1__.c" ; смотри задачу 1 .POWER VDD=5 VSS=0 ; Питание +5 вольт ; VSS это GND МК - "общий" провод схемы ; относительно него измеряются напряжения. .CLOCK 4meg ; частота кварца 4 МГц ; точнее это частот тактирования МК ; //////  ===================  /////// ;  Ввод схемы устройства по задаче 1 ; нам достаточно описать пункт ж)  ; 8 светодиодов подключаются "черточками" ; на изображении диодов на схемах  ; к ножкам МК с 33 до 40.  ; остальные пункты схемы считаются  ; симулятором существующими. ; === Первый светодиод  D1 VDD D1_NODE  ; Св. диод D1 подключить к VDD (это +5 в)  ; и к узлу D1_NODE (я дал произвольное  ; но осмысленное название)  R1 D1_NODE PA0 560  ; резистор R1 подключить к узлу D1_NODE  ; и к выводу PA0 МК ; номинал резистора 560 Ом  ; ========================================= ; остальные 7 светодиодов подкл. аналогично D2 VDD D2_NODE  R2 D2_NODE PA1 560  D3 VDD D3_NODE  R3 D3_NODE PA2 560 D4 VDD D4_NODE  R4 D4_NODE PA3 560 D5 VDD D5_NODE  R5 D5_NODE PA4 560 D6 VDD D6_NODE  R6 D6_NODE PA5 560  D7 VDD D7_NODE  R7 D7_NODE PA6 560 D8 VDD D8_NODE  R8 D8_NODE PA7 560 ; ========================================= ; Сигналы на ножках PA0 PA1 PA2 ; будем наблюдать ; в окне виртуального  ; осцилографа - "Scope" .PLOT V(PA0) V(PA1) V(PA2) ; Рисовать графики напряжения ; в перечисленных узлах схемы

3) Теперь скопируйте текст с желтого фона и вставьте в открытый текстовый файл и сохраните результат: 

"файл" -> "сохранить"

Опять откройте меню 

"файл" -> "сохранить как"   -> 

Вы увидите что наш файл z2_vm имеет расширение .txt   - измените его на .prj    

Всё !    Теперь у нас есть файл описания проекта для VMLAB   -  он в папке  

C:\CVAVR\z1\z2_vm.prj  

Идем дальше...

4) Запустите VMLAB и откройте созданный проект:

Project > Open Project

Перейдите в папку задачи 1 

C:\CVAVR\z1\

и выберите файл  z2_vm.prj проекта для VMLAB 

5) Через меню View   - откройте два компонента:

SCOPE - это виртуальный запоминающий осциллограф симулятора

Control Panel - это панель на которой содержатся нужные нам светодиоды и 
многое другое но пока нам не нужное.

Через меню Window   - откройте (обычно оно открывается сразу при открытии проекта) окно Code - в этом окне вы увидите текст симулируемой программы. 

В нашем случае - в окне Code будет полный текст нашей программы на Си.

 Обратите внимание на окно Messages - в нем появляются служебные сообщения симулятора по ходу работы - сделайте его небольшим и разместите где-то внизу экрана.  Сворачивать его совсем бесполезно - так как каждое служебное сообщение будет разворачивать его на весь экран!

 виртуальный запоминающий осциллограф симулятора

 
6) В меню Project запустите Re-Build all ...

В окне Messages  должно появиться сообщение об успехе и что все готово к запуску. Кроме того на панели инструментов загорится зеленый светофор - это кнопка которой можно запускать симуляцию.

Нажатие зеленого светофора эквивалентно подаче "1" на вывод RESET  МК при включенном питании, но еще не выполнявшем программу. 

В окне Scope  появились три графика для сигналов которые мы будем наблюдать. Установите масштаб по вертикали 2 вольта на деление, а по горизонтали 50 мС

В окне Сode  появилось серое поле слева и зеленые квадратики напротив исполняемых строк кода программы на Си - кликнув по такому квадратику мы можем поставить точку останова программы. подробнее см. задачу 8.

Разместите 3 окна и Control Panel на экране 
компьютера так чтобы видеть их все.

7) Нажмите "светофор" для запуска симуляции программы. 

Программа запустится и остановиться - в окне Messages  появится сообщение. 

Это симулятор сообщает свое мнение "как  бы сделал он делал" - плюем на него и опять нажимаем на "светофор" 

Симулятор опять останавливается и сообщает что произошел сброс от "сторожевого таймера МК" - мы не указали симулятору что не используем его вот он и сечет...

Опять нажимаем на "светофор" - теперь программа будет работать непрерывно, пока мы ее не остановим. 

Пусть программа симулирует а вы понаблюдайте за 
тем что происходит в указанных выше окнах.

Во первых не горит светодиод D1 (это ножка МК PA0), а остальные светодиоды горят - т.е. как я и говорил практически мы видим счет от 1. 

Ноль мы не увидим, так как он существует очень короткое время в начале программы, ведь в нашей программе мы делаем паузу ПОСЛЕ инкремента PORTA.

Но запоминающий осциллограф - SCOPE - позволяет нам остановить программу и посмотреть каковы были напряжения в начале ее работы !  

8) Остановите симуляцию - щелкнув красный восьмиугольник  

Перезапустите МК - кликнув по кнопке с круговой темно-синей стрелкой.  Вы как бы отключаете и затем снова подаете питание на МК но создаете "0" на ножке RESET МК - значит программа не стартует! 

Снова запустите симуляцию, кликнув светофор и затем кликнув еще 2 раза, дайте поработать 100 - 150 мС.  И опять остановите щелкнув красный восьмиугольник

Теперь разверните  окно SCOPE и установите разрешение по времени - 1 мкС 

Затем движком горизонтальной прокрутки переместитесь к началу осциллограмм сигналов на ножках PA0_3 и в момент соответствующий 2.1 мС от начала симуляции вы сможете увидеть что все три сигнала имели уровень лог. "0"  

Т.е. в точности по нашему алгоритму был момент когда все светодиоды горели и счет НЕгорящими светодиодами начался именно с НУЛЯ !  

Давайте измерим как долго был этот "ноль". 

Я ставлю 100 нС шаг по времени и затем кликаю в кружочке курсора 1 и ставлю вертикальный курсор на спаде сигнала на PA0. Далее кликаю в кружке курсора 2 и ставлю его правее, на фронте  (переход из "0" в "1") сигнала. 

Как и было обещано в окне Cursor delta time показалось время: 

2.2 мкС - вот столько горели все светодиоды после старта программы МК. 

Дальше ...

9) Восстановите прежний размер окна SCOPE и установите шаг по времени 20 мС нажмите снова "светофор" для продолжения симуляции программы. 

Понаблюдайте за окнами SCOPE  и  Code и за светодиодами.

Видите ... 

Светодиоды переключаются себе не спеша ...

А в окне SCOPE мы видим осциллограммы сигналов соответствующие светодиодам D1_3

Напоминаю: 
сигнал "0" - светодиод ГОРИТ  
сигнал "1" - светодиод не  ГОРИТ.

Естественно наиболее часто меняется сигнал на ноге PA0 - это ж младший бит в регистре PORTA - вот он инвертируется при каждом инкременте значения в порте_А.

Логично по времени между изменениями PA0 определить реальную величину паузы отрабатываемой нашей программой зашитой в МК.

Как измерить время я описал чуть выше! 

Делайте так же.

Я измерил время 4 промежутков между изменениями 
сигнала на PA0  - оно составило 262.1 мС   

После деления на 4 получаем что уровень на PA0 меняется каждые 65525 мкС - это очень близко к рассчитанному нами в задаче 1 и ожидаемому периоду 65,536 мС.

Как точно подогнать временные промежутки отрабатываемые МК читайте в задаче 6

 
Думаю мы вправе сделать вывод что  МК работает в соответствии с ТЗ, алгоритмом и с исходной программой на Си.
Цель задачи достигнута !

Пожалуйста не ленитесь - 

выполните:

Задание по Задачам 01 и 02

Измените программу на Си так, чтобы двоичный код показывали горящие светодиоды, а видимый счет начинался с нуля - т.е. при запуске программы все светодиоды были бы выключены 65 мс.

поверьте, это не сложно но полезно сделать!

Если не получается, подумай:

1. Можешь ли ты нарисовать на бумаге схему, как подключены 
    светодиоды к МК (это текстом описано выше).

2. Если да, то понял ли ты что нужно чтобы светодиод загорелся?

3. Понял ли ты как происходит изменение: светодиод горит - не горит?

4. Подумай что надо сделать МК, что бы горящий светодиод потух?

5. Если понял, то как программно это можно сделать для одного св.диода ?

Посмотри в руководстве Си для МК какие операции 
помогут это сделать.

Выпиши на бумагу подходящие - нужно точно понимать что они делают.

6. Теперь подумай как это сделать для всех св. диодов сразу.

Решений может быть несколько, а достаточно и 
одного - оно поразительно  просто!

Файлы проекта к задаче 2 вы можете 
скачать одним архивом   z2.rar

Дальше ->    Задача 3