Грудинин В.С. Методические указания к лабораторным работам по использованию микроконтроллеров AVR Atmel

Подождите немного. Документ загружается.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РФ

ВЯТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Факультет автоматики и вычислительной техники

Кафедра электропривода и автоматизации промышленных установок

КОМПЬЮТЕРНОЕ УПРАВЛЕНИЕ

Методические указания к лабораторным работам по использованию

микроконтроллеров AVR Atmel.

Специальность 180400 Электропривод и автоматика промышленных

установок и технологических комплексов

КИРОВ 2005

Лабораторные работы

AtmelAVR

Грудинин В.С.

Оглавление

1. Введение 3

1.1 Макетный контроллер 3

1.2 AVR Assembler (WAVRASM) 3

1.3 Утилита Программирования AVR (AVRPROG) 3

1.4 Студия AVR (AVRSTUDIO) 3

1.5 Литература по AVR

2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 1

AVR Ассемблер 4

2.1 Краткий обзор - LEDTEST.ASM 4

2.2 WAVRASM 4

2.2.1 Порядок работы с WAVRASM 4

2.2.2 Вопросы 5

2.3 AVRPROG 6

2.3.1 Порядок работы с AVRPROG 6

3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 2

AVR Студия 7

3.1 AVRSTUDIO Упражнения 7

3.2 AVRSTUDIO Вопросы 8

3.2.1 Студии AVR Основы 8

3.2.2 Студия AVR Углубленный курс 8

4. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 3

Использование портов PORTB и PORTD 12

4.1 Краткий обзор - SWITCH.ASM 12

4.2 Порядок работы 13

4.2.1 Лабораторная работа 3 13

5. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА 4

Использование Таймера / Счетчика 0 14

5.1 Краткий обзор-TC0.ASM 14

5.2 Порядок работы 15

5.2.1 Лабораторная работа 4 15

1. Введение

Целью методических указаний для лабораторных работ является изучение системы команд

и аппаратных средств AVR Atmel, а также компиляции и отладки аппаратно-программного

обеспечения с помощью ассемблера WAVRASM, утилиты внутрисхемного

программирования AVRPROG и симулятора AVRSTUDIO.

Лабораторные работы

AtmelAVR

Грудинин В.С.

1.1 Макетный контроллер

Принципиальная схема лабораторного стенда представлена на рис.1. Стенд

представляет для изучения:

 8 кнопок общего использования

 10-пиновые разъемы для портов с возможностью подключения внешних устройств

 RS-232 – интерфейс

 ISP-порт программирования для AVR

 Макетная плата на AT90S8515

 8 СВЕТОДИОДОВ для общего использования

Рис.1. Принципиальная схема лабораторного стенда.

1.2 AVR Assembler (WAVRASM)

Лабораторные работы

AtmelAVR

Грудинин В.С.

 Трансляция исходных программ

ассемблера в объектный код

 Возможности Макро-команд

 Поддержка всех микроконтроллеров

AT90S

 Поддержка всех стандартных

форматов выхода

 Совместимость с MS WINDOWS

 Переход к следующей / предыдущей

ошибке

 Возможность использования

командной строки MS DOS

1.3 Утилита программирования AVR (AVRPROG)

 Программирование флэш-памяти

 Программирование памяти СППЗУ

 Чтение флэш-памяти

 Чтение памяти СППЗУ

 Программирование бит плавких

перемычек

 Программирование бит блокировки

1.4 Студия AVR (AVRSTUDIO)

 Отладка уровня источника на C и

Ассемблере

 Встроенный в систему команд AVR

симулятор

 Поддержка компилятора IAR, AA90

Ассемблера IAR и Ассемблера Atmel

 Таймер для просмотра и изменения

символов типа простых переменных,

структур, и объединений

 Полная видимость всех блоков памяти

MCU: файл регистра, SRAM,

программная память и СППЗУ

 Контроль за исполнением программы

1.5 Литература по AVR

1. Гребнев В.В. Микроконтроллеры семейства AVR фирмы Atmel. – М.: ИП Радиософт,

2002.

2. Голубцов М.С. Микроконтроллеры AVR: от простого к сложному. – М.: СОЛОН-Пресс,

2003.

3. Грудинин В.С. Информационные системы и технологии. Ассемблер AVR. 2003.

4. Справочник. Изделия и компоненты, предлагаемые фирмой «КТЦ-МК»,

Микроконтроллеры фирмы Atmel семейства AVR.- М.: КТЦ-МК, 1999.

5. “AVR Enhanced RISC Microcontroller Databook.”

6. “AT89/90S Series Flash Microcontroller Development Tool User’s Guide.”

7. Электронный адрес: www.atmel.com.

2. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1

AVR Ассемблер и утилита программирования

Целью лабораторной работы является ознакомление с макроассемблером AVR

(WAVRASM), утилитой программирования AVR (AVRPROG) и макетным контроллером.

Лабораторная работа должна научить как транслировать и загрузить программу на

макетный контроллер, используя инструментальные средства AVR Atmel.

2.1 Краткий обзор - LEDTEST.ASM

Программа LEDTEST.ASM (Рисунок 1) является программой на языке ассемблера, которая

использует светодиоды (LED0-LED7) на макетной плате, чтобы показать образец двоичного

счетчика. Эта программа использует PORTB как выход, а переменную TEMP для хранения

текущего счета. Набирать программу можно в любом текстовом редакторе, например в

WordPad.

; Переключение светодиодов сдвигомu LEDTEST.ASM

.include "8515def.inc"

.device AT90S8515

.def Temp = r16 ;регистр временного хранения

.def Delay = r17

.def Delay2= r18

.cseg

.org $0000

rjmp start

start:

LDI Temp,low(RAMEND)

OUT SPL,Temp

LDI Temp,high(RAMEND)

OUT SPH,Temp

LDI Temp,$FF

OUT DDRB, Temp ;PORTB = все выходы

LDI Temp ,$FF

lp3: OUT PORTB, Temp ;выходные данные в PORTВ

;**** Сейчас ждем пока светодиод не изменит свое состояние.

LDI Delay2,$0

lp2: LDI Delay ,$0

lp1: NOP

NOP

DEC Delay

BRNE lp1

DEC Delay2

BRNE lp2

DEC Temp

RJMP lp3 ; цикл

Рис 2. LEDTEST.ASM

2.2 WAVRASM

Ассемблер транслирует исходный текст в объектный код. Сгенерированный объектный код

затем может быть использован как входной к Студии AVR или внутрисхемному эмулятору.

Ассемблер также генерирует код ППЗУ и необязательный файл СППЗУ, который может быть

запрограммирован непосредственно в программную память и память СППЗУ

микроконтроллера AVR.

Ассемблер генерирует фиксированное распределение кода; следовательно, никакое

соединение программ ненужно.

2.2.1 Порядок работы с WAVRASM

1. Открыть программу WAVRASM, используя или ярлык Windows или Меню Пуск.

2. Загрузить LEDTEST.ASM - программу на языке ассемблера. Это может быть выполнено,

используя или сокращенный значок или “File Open” в строке меню.

3. В меню “Option”, выберите WAVRASM для формата Intel Hex (Рис. 4).

4. Транслировать программу использованием “Assemble” в строке меню.

Рис 3: Окно WAVRASM

Рис 4: Опции WAVRASM

2.2.2 Вопросы

1. Сколько байтов флэш-памяти требует данная программа?

2. Сколько байтов памяти СППЗУ требует данная программа?

3. Нарисуйте алгоритм работы программы.

4. Объясните назначение команд программы.

2.3 Программатор ATMEL ISP

ATMEL ISP может программировать все устройства серии AT90S микроконтроллеров.

Кроме того, она может программировать несколько микроконтроллеров Atmel AT89S.

ATMEL ISP имеет следующие функции:

 Программирование флэш-памяти.

 Программирование памяти СППЗУ.

 Чтение из флэш-памяти.

 Чтение из памяти СППЗУ.

 Проверка работоспособности микроконтроллера.

 Программирование бит блокировки.

2.3.1 Порядок работы с ATMEL ISP

1. Открыть утилиту ISP, используя или ярлык Windows или через меню кнопки «Пуск».

2. Создать новый проект через кнопку “Project”.

3. Настроить программатор на работу через Project Manager и вкладку Device Type на

микроконтроллер AT90S8515/A.

8. Загрузить LEDTEST.HEX файл, созданный посредством AVR Ассемблера . Используйте

кнопку “File” , чтобы найти и выбрать этот файл.

5. Как только LEDTEST.HEX выбран, надо запрограммировать макетный контроллер. Это

можно сделать, используя кнопку “Program” или нажав клавишу F5. Прежде чем вы

загрузите этот файл, убедитесь, что включена сеть и кабель подсоединен к макетному

контроллеру!

3. ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №2

AVR Студия

Студия AVR (AVRSTUDIO) дает возможность пользователю полностью управлять

выполнением программ на внутрисхемном эмуляторе типа AT90ICEPRO или встроенном

симуляторе AVR. Студия AVR поддерживает программы, транслированные с помощью

WAVRASM (Ассемблер AVR).

3.1 Работа с AVRSTUDIO

1. Открыть программу AVRSTUDIO, используя или ярлык Windows или меню кнопки

«Пуск».

2. Загрузить LEDTEST.OBJ в AVRSTUDIO . Это может быть сделано, используя или значок

, или, с помощью строки меню: “File  Open”.

3. Открыть следующие дополнительные окна и упорядочить их как показано на Рисунке 4:

 PORT B: “ViewPeripheralAT90S8515PORT B”.

 Регистры: “ViewRegisters”

 Сообщения: “ViewMessages"

Рис 5. AVRSTUDIO

3.2. Вопросы

1. После того, как загружена AVRSTUDIO, используйте “Debug Step Over” (F10) или

значок для отдельного шага одной команды. Каково значение переменной Temp

(R16)?

2. Один шаг другой команды (F10). Как устроен PORTB? Используйте рисунок 6, чтобы

прокомментировать ваш ответ.

Рис 6. PORTB

3. PORTB устроен как “Вход” или “Выход”?

4. Используйте “ViewNew Memory View” (Alt+4), чтобы открыть окно памяти. Как только

окно памяти открыто, выбирете Program Memory и “16-Bits” (Рис.7). Каково содержание в

Program Memory ячейки 000000?

Рис. 7. Конфигурация Дисплея Окна Памяти

5. В исходном окне для подключения к режиму дизассемблирования используйте Toggle

Source/Disassembly Mode значка .

Каковы коды операции и команды LEDTEST.OBJ в режиме дизассемблирования?

6. Используйте значок Disassembly Mode, чтобы переключить назад к исходному режиму.

Как только это выполнили, установите контрольную точку в “dec Temp”. Это

осуществляется, используя “Breakpoints Toggle Breakpoints” (F9). Используйте

“Breakpoints Show Breakpoints” (Ctrl+B), чтобы посмотреть адрес этой контрольной

точки. Какой это адрес?

7. Используйте “Options Simulator Port Logging”, чтобы создать файл PORTB.LOG

(Рис.8). Обратите внимание, что этот файл может быть просмотрен, когда

AVRSTUDIO закрыт.

Рис.8. Конфигурация PORTB.LOG

8. Перейдите к контрольной точке. Это можно осуществить, используя “Debug Go” (F5).

Каково значение Program Counter и Cycle Counter на рисунке 9? “View Processor”

используется, чтобы наблюдать за этими значениями.

Рис.9. Окно Процессора

9. Используйте “DebugGo” (F5), чтобы перейти к этой контрольной точке другие 10-раз.

Обратите внимание, что имеется некоторое время между временем нажатия F5 и

временем остановки симулятора в контрольной точке. Это выполнение симулятором