AVR контроллері үшін бағдарламалау құралдары

МАЗМҰНЫ

КІРІСПЕ

Бұл жұмыста, AVR микроконтроллері негізінде бағдаламалау қарастырылған. Осы жұмыс шеңберінде жаңадан бастаушыларға арналған AVR бағдарламалау, осы үдерістің әр түрлі аспектілері мен нюансы қарастырылады. Олар басқару микросхемасының жиынтығын емес, бір микроконтроллерді қолдануға ыңғайлы жерде пайдаланылады. Бұл электр қуатын аз тұтыну және жеңілдетілген өндіріспен байланысты. Бағдарламаларды жазу үшін C және Assembler микроконтроллерлер отбасына сәл өзгертілген. Мұндай өзгеріс әдетте ондаған килобайтта есептелетін нашар есептегіш мүмкіндіктерге байланысты қажет. Бұл тілдерді үйренбей-ақ AVR бағдарламалау мүмкін емес.

AVR-бағдарламалау үшін қажет:

• Дамудың қажетті ортасының болуы.
• Нақты микроконтроллерлер өздері.
• Екінші тармақ толығырақ талқыланады.

AVR тобындағы микроконтроллерлердің артықшылығы:

- 1МГц шамасындағы жоғарғы жиілік;

- RISC архитектурасы;

- Еске сақтаудың бөлек шиналары және мәліметтер бұйрығы;

- 32 РОН;

- Flash - есте сақтауы;

- EEPROM;

- АЦП;

- Таймер-санақтар;

- Кернеу диапазоны 2, 7-5, 5;

AVR структурасында есте сақтаудың үш түрі бар:

- Flash - есте сақтау программасы;

- Уақытша мәліметтерге арналған ОЗУ;

- Мәліметтер мен константтарды ұзақ сақтауға арналған EEPROM;

1. 1 AVR контроллері үшін бағдарламалау құралдары

1. 1 AVR бағдарламалау

Микроконтроллерлер кішкентай, бірақ сонымен бірге үйде түрлі таңғажайып роботты немесе автоматтандырылған заттарды жасауды қалайтындар үшін өте қолайлы құрылғылар.

1. 1 Сурет - AVR микроконтроллері

Микроконтроллерлерді барлық жерде табуға болады. Олар техникалық құрылғылардың түрлі тоңазытқыштар, кір жуатын машиналар, телефон, өңдеу өнеркәсібінде машиналар, ақылды ғимараттар мен көп. Олардың кеңістікте қолданылуы анағұрлым күрделі және ауқымды аналогтық құрылғылар тізбектерін ауыстыру мүмкіндігімен байланысты. AVR-ді бағдарламалау электронды құрылғыларды дербес бақылауға мүмкіндік береді. Бұл микроконтроллер сыртқы жабдықпен өзара әрекеттесе алатын қарапайым компьютер ретінде ұсынылуы мүмкін. Осылайша, олар транзисторларды ашады және жабады, датчиктерден деректерді алады және экранға шығарады. Сондай-ақ, микроконтроллердер дербес компьютер сияқты кіріс ақпаратының әртүрлі өңделуін орындай алады. AVR нөлден бағдарламалау үйрену және кәсіби деңгейін жетеді, онда ол шексіз I / O порттары арқылы әр түрлі құрылғыларды басқару үшін мүмкіндіктерін, сондай-ақ олардың коды өзгерістер ашылады.

Atmel шығарған микроконтроллерлер отбасы қарастырылады. Олар өте жақсы көрсеткіштерге ие, бұл көптеген әуесқойлық құрылғыларда қолдануға мүмкіндік береді. Өнеркәсіпте кеңінен қолданылады. Бұл техникамен кездесуге болады:

• Үй шаруашылығы.

• Кір жуғыш машиналар, тоңазытқыштар, микротолқынды пештер және т. с. с.
• Ұялы телефон.
• Роботтар, байланыс құралдары және тағы басқалар.
• Есептеу.
• Перифериялық құрылғыларды басқару жүйесі, аналық төлемдер.
• Көңілді.
• Әшекей және балалар ойыншықтары.
• Көлік.
• Қауіпсіздік жүйесі және қозғалтқышты басқару.
• Өндірістік жабдықтар.
• Машиналарды басқару жүйесі.

Бұл, әрине, барлық салалар емес. Олар басқару микросхемасының жиынтығын емес, бір микроконтроллерді қолдануға ыңғайлы жерде пайдаланылады. Бұл электр қуатын аз тұтыну және жеңілдетілген өндіріспен байланысты. Бағдарламаларды жазу үшін C және Assembler микроконтроллерлер отбасына сәл өзгертілген. Мұндай өзгеріс әдетте ондаған килобайтта есептелетін нашар есептегіш мүмкіндіктерге байланысты қажет. Бұл тілдерді үйренбей-ақ AVR бағдарламалау мүмкін емес.

AVR-бағдарламалау қажет:

• Дамудың қажетті ортасының болуы.
• Нақты микроконтроллерлер өздері.
• Екінші тармақ толығырақ талқыланады.

Қажетті құрылғыны сатып алудың үш мүмкіндігі бар:

• Микроконтроллерді тікелей сатып алыңыз.
• Құрылғыны конструктор бөлігі ретінде алыңыз (мысалы - Arduino) .
• Микроконтроллерді өзіңіз құрыңыз. Бірінші абзацта күрделі ештеңе жоқ, сондықтан біз екінші және үшінші орындарға тікелей барамыз.

1. 2 Сурет - Құрылғынының дизайнердің бөлігі

Мысал ретінде танымал Arduino таңдалады. Бұл әртүрлі электрондық құрылғылардың жылдам және жоғары сапалы дамуы үшін ыңғайлы платформадағы электрондық дизайнер. Arduino тақтасы жұмыс үшін компоненттердің белгілі бір жиынтығын қамтиды (түрлі конфигурациялар бар) . Ол міндетті түрде AVR-контроллерді қамтиды. Бұл тәсіл сізге құрылғыны тез бастауға мүмкіндік береді, арнайы дағдылар мен дағдыларды қажет етпейді, қосымша тақтайшаларды қосудың айтарлықтай мүмкіндіктері бар, сондай-ақ Интернетте сіз қызықтыратын сұрақтар бойынша көптеген ақпаратты таба аласыз. Бірақ ештеңе жоқ. Ардуино сатып алу арқылы адам AVR-бағдарламалауды тереңдетуге, микроконтроллерді жақсы білуге, оның жұмыс ерекшеліктерін білуге ​​мүмкіндік береді. Сондай-ақ, модельдердің салыстырмалы түрде кішкентай желісі теріс қосады, ол көбінесе нақты тапсырмалар үшін тақталарды сатып алуды талап етеді. Сонымен қатар, «SI» бағдарламасында бағдарламалау стандартты түрде ерекшеленеді. Барлық кемшіліктеріне қарамастан, Arduino жаңадан бастаушыларға арналған.

AVR микроконтроллерлері жаңадан бастаушыларға өте ыңғайлы екендігін атап өту керек. Сіз оларды қол жетімді, қарапайым және арзан аксессуарлармен бірге жинай аласыз. Егер сіз кәсіпқойлар туралы әңгімелесеңіз, онда бұл тәсіл сізге құрылғымен танысып, қажетті құрамдас бөліктерді таңдауға, түпкілікті нәтижені алға қойылған талаптарға сәйкес келтіруге, стандартты программалау тілдерін және арзандықты пайдалануға мүмкіндік береді. Кемшіліктердің ішінен бірінші рет жүзеге асырылған кезде өзін-өзі жинаудың күрделілігін ғана атап өтуге болады, қажетті білімдер мен дағдылар жоқ.

Мысалы, микроконтроллермен мәселе шешілді. Содан кейін ол сатып алынған немесе дербес сатып алынған деп саналады.

Осы мақсатта Сізге даму ортасы қажет (әдеттегі блокнот негіз ретінде жарамды, бірақ мен Notepad ++ бағдарламасында тоқтауды ұсынамын) . AVR бағдарламалауға арналған басқа бағдарламалар бар болса да, берілген қауіпсіздік барлық талаптарға жауап бере алады. Сондай-ақ бағдарламашы қажет. Оны жақын арада дүкеннен сатып алуға болады, онлайн тәртібінде немесе дербес түрде жиналады. Баспа картриджіне кедергі жасамаңыз. Бұл қажет емес, бірақ оны пайдалану нервтер мен уақытты үнемдеуге мүмкіндік береді. Сондай-ақ, дербес сатып алынды / құрылды. Ал соңғы - қуат көзі. AVR үшін 5 В кернеуін беру қажет.

1. 2 AVR тобындағы микроконтроллерлердің артықшылықтар мен Аrduino түрлерінің сипаттамасы

AVR микроконтроллерлері басқарылатын С деңгейінің жоғарғы тілінде программалау мүмкіндігімен ерекшеленеді, сонымен қатар микроконтроллерлер гарвард архитектурасының арқасында бұйрықты бір такты де орындайды. AVR микроконтроллерлері элероқозғалтқыштармен басқаруда өте қолайлы.

AVR тобындағы микроконтроллерлердің артықшылығы:

- 1МГц шамасындағы жоғарғы жиілік;

- RISC архитектурасы;

- Еске сақтаудың бөлек шиналары және мәліметтер бұйрығы;

- 32 РОН;

- Flash - есте сақтауы;

- EEPROM;

- АЦП;

- Таймер-санақтар;

- Кернеу диапазоны 2, 7-5, 5;

AVR структурасында есте сақтаудың үш түрі бар:

- Flash - есте сақтау программасы;

- Уақытша мәліметтерге арналған ОЗУ;

- Мәліметтер мен константтарды ұзақ сақтауға арналған EEPROM;

Микроконтроллерлерді таңдағанда оның есте сақтауын, жұмыс жиілігін, кіріс және шығыс порттардың санын және бағасын ескеру қажет.

Төмендегі 1. 1-кестесінде микроконтроллердің қарастырылған түрлері келтірілген.

Микроконтроллерлерге ең сәйкес міндеттерді орындауда Arduino Uno микроконтроллері ең сәйкестісі болып саналады, өйткені ол керекті цифрлық кіріс және шығыстар санымен, аналогтық шығыстармен, еректі есте сақтаумен және ОЗУ-мен қамтамасыз етілген. Микроконтроллер 5В жұмыс кернеуіне ие. Осымен қатар оның кіріс кернеуі 7-12В болу керек.

Басқа еске сақтау қабілеттер секілді, программаның еске сақтауының парақтық ұйымы бар. Парақ тек толық программаланады. Программистің көз қарасымен қарағанда, еске сақтау бөлек ұялардан тұрады.

AVR де бұндай ұйымдар әр команда ұзындығы тура екі байт болатын жағдайымен ерекшеленеді.

1. 1- кестесі- Аrduino түрлерінің сипаттамасы

Берілген микроконтроллерге қашықтық пен кедергіні өлшеу үшін екі датчик қосылады. Датчиктердің көрсетілімі оқылып, қиын жағдайда квадрокоптер тоқтайды немесе кедергіні айналып өтеді.

Arduino Duemilanove. Arduino Duemilanove ATmega168 немесе ATmega328 микроконтроллерінің біріне негізделеді. 2-ші суретте көрсетілгендей Arduino Duemilanove тақтасында 6 аналогтық және 10 сандық кірістер бар. 2-ші кестеде көрсетілгендей Arduino Duemilanove тақтасында Atmega 168 микроконтроллері орнатылған.

Arduino Nano. Nano платформасы ATmega328 немесе ATmega168 (Arduino Nano 2. x) микрокотроллерінде құрылған. Үлкен емес көлемді және лабораториялық жұмыстарға пайдалаылады. Arduino Nano сіздің USB Mini-B арқылы немесе реттелмейтін 6-20 V (терминал 30) немесе реттелетін 5 V (PIN коды 27), сыртқы қуат көзінен қуат алады. Автоматты түрде ең жоғарғы кернеу көзін таңдайды.

Arduino LilyPad. Arduino LilyPad платформасы киім бөлігі ретінде пайдаланылуы үшін жасалған. Бұл орнатылған электрмен жабдықтау, датчик және жетек сымын бірге матаға тігуге болады. Платформаға ATmega168V микроконтроллері салынған.

Қазіргі таңда құрылғы өңдеуге немесе есептеуге арналған көптеген микроконтроллерлер мен платформалар бар. Parallax Basic Stamp, Netmedia’s BX-24, Phidgets, MIT’s Handyboard және тағы басқалары Arduino платформасына ұқсас функционалдықты ұсынады. Осы құрылғылардың барлығы дерлік бағдарламалау, ақпаратты біріктіру және қарапайым пайдалануға беріліп отыр. Arduino, өз кезегінде, микроконтроллер жұмыс процесін жеңілдетеді, бірақ мұғалімдер, студенттер және әуесқойлар үшін басқа да құрылғылардан бірнеше артықшылықтары бар: Төмен құны - Arduino тақталары басқа платформалармен салыстырғанда біршама арзан болып табылады. Arduino модульінің арзан нұсқасы қолмен жиналғаны, ал кейбір дайын модульдердің құны $ 50 кем тіпті. Кросс-платформасы - Ардуино бағдарламалық қамтамасыздандырылуы OS Windows, Macintosh OSX және Linux астында жұмыс істей алады. Кейбір микроконтроллерлері ғана Windows ОЖ-сімен шектеледі. Қарапайым және түсінікті бағдарламалау ортасы - Arduino бағдарламалық қамтамасыз етілуі бастаушы үшін қолайлы және тәжірибелі болып табылады. Arduino бағдарламалау үшін студенттерге осы ортада жұмыс істейтін Arduinoмен өте оңай таныса алады, мұғалімдер үшін де өте ыңғайлы әрі қарапайым. Кеңейту және ашық бастапқы бағдарламалық қамтамасыз ету - бағдарламалық қамтамасыз ету Arduino тәжірибелі пайдаланушылар үшін әлде қайда толықтырылуы мүмкін құралы ретінде қол жетімді. Тіл кітапханалар C ++ арқылы толықтырылуы мүмкін. Техникалық енгізуі түсінікті келетін пайдаланушылар C ++ негізделген AVR C тілінде баруға мүмкіндігі бар. Тиісінше, ол Arduino -да қоршаған ортаны қорғау AVR-C бағдарламасы кодын қосуға болады. ATMEGA168 микроконтроллер ATMega8 және Arduino негізі болып табылады - кеңейту және ашық тізбек диаграммалар үшін Hardware. Схема модульдер тәжірибелі инженерлер оларды кеңейту және толықтыра, модульдер өз нұсқаларын жасай алады, яғни лицензия Creative Commons қол жетімді болып табылады. Тіпті қарапайым пайдаланушылар жұмысының ақша мен түсінігін сақтау үшін түп тұлғаны әзірлеуге болады. Қазіргі заманғы компьютерлік пайдаланушы ДК-де жеке бөліктерінің жұмыс істеуі туралы емес. Ол жай ғана қажетті бағдарламаны іске қосады және олармен жұмыс істейді. Сол сияқты, Arduino- ны пайдаланушы жобаларды дамыту жөніндегі жеке тұлғаның құрылымы мен жұмыс істеу, зерттеуге баса назар аударуға мүмкіндік береді. Толық тізбек тақталары мен модульдерді жасаудың қажеті жоқ. Әзірлеуші дайын кеңейту тақтасын пайдаланып немесе жай ғана Arduino қажетті элементтерін тікелей қосуға болады. Барлық басқа күшін жоғары деңгейдегі тілде басқару бағдарламасын әзірлеу және оңдау туралы бағытталатын болады. Нәтижесінде, микропроцессорлық құрылғылардың дамуына қол жеткізуге, өз қолдарымен жасауға мамандарды, әуесқойлар ғана емес. Дайын модульдер және бағдарламалық қамтамасыз ету кітапханаларының болуы электрондық құрылғыларды жасау үшін кәсіби емес проблемаларын шешу үшін жұмыс істеуге дайындық береді. Ал микроконтроллерді пайдалану әзірлеушінің қиялымен шектеледі.

2 Arduino IDE AVRdude программасының әзірлену ортасы

2. 1 Arduino IDE AVRdude программасы бойыша жұмыстың басталуы

Бір не басқа Arduino микробақылағышына бағдарламаны тіркеу үшін қолданылатын тақтаны, микробақылағыш түрін және бірізді портты дұрыс таңдау қажет, оған ретке келтіруші тақта орналастырылған. Мұның бірін Құралдар мәзірінде табуға болады. Бағдарланатын құрылғы қосылған бірізді портты Құралдар диспетчерінен көруге болады. Микробақылағышқа бағдарламаны енгізу алдын-ала бағдарланған арнайы жүктегіш арқылы жасалады (барлық Arduino 38 микробақылағыштары осы жүктегішпен сатылады) . Жүктегіш Atmel AVR Application Note AN109 негізінде жасалған. Нақты процессор тақтасының периферия құрамына байланысты жүктегіш RS232, USB немесе Ethernet интерфейстері арқылы жұмыс істейді. Кейбір нұсқаларда Arduino Mini немесе Boarduino сияқты бағдарламалау үшін жеке жалғастырғыщ тетік қажет.

Сонымен қатар бос микробақылағышқа жүктегіштің өзін жазу мүмкіндігі беріледі. Бұл үшін Arduino IDE ортасына AVRDude жобасы негізіндегі бағдарлағыш енгізілген.

2. 1 Cурет - Arduino IDE программа ортасының жұмыс бастауы

---

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.

• Іс жүргізу
• Автоматтандыру, Техника
• Алғашқы әскери дайындық
• Астрономия
• Ауыл шаруашылығы
• Банк ісі
• Бизнесті бағалау
• Биология
• Бухгалтерлік іс
• Валеология
• Ветеринария
• География
• Геология, Геофизика, Геодезия
• Дін
• Ет, сүт, шарап өнімдері
• Жалпы тарих
• Жер кадастрі, Жылжымайтын мүлік
• Журналистика
• Информатика
• Кеден ісі
• Маркетинг
• Математика, Геометрия
• Медицина
• Мемлекеттік басқару
• Менеджмент
• Мұнай, Газ
• Мұрағат ісі
• Мәдениеттану
• ОБЖ (Основы безопасности жизнедеятельности)
• Педагогика
• Полиграфия
• Психология
• Салық
• Саясаттану
• Сақтандыру
• Сертификаттау, стандарттау
• Социология, Демография
• Спорт
• Статистика
• Тілтану, Филология
• Тарихи тұлғалар
• Тау-кен ісі
• Транспорт
• Туризм
• Физика
• Философия
• Халықаралық қатынастар
• Химия
• Экология, Қоршаған ортаны қорғау
• Экономика
• Экономикалық география
• Электротехника
• Қазақстан тарихы
• Қаржы
• Құрылыс
• Құқық, Криминалистика
• Әдебиет
• Өнер, музыка
• Өнеркәсіп, Өндіріс