Установка программного обеспечения.

1. Устанавливаем WinAVR v1.4 или выше. WinAVR содержит компилятор AVR GCC, который в дальнейшем мы будем использовать из под AVR Studio.
2. Перезагружаем компьютер.
3. Устанавливаем AVR Studio 4.

 

Запускаем AVR Studio 4.

1. При первом запуске (и при последующих запусках, если не убирать галку Show dialog at startup) появится диалоговое окно помощника. Нажимаем  кнопку New Project, появится новое диалоговое окно.
2. В списке Project type выбираем тип проекта AVR GCC. В строке Project name даём имя проекту, например SOS. В строке Location указываем папку, в которой будет располагаться наш проект, например J:\MyPojects\SOS\. Нажимаем кнопку Next, появится новое диалоговое окно.
3. В списке Debug Platform выбираем (пока) AVR Simulator, но в дальнейшем рекомендую приобрести или изготовить отладчик JTAG ICE, или его более быстрого брата  JTAG mkll. В списке Device выбираем тип микроконтроллера, для которого будем писать программу. Нажимаем кнопку Finish, появится окно проекта J:\MyPojects\SOS\SOS.c. Но прежде, чем приступить к написанию исходного кода, нужно проделать ещё две важные операции.
4. Нажимаем Project \ Configuration Options, в строке Frequensy указываем частоту, на которой будет работать наш микроконтроллер, например 4000000Hz. Этот параметр необходимо знать компилятору для того, чтобы правильно компилировать некоторые характерные для компилятора AVR GCCфункции, например временные задержки.
5. Нажимаем Build \ Build. Компилятор автоматически сгенерирует в папке J:\My_Pojects\SOS\default make файл.

 

Почему компилятор AVR GCC?

Вообще существует несколько компиляторов языка С для микроконтроллеров AVR. Наиболее используемые из других компиляторов – IAR и Code vision AVR. 

Основными достоинствами AVR GCC являются следующие: только он бесплатный, только он встраивается в AVR Studio, генерирует самый компактный код, особенно при использовании чисел с плавающей точкой.

К достоинствам IAR следует отнести то, что только он полностью поддерживает С++, AVR GCC поддерживает C++, но не полностью.

К достоинствам Code vision AVR следует отнести наличие в нём генератора начального кода, который облегчает конфигурирование микроконтроллера и написание некоторых функций, например для интерфейса 1-Wire или модулей ЖКИ. Кроме того, в Code vision AVR есть возможность подключить отладчики AVR Studio (но не все).

Таким образом, основными недостатками AVR GCC являются – отсутствие полной поддержки C++ и отсутствие генератора начального кода. Отсутствие полной поддержки C++ для микроконтроллеров не очень важно, а генератор начального кода можно с успехом заменить развитием библиотечных функций WinAVR, дополнять её можно самостоятельно.

 

Приступаем к написанию исходного кода. Структура программы на языке С.

Напишем программу для микроконтроллера ATmega16, которая будет формировать на всех выводах порта B сигнал «SOS». Если к любому выводу порта B подключить катод светодиода, а анод подключить к плюсу, через резистор на 560 Ом, то он будет мигать, передавая сигнал SOS азбукой Морзе.

 

Программы обычно начинаются с директив препроцессора (начинаются с символа "#"), которые, по сути, не являются конструкциями языка C и обраба­тываются до фактической компиляции программы. Их смысл — подстановка не­которого кода в программу. Так, к примеру, очень часто используется директива #include, которая включает в файл с исходным кодом программы текст внешне­го заголовочного файла (с расширением .h). Заголовочные файлы содержат оп­ределения глобальных типов, констант, переменных и функций.

 

#include <avr/io.h>      // Подключение устройств ввода/вывода в зависимости от типа МК AVR.

#include <avr/delay.h> // Подключаем функции циклов задержки.

 

// Процедура «Пауза», время паузы задаётся из процедур «Точка» и «Тире» параметром ms.

void Pause(unsigned char ms)     // Тип переменной ms - unsigned char, то есть от 0 до 255.

{

            PORTB = 0xFF;         // Устанавливаем на всех выводах порта B лог. 1.

            _delay_ms(ms);           // Задержка

}

 

// Процедура «Точка»

void P(void)

{

            PORTB = 0;    // Устанавливаем на всех выводах порта B лог. 0.

            _delay_ms (5); // Короткая задержка.

            Pause(5);         // Вызов функции Pause, с параметром 5ms

}

 

// Процедура «Тире»

void D(void)

{

            PORTB = 0;    // Устанавливаем на всех выводах порта B лог. 0.

            _delay_ms (20);           // Длинная задержка.

            Pause(5);         // Вызов функции Pause, с параметром 5ms

}

 

/* Главная функция программы, отсюда начинает исполняться исходный код, в компиляторе AVR – GCC должна всегда иметь тип возвращения int */

int main (void)   

{

            DDRB = 0xFF;           // Настройка порта B как выхода

 

while(1)    /* Бесконечный цикл (это основная часть программы, она будет крутиться в этом цикле, поочерёдно вызывая функции точки и тире. */

            {

            // Вызываем поочерёдно процедуры «Точка» и «Тире», формируем сигнал SOS.

              P(); P(); P();

              D(); D(); D();

              P(); P(); P();

              Pause(100);   // Вызываем процедуру «Пауза» с параметром 100

            } 

}

 

Комментарий — поясняющий текст, который при компиляции не учитывается, например:

/*   Многострочный   комментарий  часто  размещают   в   начале   файла, где   он   содержит   имя   автора   и   описание   программы   */

#include   <avr/io.h>   //Подключаем  заголовочный  файл   io.h

 

Идентификатор — это последовательность букв, цифр и символов подчерки­вания "'_", которая не должна начинаться с цифры, используемая для именования различных программных элементов, - переменных, констант, функций, типов и т.д. Регистр букв имеет значение. Например, в нашей программе – это - переменная ms, и названия процедур.

 

Ключевое слово — это зарезервированное слово четко определенного назна­чения. Ключевые слова не могут использоваться в качестве идентификаторов:

asm, auto;        bit, bool, break;           case, char, const, continue;      default, defined, do, double;

else, enum, explicit, extern;       false, float, for;             goto;    if, inline, int;      long;     register, return;

short, signed, sizeof, static, struct, switch;         true, typedef;    union, unsigned;           void;    while.

Например, в нашей программе – это -  char,  void и while.

 

Литерал — постоянное значение некоторого типа, используемое в выражени­ях.

Примеры числовых литералов:

10 — число 10 в десятичной форме;

0хА — число 10 в шестнадцатеричной форме (префикс 0х);

0b1010 — число 10 в двоичной форме (префикс 0b);

012 — число 10 в восьмеричной форме (префикс 0);

10.5 — число с плавающей точкой;       

105е-1 — число 10,5 в экспоненциальной форме (105 * 10**-1);

10U — беззнаковая константа (суффикс U);

10L — знаковая константа (суффикс L).

Символьные литералы заключаются в одинарные кавычки, например, 'В', '*'. Для обозначения непечатаемых и специальных символов в литералах используются так называемые escape-последовательности:

'\а'— звуковой сигнал;

'\b' — клавиша <Backspace>;                                                             

'\f' — прогон листа;

'\n'— символ перевода строки;                                                             

'\r'— возврат каретки;                                                                       

'\t'— горизонтальная табуляция;

'\v' — вертикальная табуляция;

'\0'— нулевой символ;

'\\'— обратная косая;

'\''— апостроф.

Кроме того, любой символ можно представить с помощью литерала по его ASCII-коду, например, литерал '\t' равнозначен '\х09'.

Строковые литералы ограничиваются двойными кавычками, а в памяти хра­нятся как последовательности символов, заканчивающиеся нулевым символом '\0'. Специальные символы внутри строки должны предваряться обратной косой ("\"). Примеры строковых литералов:

"" — пустая строка: один символ '\0';

"В" — два символа: 'В' и '\0';

"A\tB\n" — пять символов: 'А', табуляция, 'В', перевод строки, '\0'.

Например, в нашей программе – значения пауз, числа 5, 20 и 100 в десятичной форме.

 

Оператор — это символ, указывающий компилятору, какие действия выпол­нить над операндами. Некоторые символы могут трактоваться по-разному в зави­симости от контекста. Например, знак "-" может использоваться для изменения знака числа или в качестве оператора вычитания. Операторы, соединяющие опе­ранды, представляют собой выражения. Выражения могут быть заключены в круглые скобки и отделяются друг от друга символом точки с запятой (";").

Приоритет (по убыванию)  выполнения  операторов  в  выражениях  языка C  указан ниже.

Уровень	Операторы	Категория	Описание
1	( )		Круглые скобки
	[ ]		Элемент массива
	.	Доступ к данным	Обращение  к элементу структуры,  напри­мер: portb . 1 — разряд 1 порта В.
	->		Обращение к элементу структуры, опреде­ленной указателем, например: pStruct -> x — элемент х структуры, на ко­торую указывает pStruct
	++, --(постфиксы)	Арифметические	Операторы   автоинкремента   и   автодекре­мента после того как выражение, в котором задействованы соответствующие операнды, вычислено. Примеры: а  =  b++; равнозначно а   =  b;   b  =  b+1; а  =  b—; равнозначно а   =  Ь;   b  =  b-1;
2	++, --(префиксы)		Операторы   автоинкремента   и   автодекре­мента перед тем как выражение, в котором задействованы соответствующие операнды, будет вычислено. Примеры: а  =  ++Ь; равнозначно b  =  b+1;   a  =  b; а  =   —b; равнозначно b  =  b-1;   a  =  b;
	!	Логические	Логическое (унарное) отрицание
	~	Поразрядные	Поразрядное отрицание
	&	Доступ к данным	Адрес
3	+, -(унарные)	Арифметические	Изменение знака операнда
	* (унарный)	Доступ к данным	Разыменование указателя
4	* (бинарные)	Арифметические	Умножение
	/		Деление
	%		Остаток от деления
5	+, -(бинарные)		Сложение и вычитание
6	<<	Поразрядные	Поразрядный сдвиг влево
	>>		Поразрядный сдвиг вправо
7	<, >, <=, >=	Сравнения	Меньше, больше и т.д.
8	==, ! =		Равно, не равно
9	&	Поразрядные	Поразрядное "И"
10	^	Поразрядные	Поразрядное "Исключающее ИЛИ"
11	|	Поразрядные	Поразрядное "ИЛИ"
12	&&	Логические	Логическое "И"
13	||	Логические	Логическое "ИЛИ"
14	=	Присваивание	Возможны также сочетания оператора при­сваивания с арифметическими и поразряд­ными операторами, например: а  += Ь; равнозначно а  =  а  + b; а   *= b+с; равнозначно а  =   а   *    (b  +   с) ;

 

С оператором присваивания используются вот такие сокращения:    

ДЛИННАЯ ЗАПИСЬ	СМЫСЛ	СОКРАЩАЕТСЯ ДО
x = x + 1;	добавить 1	x++; или ++x; или x += 1;
x = x - 1;	вычесть 1	x--; или --x; или x -= 1;
x = x + y;	прибавить y	x += y;
x = x - y;	вычесть y	x -= y;
x = x * y;	умножить на y	x *= y;
x = x / y;	поделить на y	x /= y;
x = x % y;	остаток от деления	x %= y;

Кроме знаков +,-,*,/,% могут стоять поразрядные и побитные операторы. При сокращённой записи между знаками нельзя ставить пробел!

 

Когда инкремент или декремент используется в выражении то важно где стоят два знака + или -  перед переменной или после переменной:

a=4, b=7;

a = b++; /* Эта строчка на Си означает: взять значение переменной b присвоить его переменной a затем добавить 1 к переменной b  и сохранить результат в b. Теперь a = 7; b = 8  */

a=4, b=7;

a = ++b;  /* Эта строчка на Си означает: взять значение переменной b затем добавить к нему 1 и сохранить результат в b и этот же результат присвоить переменной a. Теперь  a = 8, b = 8. */

 

Объединенные по некоторому признаку последовательности выражений за­ключаются в фигурные скобки:

{

            PORTB = 0xFF;         // Устанавливаем на всех выводах порта B лог. 1.

            _delay_ms(ms);           // Задержка

}.

Так, к примеру, обозначаются границы функций, а также блоки выражений в циклических и условных конструкциях (см. ниже соответствующие разделы).