První pokus v simulátoru AVR

Z MAM wiki

Pro první pokus určitě použijte simulátor zabudovaný v programu AVR Studio. Jste-li ve škole v laboratoři 362, je software již připraven. Jinak si AVR Studio nejprve nainstalujte.

V AVR Studiu založte nový projekt, napište pár instrukcí v assembleru dle instrukčního souboru nebo okopírujte vzorový program a program přeložte a zkuste krokovat. Vše je velmi obrázkové a názorné, takže asi pochopíte, jak se podívat do registrů a ověřit, že instrukce dělají to, co jste čekali.

Jako první úkol zkusíme ovládnout LED připojenou k mikrokontroleru. Pro nízkopříkonové LED stačí přímo proud dodávaný výstupem procesoru, LED jde zapojit podle jednoho z následujících schémat. Trochu lépe spíná výstup k zemi, pro větší proudy nebo při malém napájecím napětí bychom tedy měli preferovat zapojení s LED připojenou k +5 V a spínanou log. L na výstupu, tak je LED zapojena i na naší vývojové destičce. Nesmíme zapomenout nastavit správnou hodnotu sériového rezistoru R1 = (napájecí napětí - úbytek na diodě a na sepnutém výstupu)/požadovaný proud. Pokud potřebujeme vstup z kontaktu, zapojíme ho podle vzoru u vstupu PD5, rezistor R2 nastavuje na vstupu PD5 úroveň H při rozpojeném spínači, ve skutečnosti ho nezapojujeme jako vnější součástku, ale aktivujeme vnitřní pull-up rezistor. Na vývojové destičce k tomu použijeme tlačítka S1, S2, S3 levého sloupce maticové klávesnice, sloupec aktivujeme propojením kontaktů 1-3 na propojce JP1.

Zajímavé je připojit dvoubarevnou LED, která ma v jednom pouzdře dvě antiparalelně zapojené různobarevné diody. Jak to uděláme je vidět z následujícího schématu, diodu zapojíme mezi dva výstupy a tím řídíme přítomnost a polaritu napětí na diodách. Sériový odpor volíme jako kompromis vzhledem k různým úbytkům na různobarevných LED. Současně je ve schématu nakresleno zjednodušené zapojení spínače na vstupu, vnější rezistor je nahrazen vnitřním pull-up rezistorem v AVR (naznačen čárkovaně), který lze aktivovat vhodnou konfigurací vstupu s měkkou log. H.

K nastavení módu činnosti jednotlivých bitů I/O portu a pro zápis nebo čtení dat slouží trojice registrů DDRx, PORTx a PINx. DDRx určuje směr, PORT nastavuje výstupní data nebo pull-up rezistor a PINx obsahuje ve všech konfiguracích portu data přečtená ze vstupu podle tabulky

DDRx	PORTx	I/O	pull-up	funkce vývodu	PINx
0	0	IN	ne	vstup bez pull-up rezistoru	log. úroveň na vývodu
0	1	IN	ano	vstup s pull-up rezistorem (PORT=1 zde znamená "měkkou H")	log. úroveň na vývodu
1	0	OUT	ne	výstup ve stavu L	log. úroveň na vývodu
1	1	OUT	ne	výstup ve stavu H	log. úroveň na vývodu

Pro úplnost, pull-up rezistory lze globálně zakázat dalším konfiguračním bitem (PUD bit v registru MCUCR).

Pro první pokusy můžete použít třeba tento program:

; 
; First ASM Programm for the Evaluation Board
;
; Example of LED blinking program for ATmega168
;

	.equ DDRD = 0x0A	;DDRD address
	.equ PORTD = 0x0B	;PORTD address
	.equ LED = 6	;bit of the output port C with LED

	sbi DDRD, LED	

Main: 
	sbi PORTD, LED	
	rcall Delay_06s	
	cbi PORTD, LED	
	rcall Delay_06s	
	rjmp Main

Delay_06s:
	ldi R16, 3
Delay:
  	inc R1		
	brne Delay	
	inc R2		
	brne Delay	
	dec R16	
	brne Delay
	ret			

Pro přehlednost by měl být program okomentován, navíc zde máme přidanou další funkci:

; 
; First ASM Programm for the Evaluation Board
;
; Example of LED blinking program for ATmega168
;
; LED cathode connected to PORT D bit 6, anode to +Ucc,
; 3 switches S1, S2, S3 connected to PORT C bit 1, 2, 3 (PC1, PC2, PC3),
; connect JP1 to GND
; 

; microcomputer hardware definition
; it is necessary to say the assembler something about our HW:

	.equ DDRC = 0x07	;DDRC address
	.equ PORTC = 0x08	;PORTC address
	.equ PINC = 0x06	;PIND address

	.equ DDRD = 0x0A	;DDRD address
	.equ PORTD = 0x0B	;PORTD address
	.equ PIND = 0x09	;PIND address

;normally we use the complete definition from the definition file:
;	.INCLUDE "m168def.inc"

	.equ LED = 6	;bit of the output port C with LED
	.equ S1 = 1		;bit of the input port D with Switch1


	
; Initialization
	
	sbi DDRD, LED	;Set Bit Immediately - LED pin is output
;	cbi PORTD, LED	;LED ON (LED is ON when log. 0 on this bit) - not necessary, log. 0 from AVR initialization


;	cbi DDRC, S1	;Clear Bit Imm. - not necessary, log. 0 from AVR initialization
	sbi PORTC, S1	;pull-up resistor on the switch input

;
; Main program start
;
; blinking LED
;
;
; modification:
; when S1 pressed then LED continuously ON until S1 released
;    (uncomment the first two lines)
;
; To do: when S2 pressed then LED continuously OFF until S2 released
;
Main: 
	
	sbis PINC, S1	;skip next instruction if bit is set
	rjmp S1_ON	;relative jump to Switch on subroutine

	sbi PORTD, LED	;LED OFF
	rcall Delay_06s	;relative call (not very far) to Delay 0,5 s
	cbi PORTD, LED	;LED ON
	rcall Delay_06s	

	rjmp Main	;loop to start

S1_ON:
	cbi PORTD, LED	;LED ON
	rjmp Main


; Delay loop cca 0,6 s for 1 MHz AVR clock:
;
; based on incrementing/decrementing of the register until 0
;
Delay_06s:
	ldi R16, 3	;prepare for 3 loops of 256x256 loops (1 Clk)
Delay:
  	inc R1		;256 incrementing of R1 (1 Clk)
	brne Delay	;Branch if Not Equal - until 0, then go to R2 (1/2 Clk)
	inc R2		;repeat it 256x (1 Clk)
	brne Delay	; (1/2 Clk)
	dec R16		;and that all do 3x (1 Clk)
	brne Delay	; (1/2 Clk)
	ret			;return after 3+4+(256*256*3+256*3+3)*3-256*3-3 Clk pulses. Why?

Chceme-li připojit hodně tlačítek (a ne jen jedno či dvě), řešením je maticová klávesnice.