Содержание
Урок 2
Сегодня мы научимся создавать проекты в среде программирования Atmel Studio. Делается это не очень сложно.
Запускаем Atmel Studio.
Если Вы запускаете Atmel Studio в первый раз, у Вас скорее всего появится сначала стартовое окошко, которое можно свободно отключить, сняв галочку создадим новый проект с помощью команды меню File -> New -> Project
У нас откроется диалог, в котором будет 5 вариантов проектов на C/C++, один вид проекта на ассемблере, а также есть вариант создание пустого решения, в которое уже потом добавлять проекты. Мы будем писать именно на языке C. С помощью кнопки "browse" в данном диалоге мы выбираем папку, в которой будем создавать свои проекты, выберем вариант проекта "GCC C Executable Project", дадим проекту имя, например "Test01". Галочка слева от надписи "Create directory for solution" означает, что будет создаваться папка для проекта, то есть данную папку заранее создавать не нужно. Нажмем "OK"
В следующем диалоге выберем наш контроллер Atmega8A, впечатав это в соответствующем окошке. Мы видим здесь справа также несколько интересных вещей, в том числе Datasheet на наш контроллер (ссылка на техническую документацию), который мы отсюда спокойно можем скачать.
Здесь мы также нажимаем "OK"
Проект создан. Мы должны увидеть окно с проектом приблизительно следующего вида
Теперь немного настроим наш проект.
Зайдём в его свойства с помощью меню Project -> Test01 Properties
Затем в открывшемся диалоге перейдём во вкладку Tool и выберем там в качестве отладчика Simulator, а если у кого поддерживатеся программатор в качестве отладчика, то свой программатор. Мой программатор не может выступать в качестве отладчика, так как нет драйвера для Atmel Studio. В свойствах проекта есть огромный ряд настроек (настройки оптимизации, включение операций с плавающей точкой и т.д.), которые мы рассмотрим в более поздних занятиях. А пока нажмём кнопку "сохранить всё" в панели управления в виде нескольких дискет (на картинку можно нажать для увеличения)
После сохранения закроем вкладку с настройками и немного поиграемся с текстом главного файла Test01.c. Прежде чем удалить оттуда ненужный комментарий сверху, мы заодно и поучимся, но а если кто знает, тот повторит, как пишутся комментарии в языке C. Чтобы написать многострочный комментарий, необязательно обозначать значком комментария каждую строчку. Достаточно вначале поставить обычный слеш (черточку, наклоненную вправо) и звездочку, а в конце блока с текстом комментария — наоборот — сначала звездочку, а затем обычный слеш и блок наш в данной среде программирования сразу отметится зелёным цветом, то есть станет комментарием и компилятор при сборке проекта обрабатывать данный текст не будет. Данный вид обозначения комментария ещё может пригодиться для обзначения комментарием не всей сторки, а её части, если мы хотим отметить комментарием часть строки не до её конца. Комментарии удобны в практике программирования тем, что мы указываем, что именно мы хотим добиться кодом, который обозначен комментарием, что, во-первых, не даёт нам забыть, что мы именно хотели сделать кодом, а также служит объяснением тому, кто будет наш код затем читать и изучать. Вот как раз пример комментария в нашем файле проекта
В принципе, данный комментарий мы можем либо удалить, как это сделаю я, либо исправить, введя вместо user, скажем, своё имя или ещё что-то, для того, чтобы обозначить автора.
Теперь другой вид комментария. Если мы хотим написать комментарий в виде одной строки, то целесообразно отметить этот комментарий специальным значком в виде двух обычных слешей, предназначенных именно для обозначения однострочного комментария. Данный значек ставится вначале строки и действует до конца строки. У нас также есть с вами для этого уже пример в коде. Здесь среда нам подсказывает, где именно следует начинать писать свой код
Данный комментарий можно будет также удалить.
Теперь давайте попробуем откомпилировать наш проект (или как ещё говорят в народе "соберём его", так как проект данным действием не только компилируется, но ещё и линкуется). Делается это следующим образом. Либо нажимаем соответствующую кнопку в панели инструментов, либо нажимаем функциональную клавишу "F7". После этого действия, если сборщик проекта не встретит никаких ошибок, то мы получим в нижней части нашей среды программирования определённое сообщение
Также в папке "Test01Debug" нашего проекта у нас будет сгенерирован исполняемый файл, или как в народе говорят — прошивка — файл "Test01.hex". Данный файл мы и будем "заливать" в наш контроллер впоследствии. Для этого нам конечно надо будет научиться писать какой-то полезный код. Этим мы займёмся уже на следующем занятии.
Урок 2
Сегодня мы научимся создавать проекты в среде программирования Atmel Studio. Делается это не очень сложно.
Запускаем Atmel Studio.
Если Вы запускаете Atmel Studio в первый раз, у Вас скорее всего появится сначала стартовое окошко, которое можно свободно отключить, сняв галочку создадим новый проект с помощью команды меню File -> New -> Project
У нас откроется диалог, в котором будет 5 вариантов проектов на C/C++, один вид проекта на ассемблере, а также есть вариант создание пустого решения, в которое уже потом добавлять проекты. Мы будем писать именно на языке C. С помощью кнопки "browse" в данном диалоге мы выбираем папку, в которой будем создавать свои проекты, выберем вариант проекта "GCC C Executable Project", дадим проекту имя, например "Test01". Галочка слева от надписи "Create directory for solution" означает, что будет создаваться папка для проекта, то есть данную папку заранее создавать не нужно. Нажмем "OK"
В следующем диалоге выберем наш контроллер Atmega8A, впечатав это в соответствующем окошке. Мы видим здесь справа также несколько интересных вещей, в том числе Datasheet на наш контроллер (ссылка на техническую документацию), который мы отсюда спокойно можем скачать.
Здесь мы также нажимаем "OK"
Проект создан. Мы должны увидеть окно с проектом приблизительно следующего вида
Теперь немного настроим наш проект.
Зайдём в его свойства с помощью меню Project -> Test01 Properties
Затем в открывшемся диалоге перейдём во вкладку Tool и выберем там в качестве отладчика Simulator, а если у кого поддерживатеся программатор в качестве отладчика, то свой программатор. Мой программатор не может выступать в качестве отладчика, так как нет драйвера для Atmel Studio. В свойствах проекта есть огромный ряд настроек (настройки оптимизации, включение операций с плавающей точкой и т.д.), которые мы рассмотрим в более поздних занятиях. А пока нажмём кнопку "сохранить всё" в панели управления в виде нескольких дискет (на картинку можно нажать для увеличения)
После сохранения закроем вкладку с настройками и немного поиграемся с текстом главного файла Test01.c. Прежде чем удалить оттуда ненужный комментарий сверху, мы заодно и поучимся, но а если кто знает, тот повторит, как пишутся комментарии в языке C. Чтобы написать многострочный комментарий, необязательно обозначать значком комментария каждую строчку. Достаточно вначале поставить обычный слеш (черточку, наклоненную вправо) и звездочку, а в конце блока с текстом комментария — наоборот — сначала звездочку, а затем обычный слеш и блок наш в данной среде программирования сразу отметится зелёным цветом, то есть станет комментарием и компилятор при сборке проекта обрабатывать данный текст не будет. Данный вид обозначения комментария ещё может пригодиться для обзначения комментарием не всей сторки, а её части, если мы хотим отметить комментарием часть строки не до её конца. Комментарии удобны в практике программирования тем, что мы указываем, что именно мы хотим добиться кодом, который обозначен комментарием, что, во-первых, не даёт нам забыть, что мы именно хотели сделать кодом, а также служит объяснением тому, кто будет наш код затем читать и изучать. Вот как раз пример комментария в нашем файле проекта
В принципе, данный комментарий мы можем либо удалить, как это сделаю я, либо исправить, введя вместо user, скажем, своё имя или ещё что-то, для того, чтобы обозначить автора.
Теперь другой вид комментария. Если мы хотим написать комментарий в виде одной строки, то целесообразно отметить этот комментарий специальным значком в виде двух обычных слешей, предназначенных именно для обозначения однострочного комментария. Данный значек ставится вначале строки и действует до конца строки. У нас также есть с вами для этого уже пример в коде. Здесь среда нам подсказывает, где именно следует начинать писать свой код
Данный комментарий можно будет также удалить.
Теперь давайте попробуем откомпилировать наш проект (или как ещё говорят в народе "соберём его", так как проект данным действием не только компилируется, но ещё и линкуется). Делается это следующим образом. Либо нажимаем соответствующую кнопку в панели инструментов, либо нажимаем функциональную клавишу "F7". После этого действия, если сборщик проекта не встретит никаких ошибок, то мы получим в нижней части нашей среды программирования определённое сообщение
Также в папке "Test01Debug" нашего проекта у нас будет сгенерирован исполняемый файл, или как в народе говорят — прошивка — файл "Test01.hex". Данный файл мы и будем "заливать" в наш контроллер впоследствии. Для этого нам конечно надо будет научиться писать какой-то полезный код. Этим мы займёмся уже на следующем занятии.
В этом материале вы узнаете, как использовать AVR IDE для создания проектов, базовых схем и программирования ваших цепей.
Комплектующие
Микроконтроллеры AVR имеют некоторые преимущества по сравнению с другими аналогичными микросхемами, включая более высокую MIPS и более дружественную архитектуру. В этой статье мы узнаем, как использовать AVR IDE, как создать исполняемый проект, построить базовую схему AVR, а затем запрограммировать ее. Для этого нам понадобится набор компонентов, а также некоторое программное обеспечение.
Оборудование:
- ATMEGA168 DIP IC x 1
- Кварцевые резонаторы, кристалл (4-20 МГц) x 1
- 20 пФ конденсатор x 2
- 680 резистор x 1
- 5.6K резистор x 1
- Светодиод LED x 1
- Источник 5 В (цепь 7805, плавное регулирование и т.д.) x 1
- Провода
Программное обеспечение:
- USBASP
- WINAVR (20100110)
- Atmel Studio 7
Схема
Построение схемы довольно простое и может быть выполнено с использованием большинства методов построения схем, включая макет, картон, монтажную плату и печатную плату.
Схема в этом проекте показывает использование простой цепи регулятора мощности (с использованием 7805), которую обеспечивает устройство ATMEGA 5В, но оказывается, что программатор USBASP обеспечивает приблизительно 3,3 В. Несмотря на это, лучше обеспечить внешнее питание, чтобы USBASP не потреблял слишком много тока из любого USB-порта.
Программатор USBASP, который я купил, также шел с конвертером, который преобразует 10-контактный разъем в более удобный 6-контактный программный разъем. Тем не менее, header использует двухрядный шаг 2,54 мм, что означает, что он не может быть подключен к макету. Чтобы обойти это, я просто подключил разъем к проводам, которые соединяются с различными пинами на макете.
Как установить AVR Studio
Устройства AVR программируются с использованием специально модифицированной Visual Studio 2015 под названием AVR Studio 7, которую можно найти на сайте AVR. Первым шагом в программировании устройств AVR является скачивание установщика (небольшого приложения, которое загружает потом необходимые файлы). После скачивания нужно запустить установщик.
Первое, что он вас спросит, будет текст лицензионного соглашения и вопрос про отправку анонимной информации. Я лично рекомендую вам не отправлять анонимные данные по ряду причин (из-за крайней паранойи).
На следующей странице спрашивается какую архитектуру вы хотите установить. Поскольку наш материал охватывает только устройства из диапазона 8-битных микроконтроллеров AVR, то это будет единственная выбранная опция. Однако, если у вас приличная скорость загрузки (у меня всего 4 Мбит/с), тогда выбор всех опций может пригодиться в будущем.
После выбора поддерживаемого устройства на следующей странице будет задан вопрос про расширения — Atmel Software Framework и примеры проектов. Убедитесь, что галочка стоит.
Следующая страница просто проверяет ваш компьютер на наличие потенциальных проблем, таких как отложенный перезапуск (из-за обновления), или если система не сможет запустить IDE. Если все проверено и ОК, жмите «Далее».
Если вы уже установили более раннюю версию AVR IDE, вы можете увидеть следующее окно. Если это так, просто нажмите «Установить».
Теперь нужно подождать пока IDE загрузит все необходимые компоненты и установит их.
После этого вам будет предложено запустить Atmel Studio 7.0. Убедитесь, что стоит галочка перед закрытием окна установки.
Как установить WINAVR
Хотя Atmel Studio 7 полезная штука для написания кода, она не самый лучший выбор, когда речь идет о программировании устройств AVR с использованием инструментов с открытым исходным кодом. Поэтому, чтобы сделать жизнь проще на этапе компиляции и/или программирования, мы будем использовать WINAVR, которая также поставляется с AVRDUDE для загрузки нашего кода на устройства Atmega. Чтобы скачать WINAVR для Windows, просто нажмите на эту ссылку и выберите исполняемый exe-файл.
После скачивания запустите установщик и просмотрите все предложенные опции, пока программа не спросит вас про место установки.
Лучшее место для установки WINAVR — это рекомендуемое расположение: C:WinAVR-20100110 . Следующая опция спросит про компоненты и вы должны убедиться, что установлены все галочки (показано ниже).
После того, как кнопка установки нажата, установщик выполнит остальную часть работы, после чего установщик закроется.
Как подключить USBASP и установить драйвер для Windows
Если вы используете Windows, вам необходимо изменить драйвер USB для USBASP. Это сделать не сложно с помощью инструмента под названием Zadig. Проще говоря:
- загрузите Zadig,
- подключите устройство USBASP к компьютеру,
- дождитесь пока Windows автоматически установит USBASP,
- запустите Zadig,
- найдите устройство USBASP в раскрывающемся списке,
- выберите драйвер libusb-win32 (v1.2.6.0).
После того, как вы нажмете «Заменить драйвер» (или Переустановить драйвер), Zadig автоматически установит драйвер, необходимый для работы USBASP в Windows.
Как настроить Atmel Studio 7 и WinAVR
Atmel Studio 7 не будет изначально использовать WINAVR или AVRDUDE, поэтому мы должны настроить её для этого. Это может показаться пугающим, но не паникуйте; для программирования устройства AVRDUDE необходима только одна строка инструкций, и только один каталог требуется определить. Фактически, вы должны быть в состоянии скопировать и вставить код в этой статье для любого проекта на базе ATMEGA168.
Итак, первый шаг — сообщить Atmel Studio 7 какой компилятор она должна использовать. Для этого откройте Atmel Studio 7 (если она еще не открыта) и нажмите: Инструменты -> Параметры (англ.: Tools -> Options).
В открывшемся окне используйте список слева, чтобы перейти к: Набор инструментов -> Конфигурация пакета (англ.: Toolchain -> Package Configuration) и в опциях, которые теперь должны быть доступны справа, выберите Atmel AVR 8-bit (язык C) (Atmel AVR 8-bit (C language)) из раскрывающегося списка, а затем нажмите: Добавить особенность (англ.: Add Flavour).
Предполагая, что вы установили WINAVR в папку по умолчанию на диске C и что у вас та же версия, что и в WINAVR, как в этой статье, во всплывающем окне мы пишем так, как показано ниже. После заполнения полей нажмите «Добавить» (англ. add), а когда вы вернетесь в предыдущее окно, нажмите «ОК».
Atmel Studio 7 теперь может использовать WINAVR для компиляции программ AVR, но все равно не может программировать устройства. Для этого нам нужно добавить внешний инструмент в Atmel Studio 7 и настроить его для устройства ATMEGA168.
Первый шаг — перейти в: Инструменты -> Внешние инструменты (англ. Tools -> External tools). Открывшееся окно — единственное окно, необходимое для работы программатора USBASP. Скрин ниже показывает большинство деталей, которые вам нужно будет заполнить.
Поле "Аргументы" (англ. Arguments) не полностью отображает всю информацию, которая необходима, и поэтому приведу ниже то, что было заполнено:
avrdude -c usbasp -p atmega168 -U lfuse:w:0×26:m -U flash:w:$(ProjectDir) Debug$(TargetName).hex:i
Большая часть информации в этом не важна для нас, кроме двух фрагментов текста. Первый — это -p atmega168;, который говорит AVRDUDE, что мы программируем ATMEGA168. Если в вашем проекте используется другой чип, замените текст atmega168 на используемое вами устройство (например, atmega88).
Второй параметр -U lfuse:w:0×26:m, который специфичен для ATMEGA168. Эта инструкция указывает AVRDUDE настроить устройство на использование внешнего кристалла, и после программирования устройство будет работать только при подключении к схеме кристалла. Обратите внимание, что это также означает, что устройству требуется кристалл при программировании. Этот аргумент будет работать только для ATMEGA168.
Создание первого проекта
Следующая задача состоит в том, чтобы создать проект на основе AVR микроконтроллера и протестировать схему, компилятор и программатор.
Сначала перейдите в: Файл -> Создать -> Проект (англ. File -> New -> Project) и в открывшемся окне выберите: Исполняемый проект GCC C (англ. GCC C Executable Project), а в текстовом поле Имя (англ. Name) дайте любое название вашему проекту.
Следующее окно, которое должно появиться, — это окно выбора устройства. Из списка выберите Atmega168. Насколько мне известно, это окно не имеет никакого смысла, так как мы все равно передаем имя устройства в AVRDUDE вручную (пока я не могу найти способ заставить Atmel Studio 7 автоматически отправлять имя устройства в AVRDUDE через аргументы).
Результатом должен стать файл main.c, содержащий код нашей программы, который будет запускать AVR. Однако сгенерированный код ничего не делает, поэтому замените все содержимое файла main.c с помощью приведенной ниже программы (обязательно сохраните файл после ввода нового кода).
Теперь пришло время скомпилировать код и загрузить его на устройство AVR. Первый шаг — убедиться, что наш проект использует компилятор WINAVR. Щелкните правой кнопкой мыши проект и выберите «Дополнительно» (англ. — Advanced) в окне свойств.
В окне «Дополнительно» убедитесь, что в поле «Набор инструментов» (англ. — Toolchain Flavour) выбран WINAVR.
Сохраните проект и скомпилируйте его, нажав: Build -> Build Solution (или нажав F7). Если все идет по плану, в окне вывода должно появиться следующее сообщение:
Это означает, что наш проект успешно скомпилирован и готов к передаче на наш чип. Чтобы запрограммировать устройство, убедитесь, что USBASP подключен как к ПК, так и к цепи Atmega, к цепи подано питание и что к микросхеме подключен кристалл (в случае, если микросхема была настроена для использования внешнего кристалла).
Затем, после всего этого, нажмите: Инструменты -> USBASP (англ. Tools -> USBASP), и все будет работать автоматически.
Если все хорошо, светодиод в вашей цепи должен начать мигать. Ниже приведен вывод AVRDUDE в Atmel Studio 7, показывающий, как выглядит успешная программа.
Заключение
Начало работы с устройствами AVR может показаться несколько сложным, если вы не используете официальный программатор, который может работать «из коробки» с Atmel Studio 7. Однако в инструментах программирования требуется определить только одну командную строку (тип устройства, биты и т.п.). И все будущие проекты могут использовать один и тот же инструмент/компилятор, который нужно настроить только один раз.
Т.е. следующий проект ATMEGA168, который вы будете делать, сможет использовать тот же компилятор и внешний инструмент, что и в этом проекте и не потребуется никаких дополнительных настроек. Конечно, в более сложных проектах может потребоваться замена бит (англ. fuse), например, но в данном материале я хотел просто помочь вам освоить работу с устройствами AVR.