Florian Schäffer AVR. Hardware und C-Rrogrammierung in der Praxis. Elektor-Verlag, Aachen

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1 Florian Schäffer AVR Hardware und C-Rrogrammierung in der Praxis Elektor-Verlag, Aachen

2 Vorwort 1. Einführung in die Mikrocontrollertechnik Einsatzgebiete für MikroController Was ist ein MikroController? Mikrocontroller-Speicher RISC-Architektur Der passende Mikrocontroller-Typ Funktionsumfang Befehlssatz Geschwindigkeit ^ Funktionsumfang integrierter Hardware Preis und Beschaffbarkeit Bauform Speichergröße Qualität der Dokumentation Akzeptanz bei anderen Nutzern Verfügbarkeit an Entwicklungstools Entscheidungshilfe Atmel AVR Die Entwicklungsumgebung Spannungsversorgung Standard-Spannungsversorgung Spannungsversorgung im Fahrzeug Brownout-Erkennung Programmieradapter ISP-Anschluss! Low-Cost Programmieradapter STK200-kompatibler Programmieradapter Serieller Programmieradapter C-Compiler WinAVR WinAVR Installieren Der Editor Programmers Notepad 38

3 2.4 Programmiersoftware PonyProg yaap avrdude AVR8 Burn-O-Mat Brennen und Debugging per JTAG JTAG Interface AVR Studio JTAG Interface programmieren JTAG Testprojekt Erste Schritte mit dem yc juc Minimalistisch Exkurs: Abblockkondensator Exkurs: Taktgenerator Das erste Programm compilieren Exkurs: Compiler und makefile Den MikroController programmieren v yaap AVR8 Burn-O-Mat avrdude aus dem Editor heraus aufrufen Konfiguration des AVRs mittels Fuse Bits und Security Bits Die wichtigsten Fuse Bits, Der Fuse Bit Notfallplan " Mit Lock Bits den Prozessorinhalt schützen Das Mini-Mega-Board Aufbau des Mini-Mega-Board Einfach und vielseitig Alles an Bord In System Programming Standard Fuse Bits Lesbarkeit und Anpassung des Codes erhöhen I/O Grundlagen 92 4

4 5.1 Standardbibliotheken kennen lernen und LEDs ansteuern LEDs am MikroController anschließen Register-Konstanten aus der I/O Standardbibliothek Ein (zweiter) Blick auf die AVRLibc Die Programmausführung verzögern Ganzzahlige (Integer) Datentypen Bitmanipulation und Datenausgabe Segmentanzeigen und alphanumerische LEDs Gemeinsame Anode oder Kathode Segmentanziege ansteuern Alphanumerische LEDs Größere Lasten betreiben 112 r Der Transistor für kleine Lasten Power MOSFETs für hohe Belastungen Alt, aber noch immer praktisch: Relais Galvanische Trennung mit Optokopplern Signaleingänge Pull-Upoder Pull-Down Eingangsstatus im Programm abfragen Tasten entprellen Ressourcenschonung mit Multiplexbetrieb Segmentdisplay multiplexen Zahlenzerlegung Multiplexen mit Timer Exkurs Schieberegister x7 Matrix mit Schieberegister Textausgabe auf der Punktmatrix... ' Flüssigkristalldisplays HD44780-kompatibel LCDs elektrisch anschließen ' Speicherabbild Befehlsatz HD

5 6.2 LC Displaybetrieb Initialisierung 4-Bit Modus Displaykonfiguration Ausgabe von Zeichen Zahlen ausgeben Eigene Zeichen definieren Zeichendefinition Extra große Zahlen Serielle Datenübertragung RS232 Schnittstelle Register zur Konfiguration des USART Software UART Daten senden und empfangen Hände schütteln für eine bessere Verständigung Analoge Ein- und Ausgabe Auflösung und Eingangsbeschaltung des ADC Spannungsteiler Wertberechnung Referenzspannung A/D-Wandlung durchführen Konfiguration des ADC Tipps für die Praxis Temperaturmessung Zufallszahlengenerator Digital-Analog-Wandler Digitaler Funktionsgenerator...' Programmablaufsteuerung mit Interrupts Quellen für Interrupts Interruptbehandlung Interrupts aktivieren Externe Unterbrechungsanforderungen verarbeiten Exkurs: volatile 174

6 9.2.2 Atomare Datenzugriffe Ein Wachhund gegen Programmfehler Den Watchdog nutzen Timer/Counter Arbeitsweise eines Timers Bitbreite und Interrupt des Timers Taktquellen und Vorteiler Die Timer des ATmega Überlauf mit 8-Bit Timer Timer 0 mit Voreinstellung Timer 0 mit Vergleichswert Der CTC-Mbdus des Timer Timer 0 als Signalgenerator Externe Impulse mit Timer 0 zählen Kurz vorgestellt: 8-Bit Timer Stoppuhr mit dem 16-Bit Timer Pulsweitenmodulation PWM per Software Fast PWM mit Timer Timer 1: Fast PWM mit beliebiger Frequenz Speicherzugriffe Zugriff auf den Programmspeicher (Flash) String-Array im Flash ablegen Zugriff aufs EEPROM EEPROM Abbilddatei Für Fließkommazahlen auf Speicherbereiche zugreifen Serieller Datenbus I2C (TWI) und SPI Two-Wire Interface (TWI) I2C Funktionsprinzip des I2C-BUS 208! Adressierung der Slaves 209 i I I2C Busprotokoll 209 : 12.2 EEPROM per TWI ansteuern 210

7 Standard Speichertyp 24Cxx TWI am Mini-Mega-Board Das Serial Peripheral Interface (SPI) SPI zwischen ATmega 16 und ATmega Beispielprojekte Funkuhr mit DCF77 Signal Aufbau des Zeitsignals Signalform des Zeitsignals Empfangsmodul Beispielapplikation Global Positioning System GPS Empfänger GPS Empfänger anschließen NMEA Daten auswerten PC Tastatur als Eingabegerät Protokoll der Tastatur Tastatur Beispielanwendung Datenübermittlung und Fernwirken per Handy Kostenlos Schalten Datenverbindung zum Mobiltelefon GSM AT-Kommandos Kurznachrichten per PDU absetzen 237 Stichwortverzeichnis 241 8