Рудякова А.Н., Липинский А.Ю., Данилов В.В., Рудяков И.Ю. Аппаратно-программные средства встраиваемых компьютерных систем
Подождите немного. Документ загружается.
Архитектура и средства разработки
современных однокристальных микро-ЭВМ
21
пока невелика, и ограничивается Intel/Atmel 8051/8052 и Microchip
PIC16F84a.
Небольшой симулятор/отладчик VMLAB, свободно распространяемый
фирмой Advanced Micro Tools, позволяет выполнить моделирование
микроконтроллеров AVR с некоторыми периферийными устройствами и
электронными компонентами. Однако описание схемы вводится в текстовом
виде, в формате, аналогичном SPICE. Скриншот актуальной версии
программы (3.15) приведен на рис. 1.5.
Рис. 1.5
Хотя перечень поддерживаемых устройств и компонентов постоянно
обновляется, и на сайте разработчика (www.amctools.com) приведены
ссылки, по которым можно скачать модели, предложенные пользователями,
Глава 1
22
на данном этапе развития этого проекта возможна симуляция схем
достаточно простых встраиваемых устройств.
Архитектура и средства разработки
современных однокристальных микро-ЭВМ
23
Практикум 1. Знакомство с AVRStudio, WinAVR
Краткие справочные сведения
При первом запуске AVRStudio (и последующих, если не снимать
галочку
“Show dialog at startup”) появляется приглашение к открытию
существующего проекта, либо созданию нового.
При создании проекта необходимо указать его тип (ассемблер, или
GCC), имя, и рабочую директорию, как показано на рис. ПР1.1-а. Затем в
следующем диалоге (доступном по нажатию на кнопку Next), выбрать
необходимую платформу отладки и микросхему, как показано на рис. ПР1.1-
б.
Имя проекта
Папка проекта
(а)
(б)
Рис. ПР1.1
Глава 1
24
Запустившаяся среда имеет вид, изображенный на рис. ПР1.2.
Исходный файл
программы
Окно для вывода сообщений о
компиляции проекта
Дерево
проекта
Просмотр
состояния
регистров
специальных
функций
Рис. ПР1.2
В меню
Project / Configuration Options, на вкладке General (см. рис. ПР1.3-а)
необходимо указать тактовую частоту, для которой предполагается
использовать микроконтроллер, а также убедиться в том, что установлена
галочка
“Create Hex File”. Остальные параметры на этой вкладке можно
оставить без изменений. Для использования WinAVR в качестве компилятора
GCC, необходимо переместиться на вкладку
Custom Options (см. рис. ПР1.3-б),
и убедиться, в том, что установлена галочка
“Use WinAVR”, а также указаны
пути к компилятору и мейкеру (если устанавливать WinAVR после установки
Архитектура и средства разработки
современных однокристальных микро-ЭВМ
25
AVRStudio – эти данные вносятся автоматически, и являются параметрами
по умолчанию для новых проектов GCC).
(а)
(б)
Рис. ПР1.3
После набора исходного текста и сохранения проекта можно выполнить
компиляцию программы, выбрав пункт меню
Build / Build, либо нажав на
пиктограмму
(горячая клавиша – F7).
Если компиляция прошла без ошибок, в окне сообщений внизу будет
написано
“Build succeeded with 0 warnings…”. Если же имеются
Глава 1
26
ошибки, будет приведен их список. Двойной щелчок по ошибке приводит к
переходу курсора на строку с этой ошибкой в исходном файле.
При успешной компиляции можно приступить к отладке программы,
выбрав пункт меню
Debug / Start Debugging, либо нажав на пиктограмму
(комбинация горячих клавиш – Ctrl+Shift+Alt+F5).
Программу в режиме отладки можно выполнять в пошаговом режиме,
пользуясь пунктом меню
Debug / Step Into, либо пиктограммой (горячая
клавиша – F11). При этом, в соответствии с выполняемой командой (на
которую указывает курсор), будет изменяться содержимое регистров
специальных функций. Кроме пошагового выполнения, доступны варианты
запуска до положения курсора, и использование точек останова.
Пример выполнения
Задание: Для микроконтроллера ATMega16, работающего на частоте
16МГц создать проект GCC в AVRStudio, и задать следующий исходный
код:
#include <avr/io.h>
volatile int mem_var;
register char reg_var asm ("r21");
int main(void) {
mem_var = 0xb055;
reg_var = 0x6e;
DDRD = 0xff;
PORTD = 0xaa;
return(1);
}
Затем произвести компиляцию/компоновку проекта, запустить отладчик, и
выполнить заданный код в пошаговом режиме, фиксируя на каждом шаге
значения соответствующих регистров и ячеек памяти данных.
Используя рекомендации параграфа «Краткие справочные данные»,
создадим новый проект с названием praktikum_1, указав в соответствующем
диалоге тип микроконтроллера ATMega16 (см. рис. 1.6). Далее, зайдем в
свойства проекта, и укажем
частоту 16МГц = 16000000Гц (см. рис. ПР1.3).
Выполним компиляцию/компоновку проекта при помощи горячей
клавиши F7. Если компилятор сообщает об ошибке – проверяем, не
Архитектура и средства разработки
современных однокристальных микро-ЭВМ
27
ошиблись ли при наборе текста программы, и после исправления всех
опечаток снова нажимаем F7. Далее, запускаем отладчик, и начинаем
выполнять программу в пошаговом режиме при помощи горячей клавиши
F11.
После первого нажатия F11 отладчик выполнит первую команду
программы, и автоматически переведет курсор на строчку следующей
команды, как показано на рис. ПР1.4.
Результат первой
команды
(числа в памяти
хранятся
младшими байтами
впе
р
ед
)
Рис. ПР1.4
Первая команда присваивает переменной целого типа
mem_var,
занимающей два байта в оперативной памяти, значение
B055h (h – означает
шестнадцатеричное число, которое на языке C записывается с префиксом
«
0x»). Для того чтобы просмотреть содержимое памяти данных, выбираем из
меню
View пункт Memory. При этом откроется окно просмотра содержимого
памяти, которое удобно расположить справа, на той же вкладке, где
находится и окно просмотра состояния регистров специальных функций
I/O View (см. рис. ПР1.3).
Вторая команда записывает в переменную символьного типа
reg_var,
хранящуюся в регистре
R21, значение 6Eh (переменные символьного типа в С
Глава 1
28
часто используется просто как однобайтовые переменные целого типа).
Результат выполнения этой команды приведен на рис. ПР1.5. Чтобы его
просмотреть, необходимо выбрать из меню
View пункт Register.
Результат
второй
команды
Рис. ПР1.5
Третья и четвертая команды работают с портом ввода-вывода D. Третья
команда определяет режим работы порта на вывод информации (единицы во
всех двоичных разрядах – число
FFh), а при помощи четвертой команды на
ножки порта D выводится число
AAh = 10101010b (b – означает двоичное
число, на языке С записывается с префиксом «
0b»). Результат работы этих
двух команд приведен на рис ПР1.6.
Архитектура и средства разработки
современных однокристальных микро-ЭВМ
29
Результаты
третьей и четвертой
команд
Рис. ПР1.6
Варианты заданий
Для указанных в варианте микроконтроллера и частоты его работы (см.
табл. ПР1.1), создайте проект GCC в AVRStudio, и наберите заданный в
варианте исходный код. Затем произведите компиляцию/компоновку
проекта, запустите отладчик, и выполните код в пошаговом режиме,
фиксируя на каждом шаге значения соответствующих регистров и ячеек
памяти
данных.
Таблица ПР1.1
№ Исходный код
Микро-
контроллер
Частота
1
#include <avr/io.h>
volatile int mem_var_1;
volatile long int mem_var_2;
volatile long long int mem_var_3;
int main(void) {
mem_var_1 = 0x0102;
mem_var_2 = 0x01020304;
mem_var_3 = 0x0102030405060708;
return(1);
ATMega16 4МГц
Глава 1
30
}
2
#include <avr/io.h>
volatile int mem_var;
register char reg_var_1 asm ("r5");
register char reg_var_2 asm ("r7");
int main(void) {
reg_var_1 = 0x03;
reg_var_1 = 0x02;
mem_var = reg_var_1 + reg_var_2;
return(1);
}
ATMega8 8МГц
3
#include <avr/io.h>
volatile unsigned char mem_var;
int main(void) {
mem_var = 0xf0;
mem_var /= 16;
DDRD = 0xff;
PORTD = mem_var;
return(1);
}
ATMega162 20МГц