Започваме да се запознаваме с програмирането!

[Borislav]

Ето, че настана време да започваме да се учим на програмиране! Сега ще ви обясня основните настройки на програмата, с която ще програмираме. За целта ще използваме WinAVR - една от най-популярните програми за програмиране на роботи!

Първо е необходимо да създадем папка, където ще се намират файловете на Вашия проект. Названието на папката е по Ваш избор, а мястото и е добре да е там, където сте инсталирали пакета на WinAVR.

И така...да започваме! Отваряме редактора на програмиста Programmers Notepad [WinAVR]. Можете да си оставите иконка на Десктопа. В менюто на редактора трябва да изберете File -> New -> C/C++ и въвеждаме програма на езика Си.

Код: [Маркирай кода]

/************************************************

ПРИМЕР ЗА МИГАНЕ НА СВЕТОДИОДИ

*************************************************/


   #include <avr/io.h>
   #include <avr/delay.h>
   #define F_CPU 8000000UL  // 8 MHz
   
   int main(void)              // начало на основната програма
   {
   
   DDRD = 0xff;            // Всички изводи на порта D трябва да се конфигурурат като изводи

        while (1) {              // Безкраен цикъл

PORTD = 0xff; // установяваме "1" на всички линии на порта D

_delay_ms(250);   // Чакаме 0.25 сек.

PORTD = 0x00;  // установяваме "0" на всички линии на порта D

_delay_ms(250);   // Чакаме 0.25 сек.

}       // закриваща скобка на безкрайния цикъл

   }      // Закриваща скобка на основната програма

Съхраняваме листингът на програмата във файл, с име "my_test.c" Името на файла е по ваш избор, без интервали, и с разширение ".c". След това затваряме Programmers Notepad.

[Borislav]

Урок 2:

Създаване на файл - Makefile

В WinAVR, изходният текст на програмата се компилира с помощта на утилита make.exe, която се намира в папка WinAVR\utils\bin. Make.exe контролира генерацията на използваните файлове от изходния код на програмата. За управление на този утилит се използват именно makefile-овете. Тя съобщава на компилатора какви програми да пуска, кой изходен код да генерира и т.н...

След инсталирането на WinAVR в папката WinAVR/sample може да се намери шаблон с името Makefile, която трябва да се копира в папката с проекта и вече оттам да се редактира.

Внимание! Makefile и компилираният файл (в случая my_test.c) трябва да се намират в ЕДНА папка!

Отваряме Makefile в редактора Programmers Notepad и ще редактираме няколко важни за компилатора инструкции.

Първо, задължително трябва да се посочи за какъв тип микроконтролер да бъде изходният код. Търсим следните редове:

Код: [Маркирай кода]

# MCU name
MCU = atmega128

Първият ред е коментар, а във втория, вместо atmega128 пишем този микроконтролер, който ни интересува. (Например: atmega8, attiny2313, attiny26 и т.н.)

Частотата на използвания кварцов кристал (в Херци) се определя в редовете:

Код: [Маркирай кода]

# Processor frequency.
F_CPU = 8000000

Името на проекта, а съответно и името на изходния файл, с функцията main и изходните файлове с разширение hex и cof, се определя в следните редове:

Код: [Маркирай кода]

# Target file name (without extension).
TARGET = testpp

Тук, вместо testpp пишем нужното име на проекта (в нашия случай е my_test).


Търсим редовете:

Код: [Маркирай кода]

# List C source files here. (C dependencies are automatically generated.)
SRC =

И след знака "равно" пишем $(TARGET).c, за да се получи това:

Код: [Маркирай кода]

# List C source files here. (C dependencies are automatically generated.)
SRC = $(TARGET).c


Търсим редовете:

Код: [Маркирай кода]

# List C++ source files here. (C dependencies are automatically generated.)
CPPSRC = main.cpp

След знака "равно" изтриваме. Трябва да се получи това:

Код: [Маркирай кода]

# List C++ source files here. (C dependencies are automatically generated.)
CPPSRC =


След това, малко по-надолу намираме раздела:

Код: [Маркирай кода]

#---------------- Programming Options (avrdude) ----------------

Търсим реда:

Код: [Маркирай кода]

AVRDUDE_PROGRAMMER = stk500

и го заместваме с:

Код: [Маркирай кода]

AVRDUDE_PROGRAMMER = stk200

След това, ще използваме за целта си упростен вариант за програматор. За тези, които още не са разбрали, STK200 е програматор от типа "Пет проводника". Ще има описание в съответната тема!

Търсим реда:

Код: [Маркирай кода]

AVRDUDE_PORT = com1     # programmer connected to serial device

и заместваме с:

Код: [Маркирай кода]

AVRDUDE_PORT = lpt1

Програматорът stk200 използва паралелния порт на компютъра - LPT (принтерският).

Освен това, в състава на WinAVR влиза и утилита MFile, която помага правилно да се редактира и състави Makefile-ът! Можете да я стартирате от Старт -> Програми (Programs) -> WinAVR -> MFile [WinAVR].

Това беше вторият урок! Очаквайте третият и последен, в който ще компилираме програмата, и след това вече започваме да правим схеми с експериментиране на програмите!

[Borislav]

Урок 3:

Компилация на програмата


Заредете в редактора Programmers Notepad изходния текст на програмата my_test.c, в менюто изберете Tools -> [WinAVR] Make All. Командата Make All изпълнява компилирането на изходния код на програмата и в случай на отсъствие на грешки генерира файл, който може да се качва на микроконтролера от серията AVR!

Долу, в прозореца "Output" трябва да се появи следното съобщение за успешна компилация:



А в папката на Вашия проект трябва да имате следните файлове:



Най-важният от тези файлове за нас ще бъде my_test.hex. В него се пази шестнадесетиричният код за качване в паметта на програмите (Flash ROM) на микроконтролера.

Код: [Маркирай кода]

:1000000012C02BC02AC029C028C027C026C025C0C6
:1000100024C023C022C021C020C01FC01EC01DC0DC
:100020001CC01BC01AC011241FBECFE5D4E0DEBF28
:10003000CDBF10E0A0E6B0E0E0E8F0E002C005903F
:100040000D92A036B107D9F710E0A0E6B0E001C0EC
:100050001D92A036B107E1F701C0D2CFCFE5D4E0C1
:10006000DEBFCDBF8FEF81BB282FE0E0F0E022BBE9
:10007000CF010197F1F712BACF010197F1F7F7CF4E
:00000001FF

Във файла my_test.eep се пази шестнадесетиричният код за качване на данни в енергонезависима памет (EEPROM).

Трябва да се доуточни, че след всяка редакция на кода, програмата трябва да бъде прекомпелирана, т.е. в редактора Programmers Notepad трябва да е изпълнено Tools -> [WinAVR] Make All.

Ако проектът се състои от няколко файлове, и вие сте редактирали само един от тях, тогава при повторната прекомпилация ще се компилира само редактираният файл! За пълна прекомпилация трябва да изпълните в началото следната функция: Tools -> [WinAVR] Make Clean, и след това командата [WinAVR] Make All. Командата Make Clean премахва всички файлове, генерирани от предната команда Make All.

Това бяха уроците с WinAVR! Вече мога да ви дам линк за изтегляне на програмата!
Можете да я изтеглите от ТУК

Успех на всички!!!

[yasko]

Да допълня малко темата. Първо какво предствалява WinAVR, това е пакет програми базиран на AVR-GCC кoмпилатора и позволява неговото използване по Windows. Пакета е безплатен и дава възможност свободно да се създават и компилират C програми за AVR. Борислав е описал добре работата с WinAVR, като отделна програма. Съеществува и възможност тя да се използва като plug-in съвместно с друга програма AVRStudio. Въпросното AVRStudio e интегрирана среда за разработка на фирмата ATMEL, включва в себе си project manager, асемблер, симулатор, подръжка на различни видове дебъгери и програматори. Хубавото е че тя позволява към нея да се добави WinAVR и да се получи напълно интегрирана среда за разработка, включваща в себе си и C компилатор. AVRStudio е безплатно програма и може да се изтегли от сайта на фирмата ATMEL на този адрес:
http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=2725
За съжаление въведоха една досадна регистраци при изтегляне на средата, която смятам че за любителски цели е ненужна, така че за момента може да се изтегли директно от тук:
http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/aStudio4b528.exe
Големината е около 70MB. В следващите теми ще опитам да обясня накратко как се създава проект и се компилира.
_________________

[DataMatrix]

Благодаря на Borislav и yasko за полезната информация и за да улесня българите с бавен международен интернет ще дам този линк: http://datamatrix.bgshare.com/robotica/aStudio4b528.exe

[Borislav]

Ясене, много важно разяснение! Благодаря за помощта! Много интересна информация. Ще си изтегля програмката, за да видя за какво става въпрос. Мерси още веднъж!

[yasko]

Както бях обещал ще се опитам да разкажа как да направим един елементарен проект с AVRStudio и WinAVR.  За целта трябва да имаме инсталирани въпросните 2 програми на комютъра. Линкове за изтегляне на AVRStudio има по-нагоре в темата, а последната версия на WinAVR може да бъде изтеглен от тук.
След като програмите са  инсталирани, стартираме AVRStdio и от менюто "Project" избираме "New Project", след което изскача един диалогов прозорец. Оттам трябва да изберем първо типа на проекта има 2 избора:
"ATMEL AVR Assembler" или "AVR GCC",
тъй като ще правим пример на C избираме "AVR GCC".  След това трябва да дадем име на проекта и да изберем дали да бъде създаден начален файл и директория. От позиция "Location" в диалогови прозорец може да изберем къде да се създаде проекта. Нека за име на проекта да изберем "led1" и да изберем да ни бъде създаден начален файл и директория. Натискаме "Finish" и проекта led1 есъздаден Програмата автоматично ни отворя началния файл с име "led1.c" в който може да почнем да пишем нашия код. Преди това обаче трябват да се направят някои други настройки по проекта.
От  меню "Project" избираме "Configuration Options" и се отваря диалогов прозорец за основни настройки по проекта. Повечето от нещата имат стойности по подразбиране, но някои от тях задължително трябва да настроим:
1. Избираме "Device" или типа ма микроконтролера с който ще работим, сегашния пример ще го направим с ATmega8, така че избираме този процесор от падащото меню.
2. Задаваме в полето "Frequency", работната честота, най често това е честота на външния кварц (за това по късно), слагаме 8 000 000 Hz (8MHz)
3.От полето "Optimisations" избираме нивото на оптимизация на компилатора -  за начало избираме ниво "Os" или оптимизация за големина на изпълнимия файл.
С това основните настройки са завършени и може да запчнем работата по писането на програмата.
В следващата тема ще опиша кратка програма, която да накара един светодиод да мига. (затова избрах име на проекта led1

[Borislav]

AVRStudio ми изглежда много добра програма! Настройките са лесни за изпълнение, а и интерфейса много ми допада! С огромно нетърпение очаквам урока за първата програма с въпросната AVRStudio.. Ясене, моля те, разкажи и дали има някакви тънкости при свързването на Микроконтролера с компютъра.. Браво!

[INF1n1t]

Ей момчета - страхотни сте! Как сте го обяснили, та направо ми идва да почна да пиша и аз статии, че ме домързяло от известно време...

[yasko]

Време е да продължа с програмата за размигване на светодиода
Борислав е качил една примерна програма: my_test
Позволих си да корегирам и тествам някои неща и сега програмата доби следния вид:

Код: [Маркирай кода]


#include <avr/io.h>
#include <util/delay.h>
#define F_CPU 8000000UL  // 8 MHz

//функция генерираща закъснение в диапазона 1 -65535 ms
void delay_ms(unsigned int ms)
{

while (ms>0){
_delay_ms(1);
ms--;
}

}

   
int main(void)              // начало на основната програма
{
   
 
    DDRD = 0xFF;            // Всички изводи на порта D трябва да се конфигурурат като изходи

    while (1) {              // Безкраен цикъл

          PORTD = 0xFF; // установяваме "1" на всички линии на порта D

  delay_ms(250);   // Чакаме 0.25 сек.

          PORTD = 0x00;  // установяваме "0" на всички линии на порта D

  delay_ms(250);   // Чакаме 0.25 сек.

}       // закриваща скобка на безкрайния цикъл

}      // Закриваща скобка на основната



Утре ще продължа с коментарите и разясненията по програмата.

[yasko]

Малко се забавих с обяснението на прграмата, но продължавам.
И така да видим какво имаме в нашата програма. Първо чрез директивата include, включваме 2 файла с дефиниции "io.h" и "delay.h". Първия ни е небходим за да може да работим с портовете на процесора, а втория ни позволява да ползваме готови функции за генериране на закъснения.
След това следва дефиниция за тактовата честота микропроцесора, указваща на компилатора каква е реалната скорост на работа на микроконтролера. По нагоре, когато правихме настройките на нашия проект имаше подбна опция за тактовата честота. Реално и двата начина указват едно и също нещо,  а кой точно ще ползваме е въпрос  на предпочитание, все пак дефиницията в самия сорс файл е по универсално решение.
След това имаме дефинирана една функция delay_ms, но за нея по късно. Минаваме към нашата главна функция "main". Първото нещо, което правим е да инициализираме I/O порта на микроконторелера.  Вхоно/ изходните портове (или за по кратко само портове) са връзката на микроконтролера с реалния свят, чрез тях той може да предава и приема информация. Реално всеки процесор разполага с няколко на брой порта, всеки от които е изграден от различен брой входно изходни лиинии, които са изведни на опрделени пинове на MCU Портовете се със двупосочни функции, могат да бъдат както входове така и изходи. В наши случай искаме да управляваме един свеотодиод закачен към порт D на микроконтролера. PORTD на ATMEGA8 разполага с 8 на брой линии, наименовани от PD0 до PD7 или накратко казано порта е 8 битовa големина. Нека да закачим светодиода към най малдшата линия PD0. За да може да упрвляваме светодиода трбява да конфигурираме въпрсония пин да работи като изход, това прави инструкцията: DDRD=0xFF (Реално тя конфигурира всички линии на PORTD, като изходи).  И така следа като направихме тази инициализация влизаме в нашия основен цикъл. Обикновено при програмирането на MCU, това един безкраен цикъл в който се изпълняват всички неща от прогрмата. В нашия случай това е "while(1)" и сега да видим какво става в него: имаме "PORTD=0xFF", по този начин установяваме всички пинове на PORTD във високо ниво (5V) и светодиода който сложихме на PD0 ще получи напрежение и ще светне.
След това извикваме функцията delay_ms(250), която кара процесора да изчака и да безделничи 250ms Защо се наложи да напиша допълнителна функция "delay_ms()", а не ползвам вградената функция "_delay_ms()" , която е дал Борислав? Обясненението се крие по начина по който се генерира закъснението, обикновено това става като се прави цикъл в който се повтарят определени инструкции на процесора и тъй като времето за изпълнение е фиксирано и като знаем   тактовата честота,  може да генерираме закъснението което ни е необходимо. Вградената функция  _delay_ms() при честота на процесора 8MHz, може да генерира максимум около 32ms изчакване, така че за да увелича времето до 250ms, аз си направих   "delay_ms()", За да направя закъснение 250ms, аз извиквам функцията "delay_ms" с параметър 250 тя от своя старана вика 250 пъти вградената функция   "_delay_ms()"  с параметър 1, т.е изчакване 1 ms.
Оттук нататък нещата са ясни, чакаме 250ms през което диода свети, след това имаме:  "PORTD = 0x00;", установяваме PORTD в нула и по този начин спираме нарежението на светодиода и той угасва, чакаме отново 250ms, през това време светодиода не свети и после с връщаме в началото на цикъла и отново го запалаваме и така нещата се повтрят.
Леле колко много изписах, надявам се да е полезно ще почина малко. че ме заболя пръстите от писане

[yasko]

Сега да обобщим накратко, имаме програма която кара един светодиод 2 пъти в секундата, т.е с честота 2 Hz, за генериране на закъснението ползваме помощна функция базирана на вградените функции за закъснения.  Разбира се има и много по елегантни методи за генериране на големи закъснения чрез използване на вградените часовници в MCU, но  за това по-късно. Недостатъка на горния метод е че докато чакаме да изтече времето, процесора не може да прави нищо друго, но в конкретния случай това не е проблем. По принцип този тип закъснение е по удачен при малки времена на закъсненията.
Вече може да продължим с компилацията, за целата посочения пример трябва да се прехвърли в нашия файл led1.c, който създадохме с нашия проект в AVRStdio. След това натискаме "F7" -"Build" и процеса на компилация започва. В долната половина има прозорец "Build", където се появява информация как протича процеса. Ако всичко е OK програмата ни дава информация какво количество от FLASH и RAM паметта използва нашата програма и ни уведомява че процеса ма билдване (незнам как да го преведа правилно "Build" на български) е приключил успешно. В директорията на нашия проект има подиректория "default", там ще намерим файл с име "led1.hex". Това е всъщност изпълнимия код, който трябва да запишем чрез програматора в микроконтролера. Но преди това ще продължа темата на Борислав относно тестовия хардуер за нашата програма и ще обяня някои неща относно хардуера:
http://www.robotics-bg.com/forum/viewtopic.php?p=171#171

[Mitakavn]

Може ли с visual basic 2005 studio и тем подобните програми към пакета да се направи същата програма и да върви на определения робот?

[yasko]

Няма как да стане ако на робата си имаш примерно 8 битов MCU. Visual basic 2005 studio създава програми предназначени да работят на PC, ако на робота сложиш PC, тогава всичко е OK, но обикновено се ползват по скромни контролери, за тях между другото има и BASIC компилатори, но като цяло C се ползва най-много.

[TheDarkSoul]

Нещо не разбрах,при "[WIinAVR]Make all"ли се качва програмата във контролера или после след компилацията по някакъв начин? :roll: