Что такое AVR микроконтроллер?

ATMEGA168 (16KB FLASH) — $0.58 FREE SHIPPING

ATMEGA128 (128KB FLASH) — $0.72 FREE SHIPPING

AVR микроконтроллеры – это тип устройств, разработанный компанией Atmel, которые имеют определенное преимущество перед обычными микросхемами, но, сначала, давайте разберемся, что такое микроконтроллер?

Самый простой способ понять это – сравнить микроконтроллер с вашим компьютером, в котором установлена материнская плата. На этой плате стоит микропроцессор (на чипе Intel или AMD), который обеспечивает устройство вычислений, память RAM и EEPROM, и интерфейсы остальных систем, например, серийные порты (в настоящее время в основном USB), жесткие диски и графические интерфейсы. В микроконтроллере все эти возможности встроены в один чип, а это значит, что отсутствует потребность в материнской плате и многих других компонентах, например, светодиод может быть подключен напрямую к AVR. В микропроцессорах нет такой возможности!

AVR микроконтроллеры выпускаются в нескольких корпусах, некоторые предназначены для монтажа в отверстия, некоторые для поверхностного. AVR бывают 8-ми и 100-пиновыми, хотя все, что выше 64-х пинов только для монтажа в отверстия. Большинство людей начинают с DIL (Сдвоенный в линию) 28—х пинового чипа, например, ATmega328 или 40-ка пинового ATmega16 или ATmega32.

Компьютерные микропроцессоры бывают минимум 32-х битными, а теперь чаще 64-х битные. Это означает, что они могут обрабатывать данные 32-х битными или 64-х битными блоками, если они подключены к шине. AVR гораздо проще и работает с 8-ми битными блоками, пропускная ширина потока 8 бит, хотя сейчас стали появляться AVR32 с 32-х битной шиной.

На компьютере установлена операционная система (Windows или Linux), и именно в ней запускаются программы, такие, как Word, InternetExplorer или Chrome. На 8-ми битном микроконтроллере, например, на таком, как AVR обычно нет установленной операционной системы, хотя, при необходимости, она может быть установлена. Вместо этого реализована возможность запуска одной программы.

Также, как и ваш компьютер, который будет бесполезным, если на нем не установлена ни одна программа, также, и AVR требует установки программ. Программа хранится во встроенной памяти AVR, а не на внешнем жестком диске, как на компьютере. Загрузка этой программы вAVR происходит при помощи программатора AVR, обычно, когда AVR является частью системы, и программируется разработчиком или системным программистом.

Так что же это за программа? Она состоит из серии инструкций, очень простых, и направленных на обработку данных. В большинстве приложений, которые вы будете использовать с AVR, например, в контроллере промышленного оборудования, необходимо, чтобы считывалась информация со входов, проводилась проверка состояния и, соответственно, происходило переключение на выходы. Иногда вам нужно менять данные, управлять ими, или передавать их на другое устройство, например, на ЖК дисплей или на серийный порт. Чтобы выполнять эти простые задачи, используется серия простых бинарных инструкций, каждая из которых соответствует команде на ассемблере, понятной

AVR микроконтроллер и его применение в компьютере

В статье про порты ввода-вывода ПК упоминались такие устройства, как микроконтроллеры AVR. Возможно, многим читателям хотелось бы узнать подробнее, что это такое.

Содержание статьи

Что такое микроконтроллер

Прежде всего, разберемся с самим понятием  «микроконтроллер». Микроконтроллер можно определить как миниатюрный компьютер на базе одного-единственного чипа,  включающий, помимо процессора ряд вспомогательных элементов, таких, как ОЗУ, ППЗУ, таймер, и.т.д. Микроконтроллер предназначен для выполнения каких-либо заранее определенных заданий.

Проще всего сравнить микроконтроллер с персональным компьютером. Как и ПК, микроконтроллер имеет процессор, оперативную и постоянную память. Однако, в отличие от ПК, все эти элементы расположены на одном-единственном чипе.

Но означает ли это, что микроконтроллер равноценен персональному компьютеру? Разумеется, нет. ПК создан для того, чтобы выполнять задачи общего назначения. Например, вы можете использовать компьютер, для набора текста, хранения и запуска мультимедиа-файлов, серфинга в Интернет, и.т.д. Микроконтроллеры предназначены для выполнения специальных заданий, например, выключения кондиционера, когда температура в комнате опускается ниже определенного значения, или наоборот, его включения, когда температура повышается.

Существует несколько популярных семейств микроконтроллеров, которые используются для различных целей. Наиболее распространенными из них являются  семейства микроконтроллеров 8051, PIC и AVR. И о последнем семействе мы и собираемся вам рассказать подробнее.

История семейства

Семейство микроконтроллеров AVR было создано в 1996 г. корпорацией Atmel, а разработчиками архитектуры микроконтроллеров являются Alf-Egil Bogen и Vegard Wollan.

Первым микроконтроллером в серии был AT90S8515, однако первым микроконтроллером, выпущенным на рынок, стал AT90S1200. Это случилось в 1997 г.

На сегодняшний день доступны 3 линейки микроконтроллеров:

• TinyAVR – небольшой объем памяти, небольшие размеры, подходит для самых простых задач.

Внешний вид микроконтроллера TinyAVR

• MegaAVR – наиболее распространенная линейка, имеющая большой объем встроенной памяти (до 256 КБ), множество дополнительных устройств и предназначенная для задач средней и высокой сложности.

Внешний вид микроконтроллера MegaAVR

• XmegaAVR – используется в сложных коммерческих задачах, требующих большого объема памяти и высокой скорости.

Пример микроконтроллера XmegaAVR

Сравнительные характеристики различных линеек:

Особенности семейства

Прежде всего, микроконтроллеры этой серии являются быстрыми. Большинство инструкций процессор микроконтроллера выполняет за один цикл. Микроконтроллеры AVR примерно в 4 раза быстрее, чем PIC. Кроме того, они потребляют немного энергии и могут работать в 4 режимах экономии энергии.

Большинство контроллеров AVR являются 8-разрядными, хотя сейчас существует и 32-разрядная разновидность  контроллеров AVR32. Кроме того, как уже упоминалось выше, AVR принадлежат к типу RISC-микроконтроллеров. Архитектура RISC (Complex Instruction Set Computers) означает, что набор инструкций, которые может выполнять процессор устройства, является ограниченным, но, в то же время, подобная архитектура дает преимущество в скорости.  Противоположностью архитектуры RISC является архитектура CISC (Complex Instruction Set Computers).

32-разрядная разновидность контроллеров AVR32

8-битность контроллера означает, что он способен передавать и принимать 8-битные данные. Доступные регистры ввода/вывода также являются 8-битными.

Архитектура контроллера основана на регистрах. Это означает, что для хранения исходных данных операции и ее результата в контроллере используются регистры.

Процессор контроллера берет данные из двух входных регистров, выполняет логическую операцию и сохраняет результат в выходном регистре. Все это занимает 1  исполняемый цикл.

Архитектура контроллера

Всего  контроллер AVR имеет 32 8-битных регистра общего назначения.  В течение цикла процессор берет данные из двух регистров и помещает их в арифметико-логическое устройство (АЛУ), которое производит операцию над данными и помещает их в произвольный регистр. АЛУ может выполнять как арифметические, так и логические действия над операндами. Также АЛУ может выполнять и действия с одним операндом (регистром). При этом контроллер не имеет регистра-аккумулятора, в отличие от контроллеров семейства 8051 – для операций могут использоваться любые регистры, и результат операции также может быть помещен в любой регистр.

Контроллер соответствует Гарвардской вычислительной архитектуре, согласно которой компьютер имеет отдельную память для программ и данных. Поэтому в то время, пока  выполняется одна инструкция, происходит предварительное извлечение из памяти следующей инструкции.

Котроллер способен выполнять одну инструкцию за цикл. Отсюда следует, что если тактовая частота контроллера составляет 1 МГц, то его производительность составит 1 млн. оп./c. Чем выше тактовая частота контроллера, тем выше будет его скорость. Однако при выборе тактовой частоты контроллера следует соблюдать разумный компромисс между его скоростью и энергопотреблением.

Помимо флэш-памяти и процессора контроллер имеет такие устройства, как порты ввода-вывода, аналого-цифровой преобразователь, таймеры, коммуникационные интерфейсы – I2C, SPI и последовательный порт UART. Все эти устройства могут контролироваться программно.

Типовая архитектура микроконтроллеров AVR

Программы для микроконтроллера

Как уже упоминалось выше, микроконтроллер подобен ПК, а это значит, что, как и ПК, AVR также может выполнять какую-либо программу, хотя и всего одну в какой-либо момент времени.

Программа микроконтроллера может храниться во встроенной памяти контроллера и  представляет собой серию очень простых команд, которые выбирают данные и осуществляют с ними операции. В большинстве случаев это означает считывание входящих данных, проверка их состояния и вывода соответствующих выходных данных. Иногда может потребоваться изменение данных и совершение с ними некоторых операций, а также передача данных какому-либо внешнему устройству, например, индикатору, или последовательному порту.

Для таких элементарных задач используются наборы двоичных команд, каждая из которых имеет аналог на более доступном человеческому восприятию языке ассемблера. Поэтому наиболее распространенным способом написания программ для контроллера является написание их на языке ассемблера.

Преимуществом ассемблера является очень быстрый, компактный и эффективный код, но создание таких программ одновременно требует и глубоких знаний работы процессора контроллера, ручного управления памятью и контроля структуры программы. Поэтому зачастую для написания программ используются и языки высокого уровня, такие, как С, Basic и Java. В этом случае задачу по контролю структуры программы и управлению памятью берет на себя компилятор. Кроме того, часто используемые функции могут быть при этом помещены в библиотеки и извлекаться из них по мере надобности.

Заключение

Микроконтроллеры семейства AVR на сегодняшний день повсеместно используются в компьютерах, для автоматизации управления электронной аппаратурой, различными приборами и механизмами, применяемыми в промышленных, коммерческих, а также бытовых целях. Невысокая стоимость, широкий ассортимент и богатые возможности микроконтроллеров этой серии способствовали их большой популярности.

Порекомендуйте Друзьям статью:

10 советов по использованию микроконтроллеров AVR в системах с двигателями / Habr

Но мне хотелось большего. Раздражала необходимость таскать за собой отдельную батарейку «Крона» для питания Arduino. Да и сам факт использования Arduino (прошу прощения у его поклонников!) оставлял неприятное чувство — все равно, что собрать машинку из конструктора (зато из Arduino получается вполне удобный программатор для AVR — им я и пользовался).

У меня была Atmega8, модуль Bluetooth, ультразвуковой датчик расстояния, трехосный акселерометр, микросхемы L293NE и 74HC595 и целое множество резисторов, конденсаторов и светодиодов всех сортов и расцветок, а также фоторезистор, потенциометр и электромагнитный генератор звука. Я поставил себе задачу питать двигатели и логическую часть от одного источника — четырех аккумуляторов формата AA 1.2V. Я видел радиоуправляемые танки, питающиеся от такого источника, так что у меня не было сомнений, что это возможно.

Я нарисовал схему напечатал плату и собрал ее. Написал тестовую прошивку, убедился в том, что лампочки мигают, Bluetooth подключается, пищалка пищит — и решил дать тестовый пуск двигателей. И погрузился в захатывающий мир работы с AVR в сильношумящем окружении.

Коллекторные двигатели ведут себя неприлично. Они шумят в широком диапазоне частот, а ток пуска и заклинивания в разы превышает номинальный ток при оптимальной нагрузке. В работе моей системы это выразилось в двух проявлениях:

• Cпонтанная перезагрузка МК при включении двигателей. Она проявлялась чаще при включении двух двигателей одновременно, и особенно при использовании ШИМ. Просадку напряжения было видно невооруженным глазом по уменьшению яркости диодов;
• Сбои в работе МК. Зависание, пропуск кусков программы, спонтанное увеличение или уменьшение тактовой частоты.

Устранение этих проблем заняло у меня полтора года (не непрерывной работы конечно!). В итоге все заработало, правда всю систему пришлось переделать заново.

Все собранные ниже соображения наверняка в том или ином виде присутствуют в Интернете. Моей основной целью было собрать все советы воедино: если бы такая статья попалась бы мне на глаза раньше, это сэкономило бы мне много времени, денег и душевного спокойствия.

Итак, советы.

1. Делайте развязку питания
   В момент пуска двигатели потребляют гораздо больше тока, чем в нормальном режиме. Например, для двигателей, которые использую я, пусковой ток составляет 1А. Это приводит к тому, что в при запуске происходит мгновенная просадка напряжения, часто достаточная для перезагрузки микроконтроллера. Чтобы побороть эту просадку необходимо осуществить развязку питания диодом Шоттки и большим конденсатором.
   
   Линия Vcc питает всю логическую часть схемы, а силовая часть драйвера двигателя запитана от батарейки непосредственно (самая верхняя линия на рисунке). Когда напряжение питания падает, диод закрывается, и ток от конденсаторов идет только на линию Vcc, что нам и требуется. Емкость конденсатора должна быть достаточной, чтобы поддерживать питание логики на время просадки. Мне хватило двух конденсаторов по 4,7мФ. Последовательно включенная индуктивность превращает всю конструкцию в LC-фильтр.
   
2. Разделяйте землю на аналоговою и цифровую части
   На предыдущем рисунке видно, что земля разделяется на две ветки, AGND и DGND. На схеме это неважно, но на практике это означает, что линия земли, обслуживающая цифровую часть, и земля двигателей должны пересекаться лишь в одной точке, максимально близко расположенной к «минусу» источника питания.
   
   Разумеется, земляные полигоны также должны быть разделены (штрих-пунктир на рисунке).
   
3. Убедитесь в целости механических частей
   Этого совета в Интернете я не встречал, но в моем случае он оказался одним из решающих. На одном из моих двигателей треснула пластиковая шестерня на валу. Это практически не сказалось на работоспособности двигателя с редуктором, поэтому заметил это я только на осциллографе. В момент попадания шестерни редуктора в трещину происходило небольшое подклинивание, что приводило в мгновенному возрастанию потребляемого тока и появлению помехи на частоте вращения двигателя.
   
4. Заземлите кварцевый резонатор
   Цепь внешнего тактирования Atmega XTAL1/XTAL2 служит отличным путем для наводок. Поэтому если в вашем проекте вы используете кварцевый резонатор, велика вероятность, что в сильно шумящем окружении контроллер начнёт сходить с ума. В моем случае это выразилось в зависании, пропуске кусков программы или внезапном изменении частоты работы в большую или меньшую сторону. Чтобы победить эту проблему, мне хватило совета из п. 2., однако если и это не помогло, попробуйте заземлить кварц, припаяв на его корпус провод, идущий к цифровой земле. Будьте осторожны — кварцевый резонатор легко вывести из строя перегревом.
   
5. Экранируйте кварцевый резонатор
   Обычно я делаю цельноземляную заливку на плате, но если это вам не по душе, сделайте по крайней мере небльшой земляной полигон вокруг кварца и балластных конденсаторов, как сказано в рекомендациях Atmel. Как и в предыдущем пункте, это поможет защитить линию тактирования от помех. Это же относится к случаю, если какая-либо аналоговая линия проходит параллельно логической — имеет смысл разделить их земляным полигоном.
   
6. Используйте внутренний осцилятор
   Многие контроллеры AVR оснащены внутренним осциллятором. Он не такой точный, как кварцевый резонатор, а также (например, в случае моей Atmega8) зачастую не дает максимальную для контроллера тактовую частоту. Но если совсем ничего не выходит — можно попробовать использовать его. Первая неудачная модель моего робота стабильно работала только с внутренним осциллятором.
   
7. Электроника — наука о плохих контактах
   Трижды проверьте все контакты на предмет плохой пропайки. Избегайте перемычек на линии питания логики.
   Контакты бывают и хорошие, но не там, где нужно. У меня был случай, когда робот прекрасно работал, но моментально перезагружался при попытке послать что-либо через Bluetooth. Оказалось, что Reset был закорочен на линию серийного порта капелькой припоя.
   
8. Следуйте рекомендациям производителей
   Почти все даташиты предлагают рекомендации по обвесу. Atmel выпускает даже отдельный документ — AVR Hardware Design Considerations.
   Например, Atmega8 должна быть оснащена четырьмя конденсаторами (Reset, Vcc, ARef, AVCC), располагающимися как можно ближе к соответствующим выводам. Reset должен быть подтянут к питанию через резистор в 10KОм, основное питание (Vcc) оснащается своим отдельным LC-фильтром. Кварц и балластные конденсаторы должны располагаться как можно ближе к МК. Вообще любая микросхема должна иметь собственный отдельный конденсатор, развязывающий питание.
   
9. Поставьте конденсаторы параллельно контактам двигателей
   Конденсаторы (100нФ) следует припаять непосредственно к контактам двигателей. Собственно, это мне было известно с самого начала, и этот совет здесь просто для полноты картины.
   
10. Понизьте уровень Brown-out
    Brown-out — означает падение уровня напряжения. Микроконтроллеры оснащены детектором такой просадки. При ее возникновении микроконтроллер отключается. Однако уровень, при котором происходит отключение, можно регулировать. Например у Atmega8 существует три опции: детектирование отключено, срабатывание при уровне 2.7V, срабатывание при уровне 4.0V. Отключать Brown-out detection полностью я не советую, но понижение уровня срабатывания может помочь. Когда я понизил уровень до 2.7V система стала работать значительно стабильнее.
    

Вот и все. Чтобы не быть голословным, в заключение приведу видео, демонстрирующее моего робота в действии. Надеюсь, что моя статья кому-нибудь окажется полезной и благодарю за внимание!

Ссылки

1. Техника разводки печатных плат
2. AVR Hardware Design Considerations
3. Подключение Atmel AVR: стабилизация работы микроконтроллера

Хочу поблагодарить своих друзей, без помощи и советов которых я бы давно сдался, а эта статья никогда бы не была написана.

AVR | Электроника для всех

При работе с микроконтроллерами важнейшим девайсом являетя программатор, именно он может залить в МК нашу программу. Он же часто становится камнем преткновения на пути освоения AVR.
 

Дело в том, что для работы простейшего программатора, не требующего в своем составе микроконтроллера, нужен компьютер с COM или LPT портом, причем желательно с частотой процессора не выше гигагерца-двух. Да операционную систему подревней — WinXP или Win2K. А это ныне редкость.
 

С другой стороны, для USB программаторов нужно предварительно прошить контроллер. А чем его прошить? Вот тут и возникает проблема курицы и яйца — как прошить контроллер программатора не имея программатора.
 

Не так давно появилось решение позволяющее сделать надежный и быстрый USB программатор AVR на базе тупой, непрограммируемой, логики.
 

Bitbang, что это такое и с чем его едят
Это не что иное как прямое управление выводами какого либо порта. В COM порт можно отправить байт через какой либо высокоупровневый API и он просто выйдет через линию TX потоком стандартого RS232 сигнала.
А можно достучаться напрямую до регистров отвечающих за состоянием каждого пина порта и дрыгая их как нам угодно сэмулировать через тот же COM порт не только RS232, но и SPI, I2C или Dallas 1-wire, HD44780 протокол, применив простейший тупой обвяз. Это и будет битбанг.
 

В старых программаторах вроде SiProg (PonyProg) или в схеме Громова так и было сделано с COM портом. И работало надежно и стабильно. Но, увы, СОМ порт ушел в небытье, а при попытке сделать то же самое с виртуальным COM портом на конвертере USB-RS232 ничего не получалось. Т.к. заточен он был все же на работу нормального COM порта, а для битбанга приходилось извращаться. В результате такие схемы либо не работали вовсе, либо работали ОЧЕНЬ медленно, прошивая контроллер за час-полтора, что ни в какие ворота не лезет.
 

Все изменилось с появлением микросхемы конвертера USB-UART FT232R у которой стал доступен битбанг режим не через виртуальный COM порт, а напрямую через драйвер FTDI. И вот тут наступила нирвана.
 

За битбанг там отвечает 8 выводов. Вот их раскладка.

 
В даташите ее нет, но она есть в аппликухе Application Note AN_232R-01 for the FT232R and FT245R Bit Bang Modes
 

В результате, из одной только FTDI получается первоклассный скоростной программатор, прошивающий 16кб прошивки за 10-12 секунд и это вместе с верификацией!!!
 

А из деталей надо ТОЛЬКО микросхему FT232RL, два конденсатора на 0.1uF и гнездо USB. ВСЕ! Ну и проводочки естественно.
 

Схема включения получается следующей:

(далее…)

Read More »

AVR. Учебный курс | Электроника для всех

Микроконтроллер это, можно сказать, маленький компьютер. Который имеет свой центральный процессор (регистры, блок управление и арифметическо-логическое устройство), память, а также разную периферию, вроде портов ввода вывода, таймеров, контроллеров прерываний, генераторов разных импульсов и даже аналоговых преобразователей. Всего не перечислишь. Как нельзя перечислить все применения микроконтроллеров.

Но, если сильно все упростить, то основной функцией микроконтроллера является «дрыганье ножками». Т.е. у него есть несколько выводов (от 6 до нескольких десятков в зависимости от модели) и на этих выводах он может выставить либо 1 (высокий уровень напряжения, например +5вольт), либо 0 (низкий уровень напряжения, около 0.1 вольта) в зависимости от программного алгоритма зашитого в его память. Также микроконтроллер может определять состояние сигнала на своих ножках (для этого они должны быть настроены на вход) — высокое там напряжение или низкое (ноль или единица). Современные микроконтроллеры также почти поголовно имеют на борту Аналогово Цифровой Преобразователь — это штука подобная вольтметру, позволяет не просто отследить 0 или 1 на входе, а полноценно замерить напряжение от 0 до опорного (обычно опорное равно напряжению питания) и представить его в виде числа от 0 до 1024 (или 255, в зависимости от разрядности АЦП)

Из него можно сделать и умный дом, и мозги для домашнего робота, систему интеллектуального управления аквариумом или просто красивое светодиодное табло с бегущим текстом. Среди электронных компонентов МК это один из самых универсальных устройств. Я, например, при разработке очередного устройства предпочитаю не заморачиваться на различного рода схемотехнические извраты, а подключить все входы и выходы к микроконтроллеру, а всю логику работы сделать программно. Резко экономит и время и деньги, а значит деньги в квадрате.

Микроконтроллеров существует очень и очень много. Практически каждая уважающая себя фирма по производству радиокомпонентов выпускает свой собственный контроллер. Однако и в этом многообразии есть порядок. МК делятся на семейства, все их я не перечислю, но опишу лишь самые основные восьмиразрядные семейства.
(далее…)

Read More »

AVR / Сообщество EasyElectronics.ru

Такое я использовал в программах МЕНЮ или если что-то уже получаешь в ASCII

                Ld       temp,Y		;* Берем  цифру в BCD 
                subi	temp,(-0x67)    ;* Переводим в HEX, сразу добавляем (1)
                brhc    ADD_6	  	;* Проверяем младшую тетраду на ноль
Sub_66:
                subi     temp,0x66      ;* И обратно в BCD
ADD_6:
                subi	temp,-6         ;- Если в младшей тетраде (0) добавл. (6)
                rjmp    Sub_66

KNOB:
		cbi	Flags,fl_Key_CODE  ;= Сбрасываем флаг кода, что-то там ADC насчитало
		ldi	temp1,0x20	   ;= Загружаем регистр для сдвига (1) (0010 0000)
		ldwi	Z,TAB_KEY*2	   ;= и он же счетчик обработанных  кнопок
NEW_KEY_VALUE:
		lpm	temp,Z+	           ;= извлекаем максимально возможный код кнопки из таблицы.
                ldi	count,3		   ;= На это число, в итоге, уменьшим код , чтобы определить кнопку т.к. значение может отличаться         
                (+/-) 1 от табличного.
CheckTabADC:		
		cp	CODE_KEY,temp	   ;= Сравниваем полученное с данными в таблице
		breq	EXIT_KNOB	   ;+ Равны - уходим 
		dec	temp		   ;= Вычитаем из полученного кода (1) 
		dec	count		   ;= Соответственно и уменьшаем счётчик возможностей
		brne	CheckTabADC	   ;= И снова проверяем. ;= Достанем следующий код кнопки , для проверки с полученным, при этом передвинув
		lsr	temp1		   ;= флажок , указывающий какой код кнопки мы будем обрабатывать ;= В итоге temp1 всегда ==0x01, что соответствует коду 0xFF - не нажата.
;| 0x02 - SW5, 0x04 - SW4,0x08 - SW3, 0x10 - SW2, 0x20 - SW1
		brne	NEW_KEY_VALUE
;		nop	;= а сюда все равно не попадём никогда , так что похрен;= что тут можно понаписать
EXIT_KNOB:
		mov	Flags_KEY,temp1	    ;= Переносим в регистр флагов
		ret

AVR Studio ликбез | Электроника для всех

Установка.
Сначала надо с сайта atmel.com скачать последнюю версию AVR Studio. Весит она что то около 30 метров. Можно и старые релизы использовать, не преступно, но там может не оказаться новых микроконтроллеров. AVR Studio, как и многие буржуйские программы, крайне хреново понимает русские имена и длинные пути. Поэтому ставь ее по максимально простому пути, что то вроде C:\AVR\ А сами проекты тоже держи как можно ближе к корню, У меня, например, это D:\Work\AVR — никаких имен длинней 8 символов и, конечно же, никаких русских символов. Привет родимый DOS, как говорится.

Да, если планируешь (если не планируешь, то все равно скачай и поставь, не помешает) писать на Си, то рекомендую скачать GCC aka WinAVR и установить ее ДО студии, туда же, поближе к корню. Тогда студия подхватит ее в качестве своего плагина. Если поставить после, то тоже, может быть подхватит, но возможны проблемы.

Первый запуск и знакомство с оболочкой
При старте Студия сразу же кидается в тебя мастером создания нового проекта.

В центре будут уже созданные проекты, а нас интересует кнопка New Project. Жми ее и вводи параметры будущей разработки.

Выбирай тип языка на котором будешь писать: Си или Ассемблер, а также имя будущего проекта. Также не помешает указать путь к папке с проектами. Студия умная и запомнит ее раз и навсегда и под каждый новый проект будет генерить новую папку. Так что скоро там будет полный гадюшник :))))) Дальше есть две кнопки Finish и Next. Тебе надо жать на Next. Нажмешь на финиш и получишь пустой проект в котором даже процессор то не определен. А вот если Next, то будет следующий диалог:

Сильно сомневаюсь, что у тебя первоначально сразу же будет AVR Dragon или какой нибудь ICE 2, так что мы будем симулировать. Выбирай симулятор. Чем отличается AVR Simulator от AVR Simulator2 я так и не понял, работают одинаково. Выбрал? Вот теперь FINISH HIM! В смысле жми Finish.

Во, появилось пустое окно проекта. Оглядим что тут есть:

Увеличить скриншот

Слева — окно ресурсов МК. Тут ты будешь глядеть что происходит с твоим контроллером. Какие где биты стоят, что на портах, что в счетных регистрах, что в регистрах конфигурации. В центре окно кода, справа же окно проекта — тут будут все файлы показаны. Внизу, под окном кода, отрыг сообщений компилятора. Там все ошибки и косяки отображаются при компиляции проги.

Вверху главное меню. Все там на хоткеях, поэтому заучивай их сразу и будет тебе счастье.

Подробно по пунктикам. Первый ряд.

• Бинокль — поиск в коде. Кроме поиска там есть еще Mark ALL — пометить строки с найденым барахлом. Появляются такие голубенькие меточки возле строк.
• Синий флажок и компания — поставить/снять пометку вручную. Удобнейшая вещь эти пометки. Пользуйся!
• Две фиговины для форматирования блоков текста. Типа выделил процедуру, а потом подвинул ее влево или вправо. Сишники оценят 🙂
• Синяя муть и птичка — кнопки для программаторов понтовых. Если их у тебя нет, то забей.
• Стрелка Play — запуск симуляции.
• Квадратик Stop — остановка симуляции. Все просто.
• Листок со стрелочкой — запуск программы.
• Пауза — остановка программы там где получилось
• синяя стрелка аля Enter — виртуальный Reset контроллера
• Желтая стрелка — показать где программа находится сейчас. Жутко полезно когда проект побит на части, и ты пытаешься найти где прога стоит в данный момент.
• Три стандартные кнопки любого отладчика Step Into — сделать шаг по тексту программы. Step Over — сделать шаг по тексту, но не заходить в процедуры и функции (процедуры и функции при этом выполняются, просто нам это не показывают). Step-Out — Выход из процедуры на уровень выше. Конечно, назад МК шагать не умеет, но вот если там цикл какой, то Step Out это равносильно тому, что МК сделает одну итерацию цикла и встанет над инструкцией.
• Фигурные скобки и стрелка — выполнить программу до текущего положения курсора. Пощелкай этой кнопочкой и сам поймешь что это
• Красная точка — BreakPoint поставить бряк. О брейпоинтах ниже.
• Крестик и красная жопа — нажмешь ее и всем брейкпоинтам в проге настанет жопа — их удалит.
• Очки — это Watch, способ подглядывать за какой нибудь переменной, адресом в памяти или регистром. О них тоже потом.
• Кнопки переключалок окон, включать выключать разные блоки интерфейса. Потыкайся по ним и поймешь сам.

Теперь если ты забьешь в проект простейший код, например,

1
2
3
4
5

	.include "m8def.inc"	; Используем мега8
M1:	NOP			; Ничего не делаем (команда NOP просто пропускает один такт и занимает одно слово в памяти)
	NOP			; Опять ничего не делаем
	NOP			; И снова ничего не делаем
	RJMP M1			; Возвращаемся к метке М1 и снова ничего не делаем

.include «m8def.inc» ; Используем мега8 M1: NOP ; Ничего не делаем (команда NOP просто пропускает один такт и занимает одно слово в памяти) NOP ; Опять ничего не делаем NOP ; И снова ничего не делаем RJMP M1 ; Возвращаемся к метке М1 и снова ничего не делаем

Куда уж проще 🙂 То сможешь скомпилировать проект и запустить процесс отладки.

При запуске симулятора повылазит куча разных новых окошек, о которых я тебе сейчас расскажу. Гляди на скриншот:

Увеличить скриншот

I/O View
Окно переферии, то что справа. Обрати внимание на заголовок окна I/O View — там есть строка поиска и ряд кнопочек. Потыкай их, чтобы получить наиболее удобное представление. Я обычно ставлю Tree View. Каждый регистр можно развернуть. Каждый бит подписан и во всплывающей подсказке написано его назначение. Также настоятельно рекомендую прошерстить контекстное меню в этом блоке и выставить там галку Show Bit numbers — удобно. Черный квадратик — бит есть. Белый — бита нет. Там же указано значение в байте. В процессе отладки каждый бит можно вручную принудительно выставить или сбросить. Сэмулировав, например, нажатие кнопки.

Processor
Слева есть окно Processor, в нем указана вся подноготная ядра в текущий момент.

Watch
Это Watch лист. Можно на любой адрес, переменную или любой регистр навесить гляделку и там всегда будет отображаться его содержимое. Удобно при отладке, чтобы не шерстить по коду. Также содержимое регистров/переменных подсвечивается в подсказке при наведении мыши.

Отладка в AVR Studio
Код ты написал, он у тебя даже скомпилировался. Но от радости прыгать не получается — не работает как задумано. Чтож, бывает. Начинаем избавлять код от лажи — отлаживать.
Сначала подготовь плацдарм и выстави требуемую частоту процессора.

Как выставить частоту процессора в AVR Studio:
Загадка века, между прочим. Сходу фиг найдешь. Короче, запускай процесс симуляции. Только в этом случае появится нужный пункт меню. А потом лезь в меню Debug -> AVR Simulations Options. Ну не козлы, а? В такие гребеня прятать столь важный параметр. Я почти два месяца его в свое время искал. Там же можно выставить адрес бутлоадера (он зависит от Fuse Bits в реальном МК).

Итак, симуляция запущена, а желтая стрелка бодро указывает на первую команду. Потыкай на клавишу F11, погляди как процессор шагает. Если все нормально, то переходи на то место, где у тебя предпологаемый затык. Например, не выставляется бит в порт. Можно поставить в это место курсор и нажать Run to Cursor, это если по быстрому. Но лучше использовать брякпоинт.

BreakPoint
Это точка останова. Т.е. если какое то условие совпадет, то процессор встанет как вкопанный, пока ты не примешь решение, что же делать дальше. Мощнейшее средство отладки. Самый простой случай это установка Breakpoint — кнопкой F9, она же его и убирает. Через контекстное меню брейпоинт можно временно дезактивировать. Все, если теперь ты нажмешь на F5 то проц, пойдет молотить код подряд, пока не дойдет до брейкпоинта. Где встанет как вкопаный, перейдя в пошаговый режим.

Техническое отступление, при желании можно его пропустить

Не получилось? Прождал полтора часа, а бряк так и не наступил? Ну значит где то у тебя косяк, зациклило прогу. Жми паузу и смотри где переклинило процессор. Можешь пошагово потрейсить и посмотреть в каком именно месте оно крутится. А дальше уже думать. Отработка больших циклов, может быть очень длительной. Например, задержка длительностью в двадцать секунд, эмулируется в Студии порядка пяти минут!!! (на моем древнем Athlon 950) так что если у тебя где то тупит, то не помешает глянуть на показания StopWatch — может на самом деле все еще нормально, просто подождать надо. Чтобы не тупить на таких циклах я их на время отладки закомменчиваю или меняю предделитель таймера с 1024, на 1. На логику же это не влияет, так что можно проскочить их по быстрому.

Работа с портами, эмуляция кнопок и прочего внешнего оборудования.
Есть в отладке AVR Studio одно небольшое западло, точнее особенность. Когда ты устанавливаешь порт на вход, делая подтяжку на резистор:
DDR= 0
PORT=1
То вывод виртуального МК остается равен нулю!!! Таким образом, все кнопки в отладчике AVR Studio по дефолту оказываются нажатыми! Нужно вручную выставить значение PIN, протыкав соответствующие галочки. Неудобно, но так.
А еще можно заказать вывод лога из порта или заливку туда данных извне! Вот это ваще мега фича. Во время отладки, в меню Debug->Simulation Options в разделе Stimuli&Loggin можно выбрать на какой порт, повесить либо логгер, либо же загнать дамп нужных циферок. Входные данные задаются в файле *.sti в формате такого вида [номер таката]:[значение] примерно так:

000000006:01
000000010:02
000000014:03
000000018:04
000000022:05
000000026:06
000000030:07

Можно задавать его вручную, можно написать программу в той же студии, которая тебе его сгенерит :)))) А можно применить одну зашибенную программку stimuligenerator_net20, которую написал широко известный в узких кругах товарищь ARV обитающий на сайте arv.radioliga.com Кстати, рекомендую к посещению, достойный ресурс.
Программка проста как мычание — выставляешь нужные биты по времени, не забыв указать частоту принимающего МК (чтобы такты выставило правильно). Опа и никаких забот 🙂 Для работы программка правда требует .NET окружение, поэтому вначале придется скачать 30МБ .Net Frame Work если ты его себе еще не поставил.

Выходящий лог можно наблюдать в Студии в окне Message (вкладка рядом с сообщениями об ошибках компиляции) и потом поглядеть в файле. Формат там такой же (номер такта:значение порта). Такты идут по порядку при старте процессора, с нуля. Его же можно также открыть stimuligenerator‘ом. Короче, программа Must Have.

Работа с прерываниями
Ну тут все просто, хочешь прерывание — ткни вручную бит ее флага, мол вот оно, и прерывание начнется. Особенно это актуально для всяких внешних источников. Вроде UART или INT. После ручного вызова, например, RX прерывания не грех будет взять и вбить ручками в нужный регистр якобы принятое значение. Опа и словно так и было :)))))

Ладно, на сегодня хватит. Потом еще парочку телег по отладке в AVR Studio толкну. Мне, например, уже давно никакие эмуляторы вроде Proteus не нужны. На все хватает родимой студии, да UART вывода. Ну еще парочка примочек, но о них в следующий раз.