Меня часто спрашивают: «Чем отличается микроконтроллер от ПЛИС?» Ну что тут можно ответить? Это как бы разные вещи. Микропроцессор последовательно выполняет команды, описанные в его программе. Работа ПЛИС в конечном счете определяется принципиальной электрической схемой, реализованной внутри чипа.
Архитектура микроконтроллера, то есть тип процессора, количество портов ввода вывода, интерфейсы, определяется производителем. Микросхема микроконтроллера изготовлена на заводе и изменить ее нельзя. Можно только написать программу, которую он будет исполнять. ПЛИС — это свобода для творчества.
Архитектура реализуемого устройства может быть почти любая, лишь бы поместилась вся логика в чип. В ПЛИС можно, например, попробовать реализовать даже и микроконтроллер! Попробуем?
Один из самых распространенных микроконтроллеров — это 8-ми разрядные RISС процессоры семейства AVR компании Atmel. В этой статье я расскажу как реализовать «почти» совместимый с AVR микроконтроллер внутри нашей ПЛИС на плате Марсоход.
Как просто научиться программировать микроконтроллеры PIC и AVR / Бегущие огни за 8 минут!
Прежде, чем начинать делать свою реализацию микроконтроллера, конечно, следует изучить внутренности контроллера AVR. Нужно как минимум знать систему команд микропроцессора AVR. На нашем сайте можно скачать его описание:
Система команд микроконтроллера AVR ( 703303 bytes )
Как создать программу для микроконтроллера
Написание макросов в ассемблере
12.02.2011 3 Mins Read
При освоении языка программирования, Ассемблер, в описании инструментов этого языка, упоминается такой элемент, как — Макрос. Зачем он нужен и какая от него польза? Чтобы реально это понять, вероятно, лучше это показать на конкретном примере, конкретной программы.
Работа с энергонезависимой памятью EEPROM
Кроме FLASH-памяти программ и оперативной памяти RAM в микроконтроллере есть другой вид памяти — EEPROM.…
Первый проект для микроконтроллера AVR в CodeVisionAVR
Среда CodeVisionAVR является, пожалуй, самой ходовой средой для программирования микроконтроллеров AVR, т.к. заточена именно под…
CodeVision AVR. Вывод информации на ЖКИ. Использование библиотечных функций.
Индикаторы ЖКИ являются неотъемлемой частью радиоэлектронной аппаратуры для вывода различной информации. В этой статье поговорим…
Основы языка Си для микроконтроллеров
В данной статье рассматриваются азы программирования микроконтроллеров на Си. Язык программирования Си — высокоуровневый язык,…
Создание своей библиотеки *.lib — *.h для использования в программе на Си
Речь пойдет о том, как создать связку файлом *.lib — *.h для использования в основной…
Схема программатора STK200/300
В настоящее время микроконтроллеры AVR фирмы ATMEL получили весьма широкое распространение. Это обусловлено небольшой стоимостью,…
Регистры и порты микроконтроллера AVR
Одним из самых важных аспектов программирования микроконтроллеров является работа с регистрами и портами. У микроконтроллеров…
Основные ассемблерные команды микроконтроллеров AVR
Для изучения азов программирования микроконтроллеров AVR на ассемблере AVR Studio необходимо понимать значения ассемблерных мнемоник.…
Пример работы USART и SPI на C WinAVR
Самое простое устройство на микроконтроллере
До сих пор я выдавал вам общие сведения о микроконтроллерах, отрывки из документации, иногда немного говорил о программировании. Но ещё ни разу не приводил примеров устройств на микроконтроллерах. А ведь именно в этом весь смысл обучения — в создании собственных устройств.
Так что с этой статьи я начинаю исправлять положение дел, и буду рассказывать именно о создании устройств с примерами схем, программ и т.п. Рассказы будут для начинающих. Как всегда буду стараться, чтобы понятно было даже людям, далёким от электроники и программирования. И первый пример будет настолько простым, насколько это вообще возможно…
Пример устройства на микроконтроллере
Итак, наше первое устройство на микроконтроллере будет не простым, а очень простым. И хотя сделать какой-то полезный прибор с наипростейшей схемой и наипростейшей программой крайне сложно, я всё-таки постараюсь. Конечно, эта полезность будет весьма сомнительной, но всё-таки применить это устройство можно будет не только для обучения, но и на практике (конечно, скорее как игрушку, но всё же).
Для опытов возьмём один из самых дешёвых микроконтроллеров — ATtiny13A, о котором я уже немало поведал на этом сайте.
Самая простая схема на микроконтроллере
Наше первое устройство, можно сказать, почти не будет делать ничего полезного. Но зато оно очень простое и новичкам будет проще разобраться как со схемотехникой, так и с программой микроконтроллера.
Итак, наше устройство — это простейшая сигнализация. Если вход микроконтроллера замкнут, то на выходе ноль. Если вход разомкнуть, то на выходе, к которому подключен светодиод, появится сигнал. Светодиод включится, и это будет означать, что сигнализация сработала.
Конечно, это всё достаточно примитивно. Однако в давние времена, когда я занимался (в том числе) и обслуживанием систем сигнализации, мы использовали такие самодельные “датчики”. Например, обматывали решётку на окне тонким проводом и подключали его в шлейф прибора сигнализации. Если злодей выдернет решётку — провод порвётся и сигнализация сработает.
Ну а теперь к схеме.
Микроконтроллер ATtiny13A по умолчанию использует внутренний генератор на 9,6 МГц (это следует из документации, и я писал об этом здесь). И если нас такое решение устраивает (а нас оно устраивает), то это означает, что никаких внешних цепей для задания тактовой частоты нам не потребуется.
Микроконтроллер ATtiny13A выпускается в нескольких корпусах. Будем считать, что у нас корпус 8PDIP/SOIC (подробнее об этом здесь). Тогда схема будет такой:
Наверно вы знаете, что у этих МК есть встроенные подтягивающие резисторы. Но эти резисторы очень маломощные и могут перегореть, если их использовать с нагрузкой. Поэтому последовательно со светодиодом лучше ставить внешний резистор.
На схеме SA1 может быть либо охранным датчиком, либо просто тонким проводом, обмотанным, например, вокруг какого-то охраняемого предмета. При обрыве провода (или размыкании контакта) сигнализация “срабатывает” и светодиод загорается.
Конечно, это слишком несовершенная система. Но мы же только учимся. И в начале пути создания устройств на микроконтроллерах это лучшее решение, потому что оно самое простое.
Простая программа микроконтроллера
Ну а теперь можно перейти к программированию. Я буду использовать ассемблер и среду разработки AVRStudio 4. Почему я использую именно эту среду, хотя есть более новые версии, я рассказал здесь.
Итак, пройдём путь от создания проекта до написания программы.
Запускаем среду разработки AVRStudio 4 и видим окно:
Нажимаем кнопку NEW PROJECT. Откроется окно:
Здесь можно выбрать вид проекта — на ассемблере или на Си, задать имя проекта и выбрать каталог для файлов проекта.
ВНИМАНИЕ!
В пути к файлу не должно быть русских букв. То есть если вы сохраните проект в папку МОИ_ПРОГРАММЫ , то программа не скомпилируется, так как AVR Studio 4 может не понять путь с русскими буквами.