AVR-8-bit-Mikrocontroller Gruppe Einsetzen von AVR-Tools Teil AVR Studio

Transkript

1 Teil Experimentierboards 1 Experimentierboards zum Testen und Programmieren von AVR-Mikrocontroller 1.1 Mit welchen Mitteln AVR-Mikrocontroller programmiert werden 1.2 Starterkit STK Entwicklungs-Tool AVR Dragon 1.4 ATM18-Controllermodul und ATM18-Testboard 1.5 AVR-ALE-Testboard Teil ISP-Programmieradapter 2 ISP-Programmieradapter 2.1 ISP Bezogen auf die verschiedenen Schnittstellen Serielle Schnittstelle Parallele Schnittstelle USB-Schnittstelle 2.2 CC2-AVR-Programmer alias USBprog Aufbau Arbeitsweise Firmware-Änderung Teil AVR-ALE-Testboard 3 Beschreibung des AVR-ALE-Testboard 3.1 Schaltungsaufbau 3.2 Stromversorgung 3.3 Einsatz verschiedener AVR-Mikrocontroller 3.4 Anzahl LEDs und Tasten 3.5 LCD-Interface und 20x4-LCD Erzeugung des Enable-Signals für das LCD LCD-Backlight 3.6 Ansteuerung von Relais 3.7 RS-232-Schnittstelle 3.8 USART-Testboard-Schnittstelle 4 Einsatz des AVR Studio 4.1 AVR Studio installieren 4.2 Testboard und Programmer zusammenschalten Treiber AVRISP mkii neu installieren 4.3 Starten von AVR Studio AVR Studio und CC2-AVR-Programmer Mikrocontroller-Einstellungen im AVR Studio Teil Assembler und AVR Studio 5 Assembler und AVR Studio 5.1 Der Übersetzer (Assembler) 5.2 Ein neues Projekt erzeugen Der Projekt-Bereich Bearbeiten der Assemblerdatei Assemblieren des Quell-Codes 5.3 Simulation des Codes Programmausführung im Einzelschrittverfahren Debugger-Stopp-Punkte 5.4 Verändern des Programmtextes Seite 1 von 17

2 5.4.1 Überwachen von Variablen Anzeigen der Prozessordetails Speichern des Projekts 5.5 Erzeugen eines weiteren ASM-Projektes im Schnelldurchgang 5.6 Flashen eines ASM-Programms in ein Mikrocontroller ATmega88 Teil C-Compiler und AVR Studio 6 CodeVisionAVR C-Compiler und AVR Studio 6.1 CodeVisionAVR C-Compiler installieren 6.2 Erzeugen eines C-Projektes Ein neues Projekt beginnen Ein C-Projekt generieren 6.3 Einbinden von AVR Studio in den CVAVR 6.4 AVR Studio Debugger für CVAVR 6.5 Flashen eines C-Programms in ein Mikrocontroller ATmega88 Teil Editor - UltraEdit 7 Editor - UltraEdit 7.1 Kopf- und Fuss-Zeile Einstellungen für Assembler-Programme Einstellungen für C-Compiler-Programme 7.2. Einträge in das WORDFILE.TXT Grundsätzliches Format Syntax Befehle 7.3 Wortsammlung für AVR-Assembler 7.4 Wortsammlung für CodeVisionAVR C-Compiler Hinweis Externe Anschaltungen und Hardware-Erweiterungen werden in der Gruppe ASM-Projekte und in der Gruppe C-Projekte detailliert beschrieben. Seite 2 von 17

3 Vorbemerkung Nichts ist vollkommen - und nichts ist endgültig! So auch nicht dieses Tutorial! Deshalb bitte immer erst nach dem neuesten Datum schauen. Vielleicht gibt es wieder etwas Neues oder eine Fehlerbereinigung oder eine etwas bessere Erklärung. Wer Fehler findet oder Verbesserungen vorzuschlagen hat, bitte melden (info@alenck.de). Immer nach dem Motto: Das Bessere ist Feind des Guten und nichts ist so gut, dass es nicht noch verbessert werden könnte. Bild-, Beispiel-, Form- und Tabellen-Nummern sind nach folgendem Schema aufgebaut, damit bei Einfügungen/Löschungen nicht alle Nummern wieder geändert werden müssen (hier bunt dargestellt): Darstellungsart Abschnitt-LfdNummer: Beschreibung allgemeines Schema Bild : Daten-Adress-Raum Benummerung eines Bildes Beispiel : EEPROM-Speicherung Benummerung eines Beispiels Form : Diemain-Funktion Benummerung einer Formdarstellung Tabelle : Schlüsselwörter vom CVAVR Benummerung einer Tabelle Gravierende Änderungen gegenüber der Vorversion 1. Völlig neue Strukturierung in Gruppen und Teile, um das Tutorial umfassend ordnen zu können. Die Abschnitte in den Teilen sind weitgehend erhalten geblieben. Gruppenbezeichnung Gruppe 100: Technologie der AVR-8-Bit-Mikrocontroller Gruppe 200: Einsetzen von AVR-Tools Gruppe 300: Arbeiten mit AVR-Assembler 3xx_Programm_yyyyy Gruppe 400: AVR-ASM-Projekte 4xx_Projekt_yyyyy Gruppe 500: CodeVisionAVR C-Compiler 5xx_Programm_yyyyy Gruppe 600: AVR-C-Projekte 6xx_Projekt_yyyyy Kurzbezeichnung Technologie Tools ASM-Programmierung ASM-Programm-Beispiel ASM-Projekte ASM-Projekt-Bezeichnung C-Programmierung C-Programm-Beispiel C-Projekte C-Projekt-Bezeichnung xx steht für die laufende Nummer innerhalb des Teils, in dem das Programm bzw. das Projekt erscheint und yyyyy steht für die Programm- bzw. Projekt-Kurz-Bezeichnung. 2. Notwendige Änderungen auf Grund Neuinstallation von Windows Windows 7 machte eine Installation von CodeVisionAVR V2.60 als Vollversion notwendig. Daraus leiten sich auch viele Änderungen im Detail für die C-Programmierung (Gruppe 500) ab. 4. Neu-Installation von AVR Studio Vers unter Windows 7 5. Zur Demonstration des Tools AVR Studio ist in Gruppe 200 eine Trennung in Teil Assembler und AVR Studio und Teil C-Compiler und AVR Studio vorgenommen worden. 6. ASM- und C-Projekte werden jeweils in eigenen Gruppen gesammelt (Gruppe 400 für Assemblerund Gruppe 600 für C-Projekte). Seite 3 von 17

4 4 Einsatz des AVR Studio Bevor es losgeht AVR Studio ist eine Integrierte Entwicklungs-Umgebung (IDE) zum Erzeugen und Berichtigen von Applikationen unter Windows. AVR Studio beinhaltet ein Projekt-Management-Tool, einen Editor für Quell- Code-Dateien, einen Ablauf-Simulator, einen Assembler und ein Benutzer-Interface für C++/C-Compiler. Es hilft bei der Programmierung durch Emulation und On-Chip-Fehlersuche. Das AVR Studio hat eine modulare Architektur und bedient den gesamten Bereich der ATMEL AVR-Tools. Es ist darüber hinaus auch mit den meisten ISP-Programmieradaptern - so auch mit dem CC2-AVR- Programmer - zusammen verwendbar. Das AVR Studio besitzt eine sehr umfangreiche Hilfefunktion, die auch extern mit aufgerufen werden kann (siehe Bild 4-01). Desgleichen gibt es sehr umfangreiche Hilfefunktionen für den Assembler und für den C-Compiler CodeVisionAVR Bild 4-01: AVR Studio - Aufruf der Hilfe-Datei Seite 4 von 17

5 4.1 AVR Studio installieren (unter Windows 7) AVR Studio mit seinen integrierten Entwicklungswerkzeugen (Integrated Development Environment IDE) ist ideal für AVR-Entwicklungen geeignet. Es ist für das STK500 sowie für das AVRISP auf der Basis von In-System-Programming (ISP) verwendbar. Der Programmer CC2-AVR-Programmer benutzt dieselben Programmier-Schnittstellen wie das AVRISP und ist deshalb voll mit dem AVR Studio kompatibel. AVR Studio steht nach Angabe einiger persönlicher Daten in vielen Versionen einschließlich der Updates (Service Packs "SP") bei der Fa. ATMEL unter zum Download zur Verfügung (ggf. Advanced Search benutzen). Hier wird als selbst entpackende Datei AvrStudio4Setup.exe in der Vers verwendet; die noch neueren Versionen haben ein völlig verändertes Layout und unterstützen auch den CC2-AVR-Proammer nicht auf Anhieb, da dieser unbedingt den Jungo USB Driver und das Tool AVRISP mkii benötigt. Der Installationsvorgang ist menügesteuert: Bild : Installation von AVR Studio Version 4.19 Seite 5 von 17

6 Bild : Lizenz-Bedingungen (Windows 7 ist in der Aufzählung vergessen worden) Bild : Wahl des Installationsordners (sollte zwecks späterer Suche von Dateien unverändert bleiben) Seite 6 von 17

7 Bild : Installation mit der Möglichkeit im Ablauf ggf. zurück zu kehren Bild : Software-Installation wird konfiguriert Seite 7 von 17

8 Bild : Laden der Programm-Dateien Bild : USB-Treiber installieren Seite 8 von 17

9 Bild : Vorbereitung zur Installation von AVR Jungo USB Bild : Lizenz-Vereinbarung; der USB-Treiber läuft auch unter Windows 7 (64 bit) Seite 9 von 17

10 Bild : Speicherort für AVR Jungo USB (unverändert belassen) Bild : Installation mit der Möglichkeit im Ablauf ggf. zurück zu kehren Seite 10 von 17

11 Bild : Die Installation ist abgeschlossen Nach der Installation muss noch das STK500 Plug-in aktiviert werden: Start => Programme => Atmel AVR Tools => Plug-in Manager C:\Program Files (x86)\atmel\avr Tools\AvrStudio4\PluginManager.exe Bild : Aktivierung des Plug-in Managers Seite 11 von 17

12 Durch Markieren des STK500 mit einem Häkchen werden die Daten der Version dieses Tools im unteren Feld sichtbar und der Vorgang wird mit Save and Exit abgeschlossen. Mit dem nächsten Start von AVR Studio kann's losgehen. Bilder und : AVR Starter Kit STK500 einbauen 4.2 Testboard und Programmer zusammenschalten Die Technik und die Zusammenschaltung des ATM18-Testboards und des CC2-AVR-Programmers sind in der Dokumentation ATM18 10 Tipps für den Start sehr übersichtlich dargestellt. Hier wird die Zusammenschaltung des AVR-ALE-Testboards und des CC2-AVR-Programmers analog dazu beschrieben. Wenn das Testboard mit seinem externen Stecker-Netzteil an die Steckdose mit 230 Volt angeschlossen ist, leuchtet die grüne Power ON LED auf. Wenn dann noch der Jumper JP1 PWR auf den 1. Steckplatz gesteckt ist, so wird die gesamte Elektronik - ausgenommen die Steuerung des LCDModuls - mit +5 Volt versehen. Die weiteren Jumper-Steckplätze von JP1 PWR sind für die alternative Seite 12 von 17

13 Versorgung des Testboards über die Steckplätze K5, K13.1 oder K13.2 vorgesehen. Das Display wird bei Gebrauch mit den Jumpern JP4 GND und JP5 +5 mit Spannung versorgt, während für die Relais über die Schraubklemme K18 eine externe Spannungsquelle zur Verfügung gestellt werden kann (kann, muss aber nicht: je nach eingesetzten Relais kann man auch die Board-Spannung +5 Volt verwenden). Der CC2-AVR-Programmer verbindet das Testboard harware-mäßig mit dem PC und software-mäßig mit dem Tool AVR Studio und/oder mit dem Compiler CVAVR sowie dem Objekt-Programm in Form eines assemblierten bzw. kompilierten AVR-Projektes. Beim Aufstecken des ISP-Flachbandkabels vom CC2-AVR-Programmer auf das Testboard muss man auf die richtige Polung achten. Auch wenn dabei eigentlich nichts schief gehen kann, so ist die richtige Funktion doch absolut davon abhängig: Pin 1 (meist auf dem Flachbandkabel rot markiert) muss sich auf der (rechten) Seite des Steckplatzes K13.2 mit der Ziffer 1 befinden Treiber AVRISP mkii neu installieren Rudimentär für Windows XP: Auch wenn die Software AVR Studio vorher vollständig installiert wurde kann es vorkommen, dass beim Einstecken des CC2-AVR-Programmers in den USB-Port der Assistent für das Suchen neuer Hardware erscheint: Bild : Suche nach neuer Software Bild : Software von einer Liste... Bild : Suche in C:\Programme\... Bild : Software wird installiert Seite 13 von 17

14 Bild : Treiber ist fertig installiert... Bild :...und kann jetzt benutzt werden. 4.3 Starten von AVR Studio Das Programm AVR Studio wird durch Aufruf der Datei AVRStudio.exe gestartet. Dabei wird das folgende Startfenster geöffnet. Wenn im Willkommensdialog die Option Show dialog at startup aktiviert ist, wird der Dialog zum Erstellen eines neuen Projektes beim Start automatisch angezeigt. Gemeint ist ein neues Software-Projekt - vorrangig in Assembler. Bild : Startfenster des AVR Studio Wenn Assembler und auch AVR GCC keine Rolle spielen, sondern AVR-Projekte mit CVAVR erstellt werden sollen, dann wird das Häkchen entfernt - und das Fensterchen erscheint zukünftig nicht mehr. Zur Wiederherstellung des Dialogfensters gelangt man über Project => Project Wizard. Seite 14 von 17

15 4.3.1 AVR Studio und CC2-AVR-Programmer Das soll aber im Moment noch nicht interessieren, sondern jetzt soll der Programmer CC2-AVRProgrammer dem AVR Studio bekannt gemacht werden. Man findet sein Anschluss-Fenster bei den Tools oder dem stilisierten AVR-Chip Bild : Programmer dem AVR Studio bekannt machen Bild : AVRISP mkii und USB markieren und Connect... drücken Seite 15 von 17

16 Von den zahlreich angebotenen Programmer-Plattformen ist für den CC2-AVR-Programmer nur eine Einstellung brauchbar: Platform: AVRISP mkii Port: USB Wenn alle Angaben akzeptiert wurden, dann ist der Brenner dem AVR Studio bekannt gemacht und kann benutzt werden. Wenn nichts passiert und das Menü Select AVR Programmer erscheint erneut, so kann - abgesehen von defekten Verbindungen - noch ein fehlender/defekter Treiber die Ursache sein Mikrocontroller-Einstellungen im AVR Studio Jetzt muss nur noch der Kontakt zwischen Computer, in dem das zu flashende Objekt-Programm steht, über den Programmer mit Hilfe des Tools AVR Studio zum Mikrocontroller ATmega88 hergestellt werden. Wenn der Programmer mit seinem USB-Stecker in der Buchse des laufenden PCs steckt (hurra, die LED am Programmer leuchtet grün!), sein Flachbandkabel richtig mit dem ISP6Pin-Sockel auf dem AVR-ALE-Testboards verbunden ist, das Testboard ebenfalls mit Spannung versorgt ist (auch dessen LED leuchtet grün) und der Treiber AVRISP mkii funktioniert, dann kann's losgehen. Das Programm AVR Studio wird gestartet und der Programmer wird ihm bekannt gemacht (vergl. Bild ). Es öffnet sich das Menü AVRISP mkii in ISP mode with No Device selected. Jetzt muss dem AVR Studio noch die Typbezeichnung des Chips, der zu programmieren (flashen) ist, mitgeteilt werden. Dazu wird der "Kartei-Reiter" Main geöffnet. Drei Einstellungen sind sehr wichtig: Im Teil Device and Signature Bytes steht zur Zeit noch No Device selected Im Teil Programming Mode and Target settings steht ISP mode und unter Settings...: steht ISP-Frequency: khz Bild : No Device selected Bild : Main - der erste "Karteireiter" Da im AVR-Projekt ausschließlich der ATmega88 zum Einsatz kommt, ist die Wahl des "Device" einfach zu treffen: Aus der langen Liste aller möglichen Chips wird der ATmega88 ausgesucht und eingestellt. Beim Programming Mode gibt es keine Alternative, mit dem eingesetzten Programmer ist nur der ISP mode möglich. Ein Klick auf das kleine Dreieck öffnet eine lange Liste von theoretisch zu programmierenden AVR-Mikrocontrollern. Theoretisch deshalb, weil auf dem Testboard nur die folgenden Mikrocontroller eingesetzt werden können (vergl. Abschnitt 3.3 Einsatz verschiedener AVR-Mikrocontroller im Teil 203). Seite 16 von 17

17 ATmega8 ATmega48 ATmega88 ATmega168 ATmega328 Bild : Device ATmega88 Bild : ISP-Frequenz max. 250 khz Nebenbei ganz wichtig: Man beachte die Kommentare in dem unteren Feld! Bei den (Target) Settings ist die Antwort nicht so einfach. Da bei einem neu eingesetzten ATmega88 die Taktrate (Arbeitsfrequenz) von Haus aus auf 1 MHz eingestellt ist und die ISP-Frequenz, d.h. die Frequenz mit der der Chip geflasht werden soll, nur maximal 25 % der Arbeitsfrequenz betragen darf, sollte man am Anfang keine höhere Frequenz als 250 khz einstellen! Der ATmega88 verfügt über zahlreiche Einstellmöglichkeiten, die über sog. Fuses festgelegt werden. Man nehme nur (!) die nachfolgenden Einstellungen vor: Bild : Karteikarte "Fuses" einstellen Boot Flash Section: BOOTSZ => Boot Flash size=1024 words Boot address=$0c00 Brown-out Detection: BODLEVEL => Brown-out detection at VCC=4,3 V External Clock: SUT_CKSEL => Ext. Crystal Osc. 8.0 MHz; Start-up time PWRDWN... Über den "Kartei-Reiter" Program kann nun ein assembliertes bzw. kompiliertes Programm in den Mikrocontroller geflasht werden - doch davon erst im Teil 205 bzw. Teil 206. Seite 17 von 17