Введение
Материалы приведенные далее рассчитаны на пользователей знакомых с программированием в целом и языком C (не обязательно) в частности.
В основном излагаемый материал описывает использование микроконтроллеров AVR, особое внимание на ATmega328. Для изучения материалов понадобится Arduino Uno или Arduino Nano 3. Да простят меня ардуино-ненавистники, но в данном случае Arduino будет использоваться в качестве макетных плат по доступной цене и с возможность использования без программатора.
1. Подготовка к изучению
Для изучения нам понадобятся:
-
Среда разработки;
-
Стандартные библиотеки C для микроконтроллеров AVR;
-
Программа для загрузки микропрограмм в микроконтроллер;
-
Микроконтроллер.
1.1. Среда разработки
При выборе среды разработки можно натолкнутся на «не пробиваемую стену» множества программных оболочек для программирования на разных языках программирования. Но учитывая направление на микроконтроллеры круг поиска сужается до сред разработки адаптированных под конкретный вид микроконтроллеров семейства AVR фирмы Atmel. Кроме того среда разработки язык программирования C.
Из множества вариантов рассмотрим среду разработки СodeBlocks. Будем использовать оригинальную версию СodeBlocks с сайта разработчиков www.codeblocks.org последней версии, на момент написания это версия 16.01. Данная среда разработки интересна наличием версий под популярные операционные системы Linux, Windows и Mac OS.
Вкратце рассмотрим установку под Windows. Скачав файл codeblocks-16.01-setup.exe запускаем его.
Ознакомимся с лицензией и принимаем ее.
Устанавливаем все компоненты без изменений
Путь установки оставляем без изменений.
Пробегают строки установки и появляется предложение запустить программу, соглашаемся. И конечно нажимаем Next в установщике и завершаем установку.
Получаем установленную среду разработки Code::Blocks.
1.2. Стандартные библиотеки C/C++ для микроконтроллеров AVR
Среда разработки установлена, но для работы необходимо подключить библиотеки для компиляции программ для микроконтроллера. Один из способов это поставить WinAVR. Только зачем, если среда разработки уже выбрана. Возьмем все необходимое с сайта производителя микроконтроллеров семейства AVR.
Скачиваем необходимое после простой регистрации по адресу: http://www.atmel.com/tools/ATMELAVRTOOLCHAINFORWINDOWS.aspx
Понадобится Atmel AVR 8-bit Toolchain потому что использовать собираемся ATmega328 а он 8-bit. После скачивания запускаем полученный само распаковываемый архив и получаем папку (вида avr8-gnu-toolchain) со всем необходимым. Куда ее положить?
Запускаем ранее установленный Code::Blocks идем в меню Settings >> Compiler переходим во вкладку Toolchain executables выбираем интересующий нас компилятор из списка Selected compiler это будет GNU GCC Compiler for AVR. Далее смотрим путь по умолчанию для размещения ранее скачанной и распакованной папки.
Переименовываем нашу папку как в настройках Code::Blocks и перемещаем по указанному пути.
1.3. Программа для загрузки микропрограмм в микроконтроллер
Теперь все готово для программирования, но не хватает программы для облегчения прошивки микроконтроллера. Для изучения микроконтроллера ATmega328 будем использовать платформу Arduino UNO или Arduino Nano v3. Это дает возможность изучать микроконтроллер без паяльника и программатора. Для Arduino есть хорошая программа ArduinoBuilder и оболочка из проекта CodeBlocks Arduino IDE (среда разработки Code::Blocks с добавлением библиотек ардуино). Использовать микроконтроллер без ардуино гораздо интересней поэтому скачиваем лишь ArduinoBuilder. Его будем использовать для экспериментов с микроконтроллером на плате Arduino. Распаковываем архив, например в корень диска c: в папку ну скажем ArduinoBuilder, из нее делаем ссылку на рабочий стол и получаем два ярлыка:
Все программное обеспечение готово. Приступим к «железным» вопросам
1.4. Микроконтроллер
В своих изысканиях будем рассматривать микроконтроллер ATmega328 программы будем писать именно для него. «Знатоки» сразу нас пошлют к DataSheet но это не для нас. Мы пойдем своим путем и будем изучать его анатомию практически — методом «Тыка» :).
Первое что необходимо, это приобрести минимальное оборудование. Ограничимся для начала покупкой ардуины или аналога. Главное, чтобы на ней был установлен микроконтроллер ATmega328.
Нас интересуют:
-
Arduino Ethernet;
-
Arduino Fio;
-
Arduino Pro (на ATmega328);
-
и конечно клоны от китайских товарищей.
Любой из перечисленных вариантов подойдет с теми или иными ограничениями или изменениями.
Рассмотрим подробнее вариант Arduino Nano v3. Здесь установлен микроконтроллер ATmega328P, есть возможность подключать через USB, а также существует несколько клонов по приемлемой цене. Описания в интернете можно найти массу, поэтому рассмотрим лишь схематичное описание найденное на просторах интернет.
На схеме темно-серым выделены соответствия физическим выводам микроконтроллера, на них и будем опираться при программировании.