Schließen Sie den AVR-Mikrocontroller-Programmierkurs ab

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Eines der wichtigsten und wichtigsten Bedürfnisse von Studierenden, Forschern und Interessierten in den Bereichen Elektronik und Robotik ist der Bau verschiedener steuernder und programmierbarer Geräte und Geräte wie Zeitschaltuhren und Uhren sowie die Schaffung der Möglichkeit, Geräte über das Internet zu steuern oder SMS und die Steuerung von Servern, zu diesem Zweck werden Mikrocontroller verwendet. AVR-Mikrocontroller sind ein neuer Typ von Mikrocontrollern, den Atmel auf dem Elektronikmarkt eingeführt hat.

Der AVR-Mikrocontroller ist ein weit verbreiteter und verbreiteter Mikrocontroller, der mit verschiedenen Compilern wie Atmel Studio programmiert werden kann. In diesem Artikel lernen wir die Anwendungen des AVR-Mikrocontrollers kennen, wie man ihn programmiert und welche Vorteile die Verwendung des AVR-Mikrocontrollers bietet.

Merkmale des AVR-Mikrocontrollers

Zu den herausragenden Merkmalen von AVR-Mikrocontrollern zählen hohe Leistung, hohe Geschwindigkeit und geringer Energieverbrauch. Diese Teile können den Maschinenzyklus stoppen und den Pipeline-Betrieb im Taktzyklus ausführen. Die meisten Befehle des AVR-Mikrocontrollers sind Einzelzyklusbefehle. Der Einheitszyklus kann die Ausführung einer Anweisung vorantreiben und das Lesen der nächsten Anweisung abschließen. In AVR-Mikrocontrollern gibt es insgesamt 32 Allzweckregister, die ersten 16 Register (R0-R15) können nicht direkt und sofort bedient werden.

Mittlerweile verfügt der AVR-Mikrocontroller über die höchste Leistung und Leistung bei der CPU. Bei der Programmierung werden kleine Codes verwendet. Diese Chips sind in hohem Maße aufrüstbar und ihr selbstprogrammierender Speicher hat viele Einsatzmöglichkeiten. Außerdem verfügt dieser Mikrocontroller über die beste MCU für Flash-Speicher.

Wie programmiert man einen AVR-Mikrocontroller?

AVR-Mikrocontroller werden mit verschiedenen Sprachen und verschiedenen Compilern programmiert. Eine dieser Sprachen ist die C-Sprache in der CodeVision-Software, einem Programmier-Compiler. Andere bekannte und zuverlässige Compiler sind Atmel Studio, BASCOM, IAR, CodeVision AVR C Complier, Arduino IDE und WinAVR. Wenn Sie die AVR-Mikrocontroller-Programmierung in C-Sprache erlernen möchten, befolgen Sie diesen Abschnitt vollständig.

Einführung der C-Sprache

C ist eine einfache und leistungsstarke Programmiersprache, die 1972 von Dennis Ritchie entwickelt wurde. Diese Sprache ist eine der Mittelstufensprachen unter den Programmiersprachen. Die Sprache C ist eine strukturierte Programmiersprache, in der mithilfe von Wiederholungsschleifen (z. B. for und while) ein gut lesbares Programm geschrieben werden kann.

Merkmale der C-Sprache

Wie bereits erwähnt, ist die Sprache C eine flexible und leistungsstarke Programmiersprache. Es besteht eine enge Verbindung zwischen der C-Sprache und Assembly. Die Anzahl der Schlüsselwörter in diesem Programm beträgt 30, was weniger ist als bei anderen Programmen. Die Programmiersprache C unterscheidet zwischen Groß- und Kleinschreibung. Wichtig hierbei ist, dass alle Schlüsselwörter in dieser Sprache in Kleinbuchstaben geschrieben werden. Beispielsweise ist int ein Schlüsselwort, INT jedoch kein Schlüsselwort.

Jeder Befehl in der C-Sprache ist „;“ endet In dieser Programmiersprache beträgt die maximale Länge eines Befehls 255 Zeichen. Jeder Befehl kann in einer oder mehreren Zeilen fortgesetzt werden. In jede Zeile können mehrere Befehle eingegeben werden. In der C-Sprache können Beschreibungen zwischen */ und */ oder nach // geschrieben werden.

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Datentypen in der C-Sprache

In der Sprache C gibt es vier Datentypen, die den Präfixen Short, Long, Signed und Unsigned zugeordnet sind. Folgendes wird auch zum Speichern verschiedener Eingabezeichen in der C-Sprache verwendet:

  • Char: Dieser Datentyp wird zum Speichern von Zeichen wie a, 2 und x verwendet
  • Lint für Ganzzahlen: Wird zum Speichern von Ganzzahlen wie -19 und 14 verwendet
  • Float: Wird zum Speichern von Dezimalzahlen wie 3,14 und 12,75 verwendet
  • Double große Dezimalzahlen: Double wird zum Speichern von Dezimalzahlen verwendet, die größer als Float sind

Mit den Informationen in diesem Abschnitt können Sie zunächst mit der Programmierung des AVR-Mikrocontrollers beginnen und Ihren Lernerfolg Schritt für Schritt steigern. Unser Vorschlag für Sie, eine bessere und umfassendere AVR-Mikrocontroller-Programmierung zu erlernen, ist die Nutzung außerschulischer Schulungen. Auf dieser Website wird die Schulung des AVR-Mikrocontrollers mit Atmel Studio, CodeVision und Keil Compiler vollständig für Sie bereitgestellt.

Vorteile der AVR-Mikrocontroller-Programmierung

Wenn Sie planen, Ihren AVR-Mikrocontroller auszuwählen, davon aber noch nicht überzeugt sind, ist es besser, den Inhalt dieses Abschnitts zu beachten. In diesem Abschnitt werden einige wichtige Vorteile der Verwendung eines AVR-Mikrocontrollers für Sie aufgeführt:

  • Der Preis ist korrekt
  • Benutzerfreundlichkeit
  • Es ist leicht verfügbar
  • Es hat eine hohe Geschwindigkeit
  • Es ist einfach zu programmieren
  • Es verfügt über detaillierte und umfangreiche Datenblätter
  • Es ist einfach einzurichten
  • Es verfügt über einen internen Speicher

Was sind die Einsatzmöglichkeiten eines AVR-Mikrocontrollers?

Die Programmierung des AVR-Mikrocontrollers ermöglicht den Einsatz in einer Vielzahl von Anwendungen, einschließlich Sicherheits-, Antriebs- und Unterhaltungssystemen. Atmel, einer der führenden AVR-Mikrocontroller-Compiler, hat kürzlich eine neue Veröffentlichung namens Atmel Automotive Compilation herausgebracht, um Entwicklern bei Automobilanwendungen zu helfen. Einige der aktuellen Anwendungen dieses Mikrocontrollers finden sich bei BMW und TRW.

verschiedene Unternehmen stellen AVR-Mikrocontroller-Boards für den Einsatz durch Bastler, Roboterbauer, Tester und kleine Systementwickler wie BasicX und Oak Micros her. Schneider Electric verwendete einen AVR-Mikrocontroller zur Herstellung des Motor- und Bewegungssteuerungschips M3000, der über einen Atmel AVR-Kern und einen fortschrittlichen Bewegungscontroller für den Einsatz in Bewegungsanwendungen verfügt.

verschiedene AVR-Mikrocontroller-Compiler

Für die AVR-Mikrocontroller-Programmierung wurden weltweit verschiedene Compiler veröffentlicht.

1. Atmel Studio

Atmel Studio ist eine integrierte Entwicklungsplattform oder IDP, mit der Sie AVR-Mikrocontroller entwickeln und Fehler beheben können. Dieser Compiler ist einer der leistungsstärksten AVR-Compiler der Welt, aber gleichzeitig auch komplizierter als andere Compiler. Dieser Compiler kann kostenlos im Internet heruntergeladen werden. Neben AVR-Mikrocontrollern bietet dieser Compiler auch die Möglichkeit, ARM-Mikrocontroller zu programmieren. Im folgenden Tutorial können Sie auf die vollständigen Atmel-Compiler-Tutorials zugreifen.

2. BASCOM-Compiler

Dieser Compiler ist ein Produkt von MCS Electronics in den Niederlanden, das die QBASIC-Sprache unterstützt. Die Testversion dieses Compilers kann von der offiziellen Website des Unternehmens heruntergeladen werden. Mit dieser Version ist es möglich, bis zu 4 KB zu kompilieren, was sehr gut für Chips wie die Serien Atmega48 und TinyAVR geeignet ist.

Mikrocontroller

3. IAR Embedded Workbench AVR-Compiler

Das Akronym IAR steht für Anders Rondgren Engineering Company. IAR Systems ist ein schwedisches Computersoftwareunternehmen, das Benutzern Entwicklungstools für eingebettete Systeme bereitstellt. IAR ist einer der leistungsstarken Compiler in der AVR-Mikrocontroller-Programmierung, der die meisten Mikrocontroller auf dem Markt unterstützt.

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Mikrocontroller-Hersteller haben in ihrem Quellcode normalerweise Beispiele in dieser Sprache. Normalerweise gibt es nicht viele Internetressourcen für diese Programmierumgebung und vielleicht ist das der Grund, warum sie nicht oft darauf zurückgreifen. Der Preis dieser Software variiert zwischen 900 und 3.000 Dollar.

4. Codevision (CodeVision AVR C Compiler)

Dieser Compiler ist ein Produkt von HP InfoTech. Dieser Compiler unterstützt die Sprache C. Das Unternehmen HP InfoTech hat verschiedene Arten dieses Compilertyps eingeführt. Die kostenlose Version dieses Compilers kann bis zu 2 KB kompilieren. Andere Versionen umfassen fortgeschrittene und professionelle Versionen. Der Unterschied zwischen diesen beiden Versionen wird auf der Website des Herstellers ausführlich erklärt. Sie können die vollständigen Tutorials zum Codevision-Compiler verwenden, indem Sie auf den unten stehenden Link klicken.

5. WinAVR-Compiler

Einer der weltweit leistungsstärksten Compiler zur Programmierung von AVR-Mikrocontrollern ist WinAVR und hat viele Fans auf der ganzen Welt. Dieser Compiler ist völlig kostenlos. Generell lässt sich sagen, dass die meisten professionellen Programmierer von AVR-Mikrocontrollern diesen Compiler verwenden. Mit diesem Compiler erhalten Sie am Ende ein schnelleres und optimierteres Programm, da er weniger HEX-Code generiert.

6. Arduino (Arduino-IDE)

Open-Source-Arduino-Software erleichtert das Codieren und Hochladen von Code auf die Schaltung. Diese Software ist für Windows-, Mac- und Linux-Betriebssysteme anwendbar. Außerdem ist die Arduino-Software mit allen Arduino-Boards kompatibel. Diese Programmierumgebung wird in der Java-Sprache erstellt und basiert auf Verarbeitung, AVR-GCC und anderer Open-Source-Software.

Die Programmierprinzipien in der Arduino-Software ähneln weitgehend denen von C und C++; Obwohl für einige Befehle, Befehle, Funktionen und Bibliotheken spezifische Änderungen für Arduino vorgenommen wurden. Der allgemeine Arbeitsablauf mit dieser Software besteht darin, dass erste Befehle im Textbearbeitungsfenster platziert werden. Anschließend werden sie kompiliert und auf das Arduino-Mikrocontroller-Board geladen. Vor dem Hochladen muss das Arduino-Board über den USB-Anschluss mit dem Computer verbunden werden.

Programmier- und Fehlerbehebungsschnittstellen für AVR-Mikrocontroller

Es gibt viele Möglichkeiten und Methoden zum Programmieren und Debuggen von AVR-Mikrocontrollern, und jede davon verfügt über ihre eigene Methode. In diesem Abschnitt haben wir die gängigen Programmierschnittstellen beschrieben, die zur Fehlerbehebung bei Mikrocontrollern verwendet werden.

1. ISP-Programmierschnittstelle

Die In-System-Programmiermethode, die als ISP abgekürzt wird, basiert auf dem seriellen Kommunikationsbusprotokoll und sendet ein Signal mit einer steigenden oder fallenden Flanke basierend auf RESET. Sie ist die am weitesten verbreitete Programmiermethode für AVR-Mikrocontroller. Solange die ISP-Pins des Mikrocontrollers nicht mit etwas Störendem verbunden sind, kann der AVR-Mikrocontroller an Ort und Stelle auf der Platine bleiben. Benötigt werden lediglich eine 6-polige Klemme und ein Programmierkonverter.

2. PDI-Programmierschnittstelle

Die Programmier- und Debugging-Schnittstelle von Mikrocontrollern (The Program an Debug Interface) wird als PDI abgekürzt. Dies ist eine der Funktionen von AVR-Mikrocontrollern für die Programmierung durch ein externes Tool und die Fehlerbehebung auf der Platine. Diese Programmierschnittstelle unterscheidet sich vom JTAG-Teil und ist für Geräte der XMEGA-Familie konzipiert.

3. HVSP-Programmierschnittstelle

Der High Voltage Serial Programmer, abgekürzt HVSP, wird hauptsächlich in kleineren AVRs unterstützt. Ein 8-Pin-Chip hinterlässt keine einzigartigen Signalkombinationen mehr, um den AVR in den Programmiermodus zu versetzen. Allerdings sollte der AVR während der Programmierung nur bei einer Spannung von 12 V zu sehen sein und während der normalen Zeit niemals auf dieser Spannung liegen.

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4. HVPP-Programmierschnittstelle

Beim Hochspannungs-Parallelprogrammierer handelt es sich um eine Programmiermethode, bei der Informationen als 8 separate Bits über einen Port übertragen werden. Laut Herstellerangabe soll am RESET-Pin eine Spannung von 12 Volt anliegen. Diese Methode wird verwendet, wenn der Zugriff auf den Chip von ISP und JTAG eingeschränkt ist und der Benutzer gezwungen ist, den Prozessor zu programmieren. Im Gegensatz zu ISP, das 6 Kabel zum Programmieren des AVR-Mikrocontrollers erfordert, werden bei dieser Methode fast alle Basen des gewünschten Chips verwendet. Zu den Vorteilen zählen hohe Geschwindigkeit und voller Zugriff auf den Chip. Nur Programmierer wie STK500HV unterstützen diese Methode.

5. Bootloader-Programmierschnittstelle

Die meisten AVR-Modelle können einen Bootloader-Bereich von 256 Byte bis 4 KB reservieren, in den Neuprogrammierungscode geschrieben werden kann. Während eines Resets läuft zunächst der Bootloader und wird vom Benutzer so programmiert, dass er entscheidet, ob er neu programmiert werden soll oder zu seinem ursprünglichen Programm zurückkehrt. Dieser Code kann über eine beliebige Programmierschnittstelle umprogrammiert werden oder über einen Ethernet-Adapter wie PXE einen verschlüsselten Binärcode lesen. Atmel hat den Code für viele Busschnittstellen über diese Programmierschnittstelle geschrieben.

6. ROM-Programmierschnittstelle

Die AVR-Mikrocontroller der AT90SC-Serie sind mit der ROM-Programmierschnittstelle des Unternehmens erhältlich. Aufgrund der sehr hohen Anschaffungskosten und der Mindestbestellmenge wird Mask-ROM nur für Parteien kosteneffektiv sein, die Großserienproduktionen durchführen möchten.
Debugging- und Fehlerbehebungsschnittstellen

Nach der Programmierung des AVR-Mikrocontrollers müssen wir manchmal Fehler in unserer Programmierschnittstelle beheben. Avr bietet mehrere Optionen zum Debuggen, meist einschließlich der On-Chip-Fehlerbehebung, während es auf dem Zielsystem verwendet wird.

DebugWIRE-Option

Atmels Lösung zum Debuggen von Mikrocontrollern ist DebugWIRE, das On-Chip-Debugging-Funktionen über einen Mikrocontroller-Sockel bereitstellt. Diese Methode ist besonders nützlich für Teile, die eine begrenzte Anzahl von Pins haben und nicht die vier für JTAG erforderlichen Ersatzpins bereitstellen können. DebugWIRE wurde nach dem ursprünglichen JTAGICE entwickelt und wird heute häufig in der Elektronik eingesetzt.

JTAG-Option

Die Joint Test Action Group (JTAG) bietet Zugriff auf die On-Chip-Fehlerbehebungsfunktion des AVR, während der THR auf dem Zielsystem ausgeführt wird. JTAG bietet Benutzern Zugriff auf internen Speicher und Register, Fehlererkennung im Code und Einzelschrittausführung zur Beobachtung des Systemverhaltens. Atmel bietet eine Reihe von JTAG-Adaptern für den AVR an. Atmel-ICE ist der neueste Adapter des Unternehmens, der ISP-, JTAG- und PDI-Schnittstellen unterstützt.

JTAGICE mkll stellt über USB eine Verbindung zu einem PC her und unterstützt sowohl JTAG als auch die neuere debugWIRE-Schnittstelle. Viele Drittanbieter-Klone des Atmel JTAGICE mkll-Geräts begannen mit dem Senden von Daten, nachdem das Atmel-Kommunikationsprotokoll veröffentlicht wurde.

AVR Dragon ist eine praktische und kostengünstige Alternative zu JTAGICE mkll, das für Spezialkomponenten entwickelt wurde. Der AVR Dragon bietet systeminterne serielle Programmierung, Hochspannungsprogrammierung sowie parallele Programmierung und JTAG-Emulation für Teile mit 32 KB oder weniger Programmspeicher.

Der JTAGICE-Adapter wird über einen standardmäßigen seriellen Port mit einem PC verbunden. Obwohl der JTAGICE-Adapter von Atmel zum „End of Life“ erklärt wurde, wird er weiterhin in AVR Studio und anderen ähnlichen Tools unterstützt.

AVR-Mikrocontroller-Programmierung; Eine bahnbrechende Methode in der Elektronikindustrie

AVR-Mikrocontroller können als kleine Computer betrachtet werden. Die Hauptanwendung von Mikrocontrollern in einem System ist die Steuerung und Verarbeitung von Systemparametern. Auf diese Weise werden die Eingabeparameter verarbeitet und deren Ergebnisse angezeigt.

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