ES1 Project 1: Microcontrollers

Transcriptie

1 ES1 Project 1: Microcontrollers Les 2: Architectuur ATmega32 en STK500 Door Hugo Arends, september 2012 Architectuur ATmega32 Een uitgebreide en gedetailleerde beschrijving van de ATmega32 microcontroller is te vinden in de datasheet. We bestuderen de vernieuwde ATmega32A. Deze microcontroller is functioneel gelijk aan de ATmega32, maar m.n. op het gebied van stroomverbruik verbeterd. Deze datasheet vind je online: Bestudeer de tekst tot de paragraaf About Code Examples. Stel vragen als je iets niet begrijpt! 1

2 STK500 Veel fabrikanten van microcontrollers leveren starter kits (STK s) bij hun microcontrollers. Op die manieren kunnen ontwikkelaars snel aan de slag. Ook Atmel heeft verschillende STK s. Wij maken gebruik van de STK500. AVR Studio 6 herkent de STK500 bij het aansluiten niet als ontwikkelkit. Dat komt doordat de interface van de STK500 via de seriële poort is en niet via USB. Hierdoor is het niet mogelijk voor AVR Studio 6 om de STK500 automatisch te herkennen. We kunnen de STK500 wel toevoegen. Laten we daar eens mee beginnen. Voordat je STK500 aanzet verifieer je het volgende: ATmega32(A) Zit er een ATmega32(A) in de juiste socket? ISP-cable Is er een flatcable aangesloten van ISP6PIN naar SPROG3? LED s Is er een flatcable aangesloten van PORTB naar de LEDS? Switches Is er een flatcable aangesloten van PORTA naar de SWITCHES? 2

3 Aansluiting op de laptop Is de comport RS232 CTRL aangesloten op de laptop? Voeding Is de voedingsadapter aangesloten? Als al deze punten gecontroleerd zijn kun je de STK500 aanzetten. Zet de STK500 aan! Een status LED zal gaan knipperen. Zodra deze LED groen blijft branden is de STK500 gereed. Nu moeten we AVR Studio laten weten dat we gebruik maken van een STK500. Start AVR Studio en open het project van les 1 HelloWorld. 3

4 In het menu Tools selecteer de optie Add STK500. Er verschijnt een dialoog venster waarin gevraagd wordt de comport te selecteren die verbonden is met de STK500. Klik op Apply zodra je de juiste comport geselecteerd hebt. Open nu wederom het menu Tools en selecteer de optie Device programming. Het venster van hiernaast verschijnt. Eerst selecteren we de Tool, het Device en de Interface geselecteerd als volgt: Tool: STK500 Device: ATmega32A Interface: ISP Klik op Apply. 4

5 Kan er geen verbinding met de STK500 worden gemaakt, dan verschijnt het dialoogvenster van hiernaast. Controleer in dat geval de verbindingen en probeer het opnieuw. Kan er wel verbinding worden gemaakt met de STK500, dan verschijnt het dialoogvenster van hiernaast. De ISP Clock is de clock frequentie die gebruikt wordt om de microcontroller te programmeren. Zet de ISP Clock op 115,2 khz. Klik vervolgens op Set. Controleer of er een verbinding gemaakt kan worden met de microcontroller. Klik op Read naast het vakje met Device ID. Hierin moet het device ID van de ATmega32A verschijnen: 0x1E9502 Gebeurt dit niet stel dan de ISP Clock frequency naar beneden bij en probeer het nogmaals. Het programmeren van de ATmega32A gaat via de tab Memories. Selecteer deze tab. Bij het selectievak Flash selecteer je het te programmeren (ook wel flashen genoemd) bestand. Klik op de drie puntjes naast het selectievak. Ga nu naar de directory waar je project opgeslagen is en selecteer in de directory Debug het bestand HelloWorld.hex. Klik vervolgens op Program. Onder in het venster verschijnen een drietal status berichten om aan te geven wat er goed of fout is gegaan. Als alles goed gegaan is moet je op de STK500 zien dat LED0 aan is. Sluit het venster met Close. Gefeliciteerd! Je hebt je eerste microcontroller geprogrammeerd!! Maar.., we hadden toch een knipperlicht gemaakt? 5

6 Waarom brand LED PB0 dan constant?? De frequentie van het uitvoeren van de instructies is zo hoog, dat we met ons oog niet kunnen zien dat LED PB0 wel degelijk knippert. De instructies worden met een frequentie van 1 MHz uitgevoerd. Dat betekent dus een miljoen instructies per seconde! Om de LED te zien knipperen, voegen we een delay toe aan de source file HelloWorld.c. Neem de code van hiernaast over. Open de Properties van het project (ALT+F7). Klik op de tab Toolchain en vervolgens op de optie Optimization. Zet het Optimization Level op Optimize for size (-Os) Dit is nodig, omdat de delay subroutine ervan uitgaat dat de gegenereerde code geoptimaliseerd is voor size. Op die manier weet de programmeur van die subroutine namelijk exact hoeveel instructies er uitgevoerd worden en kan op die manier timen hoe lang de delay moet duren. Compileer de code en programmeer de ATmega32A opnieuw. Experimenteer met de delay tijden! Samenvatting Aan het einde van deze tweede les heb je kennis gemaakt met de architectuur van de ATmega32 6

7 microcontroller. Daarnaast heb je een ATmega32A geprogrammeerd en getest op een STK500 door een LED te laten knipperen: Hello World! Tijd over Als je nog meer wilt oefenen, probeer dan het volgende. Looplicht Maak een nieuw project met de naam Looplicht en zorg ervoor dat er op PORTB een looplicht te zien is. Follow me Maak een nieuw project met de naam FollowMe en zorg ervoor dat: PB0 aan gaat zodra PA0 aan gaat PB0 uit gaat zodra PA0 uit gaat. TIP1: Lezen van poort A kan met de define PINA. TIP2: Tijdens het debuggen kun je PINA0 een andere waarde geven door er in de I/O View op te klikken. Multifunctioneel looplicht Maak een nieuw project met de naam MultiLoop en zorg ervoor dat er op PORTB een looplicht te zien is met de volgende functies: Zodra er op PA0 gedrukt is gaat het looplicht linksom. Zodra er op PA1 gedrukt is gaat het looplicht rechtsom. Zodra er op PA2 gedrukt is gaat het looplicht van links naar rechts. Zodra er op PA3 gedrukt is geeft het looplicht een knight rider effect. Bedenk zelf opties voor PA4 t/m PA7 In deze onderwijspublicatie is géén auteursrechtelijk beschermd werk opgenomen. De afbeeldingen van de STK500 gebruikt in dit document zijn overgenomen uit de online help documentatie van Atmel. 7