Technische Universität Darmstadt

Transkript

1 Technische Universität Darmstadt Fachbereich Elektrotechnik und Informationstechnik Institut für Datentechnik Fachgebiet Rechnersysteme Prof. Dr.-Ing. Hans Eveking ETiT IV Praktikum Versuch MCC Versuchsbeschreibung Ansprechpartner M.Sc. Martin Schweikert Versuchsbeschreibung erstellt von cand.-wirtsch.-ing. Olaf Fischer

2 Gliederung Inhaltsverzeichnis...II Abbildungsverzeichnis... III Tabellenverzeichnis... IV 1 Einführung Atmel AVR AT90S1200 Mikrocontroller Assemblerprogrammierung Virtual Micro Lab Literaturverzeichnis Anhang A - Linksammlung I

3 Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis... III Tabellenverzeichnis... IV 1 Einführung Atmel AVR AT90S1200 Mikrocontroller Features im Überblick Beschreibung der Anschlusspins Architektur des Mikrocontrollers Speicherressourcen der AVR-Familie Die I/O-Register Das Status-Register SREG Die I/O-Ports des MCC AT90S Assemblerprogrammierung Aufgabenstellung Erstellen eines Logikablaufs Arbeiten mit einem Assemblerprogramm Aufgaben des Programmiergeräts Auszug aus dem Atmel AT90S1200 Befehlssatz Arithmetik und Logik Befehle Verzweigungsbefehle Datentransfer - Befehle Virtual Micro Lab Direktive im VMLAB Projekt STK500 Batch-Programmierung Literaturverzeichnis Anhang A - Linksammlung II

4 Abbildungsverzeichnis Abbildung 2-1: Pinbelegung eines AVR AT90S1200, 20poliges DIP Gehäuse...3 Abbildung 2-2: Blockschaltbild des verwendeten Mikrocontrollers....5 Abbildung 2-3: Adressraum des Datenspeichers....6 Abbildung 4-1: Test der STK500-Batchdatei Abbildung 4-2: Erfolgreiche STK500-Programmierung III

5 Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Primärfunktionen der Anschlusspins....4 Tabelle 2: Sekundärfunktionen der Anschlusspins....4 Tabelle 3: Verwendete Register des AT90S Tabelle 4: DDR und PORT Kombinationen....8 Tabelle 5: Symbolik von Flussdiagrammen...10 Tabelle 6: Verwendete Abkürzungen in der Befehlsübersicht...12 Tabelle 7: Arithmetik und Logik Befehle Tabelle 8: Verzweigungsbefehle...14 Tabelle 9: Datentransfer-Befehle Tabelle 10: Direktive der Projekt-Datei...16 Tabelle 11: Direktive der Programm-Datei...17 IV

6 Einführung 1 1 Einführung Der Mikrocontroller-Versuch wurde erstmals für das Sommersemester 2003 konzipiert. Ziel ist das Kennenlernen eines Mikrocontrollers und dessen Programmiersprache Assembler am Beispiel eines Atmel AVR AT90S1200. Diese Dokumentation für die Versuchsvorbereitung gliedert sich in folgende Abschnitte: Informationen zum verwendeten Mikrocontroller Erläuterung einiger Assemblerbefehle Einführung in die Entwicklungssoftware VMLAB Die konkrete Aufgabenstellung des Praktikumversuchs ist nicht Teil dieses Schriftstückes, um dessen Wiederverwertbarkeit für zukünftige Studenten zu gewährleisten. Folgende Arbeit beinhaltet keine wissenschaftliche Abhandlung über Assembler oder Mikrocontroller. Aus didaktischen Gründen sind Sachverhalte teilweise vereinfacht dargestellt oder wegen fehlender Notwendigkeit nicht berücksichtigt worden. Möchten Sie sich intensiver mit der Materie auseinander setzten, so stehen Ihnen im Anhang Literaturempfehlungen und Links zu Internetressourcen zur Verfügung.

7 Atmel AVR AT90S1200 Mikrocontroller 2 2 Atmel AVR AT90S1200 Mikrocontroller Bei Mikrocontrollern handelt es sich um Spezialprozessoren. Im Gegensatz zu Universalprozessoren sind diese speziell für Steuer- und Kontrollaufgaben konzipiert und für verschiedene Einsatzzwecke optimiert. Ein-Chip-Lösungen benötigen keine weiteren Bauteile um ihre Funktion wahrzunehmen. Alle notwendigen Komponenten inklusive internen RC-Oszillator sind im Baustein enthalten. In diesem Versuch lernen Sie den ATMEL Mikrocontroller AVR AT90S1200 näher kennen. Bei diesem Mitglied der AVR-Prozessor Familie handelt es sich um einen 8- bit Mikrocontroller mit RISC-Architektur (Reduced Instruktions Set Computer). Bei seiner Entwicklung wurde besonders auf die Belange von Hochsprachen Rücksicht genommen. Es gibt Hochsprachen-Compiler für die Programmiersprachen Pascal, Basic und C. Für das Verständnis über die Funktionsweise von Mikrocontrollern ist es hilfreich, dass die Programmierung innerhalb dieses Praktikums in Assembler erfolgt. 2.1 Features im Überblick Bevor auf nähere Details eingegangen wird, erfolgt zunächst eine Aufzählung von Eigenschaften des Mikrocontrollers: Bit breite Ein-Wort Befehle Ausführungszeit je Befehl meist nur einen Maschinenzyklus (250ns bei 4 MHz) Taktfrequenz bis zu 12 MHz 8-Bit breiter Datenbus 512 Worte interner Flash 64 Bytes EEPROM 32 General Purpose Register (GPR) 3-Level Hardware-Stack 8-Bit Timer/Counter mit programmierbarem 10-Bit Vorteiler

8 Atmel AVR AT90S1200 Mikrocontroller 3 Interner Analog - Komparator 15 bidirektionale I/O-Leitungen Watchdog-Timer mit eigenem RC - Oszillator Power Down und Idle Modus zur Leistungsreduzierung 2.2 Beschreibung der Anschlusspins In einem 20poligen Gehäuse sind neben den beiden I/O-Ports Anschlüsse für die Betriebsspannung und masse sowie einem Reset-Eingang und Anschlüsse zum Oszillatorverstärker untergebracht. Die Sekundärfunkionen einiger Pins sind in Klammern im nachfolgenden Bild angemerkt. Abbildung 2-1: Pinbelegung eines AVR AT90S1200, 20poliges DIP Gehäuse 1 Eine ausführlichere Erläuterung liefert nachfolgende Tabelle. Mit I (Input) werden Eingänge und mit O (Output) Ausgänge beschrieben. Kann ein Pin als Ein- und als Ausgang genutzt werden, so ist dies mit I/O gekennzeichnet. Symbol Typ Beschreibung VCC I Versorgungsspannung (2,7 6,0 Volt) GND I Stromversorgungsmasse Port B (PB7..PB0) I/O Port B ist ein 8-Bit bidirektionaler I/O-Port mit internen zuschaltbaren Pull-Up Widerständen 1 Quelle: Atmel, 2002A, S. 1.

9 Atmel AVR AT90S1200 Mikrocontroller 4 Port D (PD6..PD0) I/O Port D hat sieben bidirektionale I/O-Leitungen. Interne Pull - Up Widerstände sind vorhanden Reset I Reset - Eingang. Ein Lowpegel für mindesten 50 ns bewirkt einen Reset XTAL1 I Eingang des invertierenden Oszillatorverstärkers XTAL2 O Schwingkreisausgan Tabelle 1: Primärfunktionen der Anschlusspins. Die vorhandene Peripherie nutz die Anschlüsse mit einer Doppelbelegung: Symbol Pin Beschreibung INT0 PD2 Externer Interrupt 0 T0 PD4 Time 0 Eingang. Es können externe Ereignisse gezählt oder Impulsbreiten gemessen werden AIN0 / AIN1 PB0 / PB1 MOSI / MISO / SCK PB5 / PB6 / PB7 Tabelle 2: Sekundärfunktionen der Anschlusspins. Der interne Analog-Komparator vergleicht die an AIN0 und AIN1 anliegende Eingangsspannung. Ist die Spannung am Komparator Eingang AIN0 größer, dann wird der Komparator Ausgang ACO (Analaog Comparator Output) auf Eins gesetzt Diese Pins werden für die serielle Programmierung benötigt 2.3 Architektur des Mikrocontrollers Gemäß der Harvard-Architektur finden zwei getrennte Busse und Speicher für Befehle und Daten Anwendung. Für den Datentransfer steht ein 8-Bit breiter Bus zur Verfügung. Durch den 16-Bit breiten Befehlsbus ist es möglich, dass fast alle Befehle als Ein-Wort Befehle implementiert wurden. Wie aus untenstehender Abbildung ersichtlich, besteht der Controllerkern aus einer 8-Bit breiten ALU (Atithmetic Logic Unit), 32 Allzweckregistern (GPR, General Purpose Register) und dem Status-Register (SREG). Die ALU verfügt über Additions-, Subtraktions-, Bitschiebe- und Logikbefehle. Innerhalb eines Maschinenzykluses ist es möglich Operationen mit zwei Registern auszuführen und das Ergebnis in ein Register zurück zu schreiben.

10 Atmel AVR AT90S1200 Mikrocontroller 5 Abbildung 2-2: Blockschaltbild des verwendeten Mikrocontrollers Speicherressourcen der AVR-Familie Der 1 KByte große Programmspeicher ist als Flash ausgeführt und 16-Bit breit. Somit können 512 Worte aufgenommen werden. Der Zugriff auf den Programmspeicher erfolgt über eine zweistufige Pipeline. Während der Befehlsausführung wird der nächste Befehl aus dem Speicher geladen. Der Adressraum des Datenspeichers umfasst Speicherstellen und wird je nach Prozessortyp ausgenutzt. Die Adresse der Speicherzelle $ liegt unter der Adresse $0060, da die Register und die I/O-Speicherstellen in den Datenspeicheradress- 2 Quelle: Atmel, 2002A, S Zahlen werden innerhalb dieser Arbeit überwiegend in hexadezimaler Form angegeben. Ein führendes $-Zeichen verdeutlicht dies.

11 Atmel AVR AT90S1200 Mikrocontroller 6 raum gespiegelt sind. Diese können entweder direkt oder als normale Speicherstellen angesprochen werden. Der AT90S1200 verfügt über keinen eigenen Datenspeicher. Als SRAM Ersatz stehen im Praktikum somit nur die 32 Register zur Verfügung, die im Adressraum des Datenspeichers von $00 bis $1F liegen. Register 30 kann als 8-Bit Pointer für eine indirekte Adressierung genutzt werden. Ferner sei angemerkt, dass einige Befehle nur auf die obere Hälfte der Register angewendet werden können. Abbildung 2-3: Adressraum des Datenspeichers. Jeder AVR - Mikrocontroller besitzt ein EEPROM. In einem vom Programm- und Datenspeicher getrennten Adressraum erfolgt der Zugriff über spezielle Register im I/O-Adressraum.

12 Atmel AVR AT90S1200 Mikrocontroller Die I/O-Register Die AVR-Familie verfügt über 64 I/O-Register, die im I/O-Adressraum von $00 bis $3F liegen. Sie sind direkt oder als Datenspeicher im gespiegelten Datenspeicheradressraum $20 bis $55 ansprechbar. Je nach implementierter Peripherie des Mikrocontrollers werden diese I/O - Register für deren Konfigurations- oder Datentransferzwecken genutzt. Aus Gründen der Kompatibilität sollten reservierte Bits bei einem Schreibzugriff mit Null beschrieben werden. Auf ungenutzte I/O-Register sollte kein Schreibzugriff erfolgen. 4 Folgende Tabelle zeigt die verwendeten Register des AT90S1200. I/O- Adresse Name Funktion $3F SREG Status Register $3B GIMSK General Interrupt Mask Register $39 TIMSK Timer / Counter Interrupt Mask Register $38 TIFR Timer / Counter Interrupt Flag Register $35 MCUCR MCU general Control Register $33 TCCR0 Timer / Counter0 Control Register $32 TCNT0 Timer / Counter0 (8-Bit) $21 WDTCR Watchdog Timer Control Register $1E EEAR EEPROM Adress Register $1D EEDR EEPROM Data Register $1C EECR EEPROM Control Register $18 PORTB Data Register, Port B $17 DDRB Data Direction Register, Port B $16 PINB Input Pins, Port B $12 PORTD Data Register, Port D $11 DDRD Data Direction Register, Port D $10 PIND Input Pins, Port D $08 ASCR Analog Komparator Control und Status Register Tabelle 3: Verwendete Register des AT90S Vgl. Atmel, 2002B, S. 10.

13 Atmel AVR AT90S1200 Mikrocontroller 8 Jedes Register ist 8-Bit breit. Den verwendeten Bits sind teilweise Namen zugeordnet, um diese besser bezeichnen zu können. In diesem Zusammenhang spricht man von Flags Das Status-Register SREG Das SREG ist Bestandteil des Kontrollkerns eines Mikrocontrollers und gibt Auskunft über dessen Status. Das Zero Flag (Bit 1) ist gesetzt, wenn eine arithmetische oder logische Operation zum Wert Null geführt hat. Im Praktikum werten die beiden Verzweigungsbefehle BREQ und BRNE dieses Flag nach einem Vergleichsbefehl aus. 2.4 Die I/O-Ports des MCC AT90S1200 Der AT90S1200 verfügt über 15 I/O-Leitungen, die auf zwei Ports verteilt sind. Port B ist 8-Bit und Port D 7-Bit breit. Alle Leitungen sind bidirektional und können als Eingänge oder als Ausgänge genutzt werden. Mit dem Data Direction Register (DDR) kann für jede einzelne Leitung der Ports B und D festgelegt werden, ob sie als Ein- oder Ausgang fungieren soll. Für Eingänge lassen sich interne Pull-Up Widerstände zuschalten. Folgende Tabelle zeigt die Konfiguration im Überblick. Etwaige Eingaben stehen im Port Input Pin Address (PIN). Portausgaben werden über das Port Data Register (PORT) realisiert. DDRXn PORTXn I/O-Typ Pull-Up aktiv Bemerkung 0 0 Eingang Nein Eingang ist hochohmig 0 1 Eingang Ja Pull-Up aktiviert 1 0 Ausgang Nein Aktiv low am Ausgang 1 1 Ausgang Nein Aktiv high am Ausgang X: B oder D, ja nach Port n : Pinnummer 0 bis 7 Tabelle 4: DDR und PORT Kombinationen.

14 Atmel AVR AT90S1200 Mikrocontroller 9 Ist eine I/O-Leitung als Eingang konfiguriert und der Pull-Up aktiviert, so wird der Anschluss über den Widerstand mit der Versorgungsspannung verbunden. Ein externer Taster verbindet diesen beim Drücken mit Masse. Ein betätigter Taster führt folglich zu einer Null im PIN, ein unbetätigter zu einer Eins. Sofern alle sieben Leitungen des Ports D als Eingänge bestimmt sind, enthält das PIND bei fehlender Eingabe den Binärwert Das MSB 5 ist immer Null. Schreibt man eine Null auf einen Ausgang, wird der entsprechende Anschlusspin intern mit Masse verbunden. Eine angeschlossene LED beginnt zu leuchten. Um Schäden am Ausgangstreiber zu vermeiden sollte die Stromstärke 20 ma nicht übersteigen. 5 MSB ist die Abkürzung von Most significant Bit (Höchstwertiges Bit). Bezeichnet wird damit das Bit mit der höchsten Wertigkeit in der Binärdarstellung eines numerischen Wertes.

15 Assemblerprogrammierung 10 3 Assemblerprogrammierung Bei der Programmierung eines Mikrocontrollers haben sich folgende Schritte bewährt: Klärung der Aufgaben, die der MCC erfüllen muss. Aufstellen eines Logikablaufs. Darstellung des Ablaufs mit Mnemoniks. Umwandlung der Mnemoniks in Hexadezimalcode Übertragung der Hexadezimalwerte in den Programmspeicher. 3.1 Aufgabenstellung Im Rahmen des Praktikums erhalten Sie eine detaillierte Aufgabenstellung. Genaue Spezifikationen und Einschränkungen beschreiben Ihnen die zu lösende Aufgabe. 3.2 Erstellen eines Logikablaufs Flussdiagramm oder Statechart visualisieren den Programmablauf. Flussdiagramme verwenden eine sehr einfache Symbolik: Symbol Beschreibung Das Startsymbol stellt den Beginn des Programmcodes dar. Operationssymbol: In Textform wird ein Teilschritt des Programmablaufs beschrieben. Verzweigungssymbol: Der Text beschreibt das Verzweigungskriterium, nach dem der Programmablauf gesteuert werden soll. Das Ende-Symbol kommt bei MCC-Programmen kaum zur Anwendung, da sich diese meist in einer Endlosschleife befinden. Tabelle 5: Symbolik von Flussdiagrammen.

16 Assemblerprogrammierung Arbeiten mit einem Assemblerprogramm Jeder Befehl eines Mikrocontrollers besteht aus einer Folge von entsprechenden Nullen und Einsen. Wird dieser aus dem Programmspeicher geladen, veranlasst der Befehlsdecoder den Controller bestimmte Aktivitäten auszuführen. Hinter der Folge verbirgt sich der Befehl SEI, der dass globale Interrupt- Freigabe Flag setzt. Die Firma Intel führte bei der Entwicklung der MCS51- Mikrocontroller-Familie die MCS51-Mnemoniks 6 ein, so dass Entwickler sich nicht die Binärdarstellung der Befehle einprägen müssen. Ausgehend von einem Flussdiagramm werden die einzelnen Schritte mit Mnemoniks in ein Assemblerprogramm umgesetzt. Der Assembler übersetzt diese dann in binäre Maschinenbefehle, den Hexadezimalcode. In diesem Zusammenhang spricht man von Assemblieren. 3.4 Aufgaben des Programmiergeräts Im Praktikum wird das STK 500 Entwicklungsboard von Atmel verwendet. Der Flash-Speicher des AT90S1200 kann im eingebauten Zustand (In-Circuit) programmiert werden. Es kommt ein kommandozeilenbasiertes Verfahren zur Anwendung, um etwaige Fehlbedienungen der Programmiersoftware zu vermeiden. Näheres ist im Kapitel der VMLAB Anwendung beschrieben. 3.5 Auszug aus dem Atmel AT90S1200 Befehlssatz Zur Vereinfachung des Einstiegs in die Assemblerprogrammierung sind nachfolgend einige Befehle näher beschrieben. Einige sind nur auf die Register R16 bis R31 anwendbar und mit einem (*) markiert. 6 Mnemonik bezeichnet die Kunst, das Gedächtnis durch entsprechende Hilfsmittel zu unterstützen. Im vorliegenden Fall sind dies kurze Buchstabenkombinationen, die sich leicht aus den Befehlen ableiten lassen. Erhöhen heißt im Englischen to increment. Die korrespondierende Mnemonik zur Erhöhung eines Registerwerts um Eins ist INC.

17 Assemblerprogrammierung 12 Zunächst eine Übersicht der Abkürzungen: Symbol Beschreibung (*) Befehl nur auf Register R16 bis R31 zulässig K Zahlenwert zwischen 0 und P Port des MCC Rd Register-Bezeichnung. Wert zwischen R0 bis R31 Z Z-Pointer/Register bzw. Register R30 Ziel Sprungmarke/Label im Assemblercode Tabelle 6: Verwendete Abkürzungen in der Befehlsübersicht. 7 In Assembler ist es möglich Zahlenwerte in unterschiedlichen Zahlensystemen darzustellen. Die Zahl fünf kann als Dezimalzahl 5 oder in hexadezimaler Form als $05, $5 und 0x05 angegeben werden. Die Binärdarstellung erfolgt mit 0b

18 Assemblerprogrammierung Arithmetik und Logik Befehle CLR Rd INC Rd Lösche Register Rd Funktion: Rd $00 Beschreibung: Der Wert $00 wird in das Register Rd geladen clr r22 ; Register 22 ist nun mit $00 geladen Inkrementiere Register Rd Funktion: Rd Rd + 1 Beschreibung: Der Inhalt des Registers Rd wird um Eins erhöht. clr r22 ; Register 22 := 0 inc r22 ; Register 22 ist nun 1 SER Rd Setze Register Rd (*) Funktion: Rd $FF Beschreibung: Der Wert $FF wird in das Register Rd geladen ser r22 ; Register 22 ist nun mit $FF geladen DEC Rd Dekrementiere Register Rd Funktion: Rd Rd - 1 Beschreibung: Der Inhalt des Registers Rd wird um Eins vermindert. ser r22 ; Register 22 := 255 dec r22 ; Register 22 ist nun 254 ADD Rd,Rs Addiere Register Rd und Rs Funktion: Rd Rd + Rs Beschreibung: Der Inhalt der Register Rd und Rs wird addiert und das Ergebnis dieser Addition wird in Register Rd geschrieben. add r22, r20 ; Register 22 := Register 22 + Register 20 Tabelle 7: Arithmetik und Logik Befehle.

19 Assemblerprogrammierung Verzweigungsbefehle RJMP Ziel CPI Rd, K CP Rd, Rd Unbedingter Sprung zum Label Ziel Beschreibung: Der Programmablauf wird an die Stelle verzweigt, welche durch das Label Ziel im Quellcode beschrieben wird. Init: rjmp hier ; Sprungbefehl zum Label hier. ; Beliebiger Quellcode hier:. ; Sprungziel Vergleiche Register Rd mit Zahlenwert K (*) Vergleiche Register Rd mit Register Rd Beschreibung: Vergleicht den Registerinhalt Rd mit dem Zahlenwert K, bzw. die beiden angegebenen Register. Bei Gleichheit wird das Zero-Flag gesetzt. clr r22 ; Register 22 := 0 inc r22 ; Register 22 ist nun 1 cpi r22, 2 ; Register 22 = 2? BREQ Ziel Verzweige bei gesetztem Zero-Flag zum Label Ziel Beschreibung: Überprüft das Ergebnis von einem vorherigen Vergleichsbefehl und verzweigt den Programmfluss bei etwaiger Gleichheit. Init: clr r22 ; Register 22 := 0 inc r22 ; Register 22 ist nun 1 cpi r22, 1 ; Register 22 = 1? breq hier ; Verzweigungsbefehl zum Label hier. ; beliebiger Code hier:. ; Sprungziel BRNE Ziel Verzweige bei ungesetztem Zero-Flag zum Label Ziel Beschreibung: Überprüft das Ergebnis von einem vorherigen Vergleichsbefehl und verzweigt den Programmfluss bei etwaiger Ungleichheit. Init: clr r22 ; Register 22 := 0 hier: inc r22 ; Register 22 := Register cpi r22, 2 ; Register 22 = 2? brne hier ; Verzweigungsbefehl zum Label hier. ; beliebiger Code Tabelle 8: Verzweigungsbefehle.

20 Assemblerprogrammierung Datentransfer - Befehle LDI Rd, K Lade Register Rd mit dem Zahlenwert K (*) Funktion: Rd K Beschreibung: Der Zahlenwert K wird in das Register Rd geladen. ldi r22, 128 ; Register 22 enthält nun den Wert 128 LD Rd, Z Lade Register Rd indirekt über den Z - Pointer Beschreibung: Register 30 bildet einen 8-Bit Zeiger auf eine Speicherzelle. Dieser Befehlt lädt in das Register Rd den Wert der Speicherzelle, der durch den Z-Pointer adressiert wird. ldi r30, $10 ; Register 30 := $10 ld r22,z ; Register 22 = Inhalt der Speicherzelle ($0010) IN Rd, P Lade Register Rd mit dem Port-Register P aus dem I/O-Adressraum Beschreibung: Lädt das angegebene Register Rd mit dem Inhalt eines Port - Registers aus dem I/O-Adressraum. Für den Versuch ist die Adresse $10 relevant, die auch mit PIND angesprochen werden kann. in r22, pind ; Lädt Register 22 mit Eingabe von Port D OUT P, Rd Lade Port-Register P aus dem I/O-Adressraum mit Register Rd Beschreibung: In das Port-Register P wird der Inhalt aus dem Register Rd geschrieben. Für den Versuch ist die Adresse $18 relevant, die auch mit PORTB angesprochen werden kann. out portb, r22 ; Register 22 wird auf Port B ausgegeben. Tabelle 9: Datentransfer-Befehle.

21 Virtual Micro Lab 16 4 Virtual Micro Lab Beim Virtual Micro Lab handelt es sich um einen kombinierten Hard- und Software Simulator. Virtuelle Schaltungen können mit einer Syntax beschrieben werden, die an Spice angelehnt ist. Die Anwendung kann verschiedene Atmel Mikrocontroller simulieren, so dass ein Programmcode vor seiner Übertragung auf einen Controller getestet und perfektioniert werden kann. Nachfolgend einige ausgewählte Details: Interaktive Elemente wie Taster, LED oder LCD Modul Virtuelles Oszilloskop Realistische Simulation von Interrupt - Handling und Stromsparmodi. Unterstützung des GNU C Compilers Zum Erlernen des Programms steht Ihnen ein Flash-Tutorial 8 zur Verfügung, indem Ihnen die Anwendung näher gebracht wird. 4.1 Direktive im VMLAB Projekt Jedes Projekt besteht aus einer Projekt-Datei und einer Programm-Datei. Innerhalb der Projekt-Datei wird mit Direktiven das Grundverhalten des Simulators festgelegt: Direktive Beschreibung.STORE Speicherzeit des Oszilloskopes. Wert zwischen 50 und 2000 msec.power Legt die Spannung der logischen Pegel 0 und 1 fest..micro Typ des zu simulierenden Mikrocontrollers..TRACE Aktiviert die instruction execution history..target Legt den Dateinamen für den Hexadezimalcode fest..clock Bestimmt die Taktfrequenz des simulierten Controllers..PLOT Legt Signale fest, die auf dem Oszilloskop sichtbar sein sollen..stats Aktiviert den Datenrekorder..PROGRAM Dateiname des Programmcodes. Tabelle 10: Direktive der Projekt-Datei. 8 Vgl.

22 Virtual Micro Lab 17 Weiterführende Informationen befinden sich im Menüpunkt [Help] [Contents] [Directive list] der Anwendung. Die verwendete virtuelle Schaltung in der Beispieldatei PRAKTIKUM.PRJ führt zum Leuchten der LED, entspricht jedoch nicht ihrem realen Pendant. D0 VDD PB0 verbindet die Diode D0 des Kontroll-Panels mit der Versorgungsspannung und der Portleitung PB0. Es fehlt ein Widerstand zur Strombegrenzung: D0 VDD NODE1 R1 NODE1 PB0 1K Mit der Zeile.PLOT V(PB0) kann der Spannungsverlauf am Pin auf dem Oszilloskop sichtbar gemacht werden. Direktiven im Programmcode führen beim Assemblieren nicht zu ausführbarem Code sondern beeinflussen die Funktionsweise des Assemblers. Folgende Direktiven finden Anwendung: Direktive Beschreibung.INCLUDE Bindet eine Datei ein, in der Aliasnamen für Register, Flags und Bits definiert sind..dev Definiert eigene Variablen und weist ihnen ein Register zu. Tabelle 11: Direktive der Programm-Datei. In beiden Fällen können die Namen im Quellcode verwendet werden. Deren Verwendung wird dringend empfohlen, da der Quellcode verständlicher wird. Verändert sich im Laufe der Entwicklung die Belegung eines Registers, so muss diese Veränderung nur innerhalb der Definition vorgenommen werden. 4.2 STK500 Batch-Programmierung Das STK500 Entwicklungsboard wird mit dem AVR Studio ausgeliefert. Die Programmierfunktion ist sehr umfangreich. Es ist möglich Optionen zu verwenden, die ein erneutes Programmieren des Mikrocontrollers verhindern und ihn folglich für das Praktikum unbrauchbar machen. Um Fehler dieser Art zu vermeiden, erfolgt die Programmierung über die Kommandozeile mit einer Batchdatei. Im Menüpunkt [Tools] befindet sich ein Eintrag zum Öffnen eines MSDOS Fensters. Dieses wird nach Auswahl im Verzeichnis Ihres aktuellen Projektes geöffnet.

23 Virtual Micro Lab 18 Öffnen Sie ein Fenster und geben Sie nun stk500 hallowelt gefolgt von einem Return ein. Folgende Meldung sollte erscheinen: Abbildung 4-1: Test der STK500-Batchdatei. In Ihrer Projekt-Datei haben Sie den Namen der Hex-Datei angeben. Geben Sie diesen als Parameter für den Befehl stk500 ein. Eine erfolgreiche Programmierung sieht folgendermaßen aus: Abbildung 4-2: Erfolgreiche STK500-Programmierung. Geben Sie im DOS-Fenster den Befehl exit ein, um das Fenster zu schließen. Kommt es zu einer Fehlermeldung, kontrollieren Sie ob das Entwicklungsboard angeschaltet und ob das Kabel verbunden ist.

24 Literaturverzeichnis 19 5 Literaturverzeichnis ATMEL CORPORATION: (2000) ATMEL, AVR STK500 User Guide. Online in Internet: URL: [PDF- Datei]. ATMEL CORPORATION: (2002A) ATMEL, 8-bit AVR Instruction Set. Online in Internet: URL: [PDF- Datei]. ATMEL CORPORATION: (2002B) ATMEL, 8-bit AVR Microcontroller with 1K Byte of In-System Programmable Flash, AT90S1200. Online in Internet: URL: [PDF- Datei]. MOY, MELISSA UND DAVID B. STEWART: (PRELLEN) An Engineering Approach to Determinig Sampling Rates for Switches and Sensors in Real-Time Systems. Online in Internet: URL: [PDF- Datei]. ROTH, ANDREAS: (2002) Das Microcontroller Kochbuch MCS51, 6., völlig überarbeitete und erweiterte Auflage, Bonn, 2002 VOLPE, SAFINAZ UND FRANCESCO P. VOLPE: (2001) AVR-Mikrocontroller-Praxis, 2.Auflage, Aachen, 2001

25 Anhang A - Linksammlung 20 Anhang A - Linksammlung Herstellerseite der Software VMLAB. Eine auf 21-Tage begrenzte Demoversion ist downloadbar. Herstellerseite des Atmel AVR AT90S1200 Mikrocontrollers. Viele Informationen und Daten zu den Mikrocontrollern werden bereitgestellt. Gutes und sehr ausführliches Assembler - Tutorial für AT90Sxxxx AVR - Einchip - Prozessoren. Diese Seite ist für absolute MCC - Neulinge gedacht. Mit einem AT89C2051 wird in die Materie eingeführt. Deutschsprachige Seite über Mikrocontroller und deren Programmierung. Ein gutes Tutorial für das AVR - Studio und ein Forum runden diese Seite ab. Diese Seite widmet sich ganz der Programmierung der Atmel Controller in Basic. Ein Link zu einem Basic-Compiler für bis zu 2 KByte Quellcode ist dort verfügbar.