Разработка программной и аппаратной поддержки к методическим указаниям "Программирование микроконтро...
Диссертация - Компьютеры, программирование
Другие диссертации по предмету Компьютеры, программирование
Министерство ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Воронежский Государственный Университет
Физический факультет
№______________________
кафедральной регистрации“К ЗАЩИТЕ ДОПУЩЕНА”
Зав. кафедрой физики полупроводников
и микроэлектроники
проф. __________ Петров Б.К.
“____”__________2002 г.
УДК.681.3КОРОБКОВ Георгий Николаевич
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОЙ И АППАРАТНОЙ
ПОДДЕРЖКИ К МЕТОДИЧЕСКИМ УКАЗАНИЯМ
ПРОГРАММИРОВАНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ
Магистерская диссертация по направлению Физика
Научный руководитель
доц. ___________ Клюкин В.И.
ВОРОНЕЖ 2002
РЕФЕРАТ
УДК. 681.3КОРОБКОВ Георгий Николаевич
РАЗРАБОТКА ПРОГРАММНОЙ И АППАРАТНОЙ ПОДДЕРЖКИ К МЕТОДИЧЕСКИМ УКАЗАНИЯМ ПРОГРАММИРОВАНИЕ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ. Магистерская диссертация по направлению Физика, Воронеж, ВГУ, 2002. 93 с., илл. 45, табл. 4, прилож. 5, библ. 21 назв.
В настоящее время микроконтроллеры принимают все большее распространение. Однако, информации по вопросам обучения программированию микроконтроллеров в соединении с внешними исполнительными бывает не достаточно.
В работе рассмотрены архитектура, аппаратные и программные средства распространенных и недорогих микроконтроллеров фирмы ATMEL серии AVR типа AT90S1200, AT90S2313, AT90S4414 и AT90S8515. Анализ методики программирования в интегрированной среде разработке позволил объединить практические рекомендации с некоторыми особенностями обучения программирования микроконтроллеров. На основании этого предложен алгоритм обучения.
Предложен макет программатора, который позволяет, как программировать, так и обучать этому процессу. Приведен набор типовых задач которые могут быть реализованы на вспомогательных платах внешних устройств, подключаемых к программатору через соответствующие порты.
Так же приведены решения четырех типовых задач по работе с памятью, индикацией, устройство кодовый замок и устройство измерителя частоты звукового диапазона. В приложениях приведены тексты программ и справочные данные на рассмотренные AVR микроконтроллеры.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ4
1. ОСНОВЫ АРХИТЕКТУРЫ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ6
1.1. ОСНОВНЫЕ ТИПЫ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ И ИХ АРХИТЕКТУРА6
1.2. Аппаратные средства10
1.2.1. Запуск микроконтроллера10
1.2.2. Тактирование и командные циклы10
1.2.3. Программный счетчик и АЛУ11
1.2.4. Подпрограммы и функции13
1.2.5. Ввод/вывод данных17
1.3. Инструментальные и программные средства разработки и отладки20
1.4. Основные типы интерфейсов МК.27
1.4.1. Подключение переключателей и подавление звона контактов.27
1.4.2. Световая индикация.28
1.4.3. Ввод с матричной клавиатуры.30
2. ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ И ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ ФИРМЫ ATMEL СЕМЕЙСТВА AVR32
2.1. Архитектура микропроцессорного ядра AVR-микроконтроллеров32
2.2. Аппаратные средства AVR.41
2.3. Система команд микроконтроллера AVR49
3. ПРОГРАММНОЕ И ИНСТРУМЕНТАЛЬНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ПРОЦЕССА ПРОГРАММИРОВАНИЯ МИКРОКОНТРОЛЛЕРОВ56
3.1. Написание и отладка программного кода с помощью AVR Studio56
3.1.1. Обзор AVR Studio57
3.1.2. Создание нового проекта58
3.1.3. Исполнение программного кода62
3.2. Анализ методики реализации разработки программного обеспечения69
3.2.1. Классификация вариантов заданий69
3.2.2. Рассмотрение типовых примеров73
3.3. Описание макета программатора.77
ЗАКЛЮЧЕНИЕ80
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ81
ПРИЛОЖЕНИЕ 1 Инструкции процессоров AVR.83
ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Таблица регистров микроконтроллера AT90S120088
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Программа для измерителя звуковой частоты89
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Программа для устройства кодовый замок91
ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Основные характеристики
микроконтроллеров AVR93
ВВЕДЕНИЕ
Можно считать что микроконтроллер (МК) это компьютер, разместившийся в одной микросхеме. Отсюда и его основные привлекательные качества: малые габариты; высокие производительность, надежность и способность быть адаптированным для выполнения самых различных задач.
Микроконтроллер помимо центрального процессора (ЦП) содержит память и многочисленные устройства ввода/вывода: аналого-цифровые преобразователи, последовательные и параллельные каналы передачи информации, таймеры реального времени, широтно-импульсные модуляторы (ШИМ), генераторы программируемых импульсов и т.д. Его основное назначение использование в системах автоматического управления, встроенных в самые различные устройства: кредитные карточки, фотоаппараты, сотовые телефоны, музыкальные центры, телевизоры, видеомагнитофоны и видеокамеры, стиральные машины, микроволновые печи, системы охранной сигнализации, системы зажигания бензиновых двигателей, электроприводы локомотивов, ядерные реакторы и многое, многое другое. Встраиваемые системы управления стали настолько массовым явлением, что фактически сформировалась новая отрасль экономики, получившая название Embedded Systems (встраиваемые системы).
Достаточно широкое распространение имеют МК фирмы ATMEL, функциональные возможности которых охватывают все перечисленные задачи [1,2].
Применение МК можно