Авр на ардуино. Программирование микроконтроллеров AVR и Arduino: от основ к продвинутым техникам

Что такое микроконтроллеры AVR и Arduino. Как они связаны между собой. Какие преимущества дает использование Arduino для начинающих разработчиков. Как перейти от Arduino к программированию AVR напрямую. Какие инструменты нужны для разработки.

Содержание

Микроконтроллеры AVR: основа платформы Arduino

Микроконтроллеры AVR, разработанные компанией Atmel (ныне часть Microchip Technology), лежат в основе популярной платформы Arduino. Это 8-битные микроконтроллеры с RISC-архитектурой, обладающие рядом преимуществ:

Низкое энергопотребление
Высокая производительность
Большой выбор периферийных модулей
Доступная цена

Наиболее распространенные модели AVR, используемые в Arduino — ATmega328P (Arduino Uno), ATmega2560 (Arduino Mega), ATmega32U4 (Arduino Leonardo). Эти микроконтроллеры обеспечивают аппаратную основу для создания проектов на Arduino.

Arduino: платформа для быстрого прототипирования

Arduino представляет собой экосистему, включающую в себя аппаратные платы и программное обеспечение с открытым исходным кодом. Ключевые компоненты платформы Arduino:

Платы Arduino на базе микроконтроллеров AVR
Среда разработки Arduino IDE
Язык программирования Arduino (основан на C++)
Библиотеки для работы с различными компонентами

В чем преимущества использования Arduino для новичков? Arduino упрощает процесс разработки электронных устройств, абстрагируя многие низкоуровневые детали. Это позволяет быстро создавать прототипы и реализовывать свои идеи даже без глубоких знаний электроники.

От Arduino к «голому» AVR: зачем делать этот шаг?

Хотя Arduino отлично подходит для обучения и быстрого прототипирования, в некоторых случаях имеет смысл перейти к программированию AVR напрямую:

Для оптимизации производительности и энергопотребления
Чтобы использовать все возможности микроконтроллера

Для создания коммерческих продуктов (экономия на стоимости плат)
Для углубленного изучения работы микроконтроллеров

Прямое программирование AVR дает больше контроля над устройством, но требует более глубоких знаний архитектуры микроконтроллера и языков программирования.

Инструменты для разработки под AVR

Для программирования микроконтроллеров AVR без использования Arduino потребуются следующие инструменты:

Интегрированная среда разработки (например, Atmel Studio, Eclipse с плагином AVR)
Компилятор AVR-GCC
Программатор для загрузки прошивки в микроконтроллер
Отладчик (например, JTAG ICE)

Эти инструменты позволяют создавать более эффективный и оптимизированный код, но требуют больше времени на освоение по сравнению с Arduino IDE.

Язык ассемблера для AVR: когда он необходим?

Программирование на ассемблере дает максимальный контроль над микроконтроллером, но требует глубокого понимания его архитектуры. Когда стоит использовать ассемблер для AVR?

Для оптимизации критичных по времени участков кода
При работе с прерываниями и таймерами
Для реализации сложных алгоритмов обработки сигналов
При необходимости минимизировать размер кода

Большинство задач можно решить, используя язык C, но знание ассемблера AVR полезно для понимания работы микроконтроллера на низком уровне.

Отладка программ для AVR: ключевые методы

Отладка — важный этап разработки программ для микроконтроллеров. Какие методы отладки доступны для AVR?

Использование светодиодов для индикации состояния программы
Вывод отладочной информации через UART
Симуляция в среде разработки
Отладка в реальном времени с помощью JTAG или debugWIRE

Выбор метода отладки зависит от сложности проекта и доступного оборудования. Эффективная отладка помогает быстрее находить и исправлять ошибки в коде.

Энергосбережение в проектах на AVR

Микроконтроллеры AVR предоставляют различные режимы энергосбережения, что делает их идеальными для автономных устройств. Как оптимизировать энергопотребление в проектах на AVR?

Использование режимов сна (Sleep Modes)
Отключение неиспользуемых периферийных модулей
Снижение тактовой частоты процессора
Оптимизация алгоритмов для минимизации времени активной работы

Правильное использование функций энергосбережения позволяет значительно увеличить время автономной работы устройств на батарейках.

Выбор между Arduino и «голым» AVR: что подходит для вашего проекта?

При выборе между использованием Arduino и прямым программированием AVR стоит учитывать несколько факторов:

Сложность проекта и требования к производительности
Опыт разработчика в области электроники и программирования

Временные ограничения на реализацию проекта
Необходимость оптимизации энергопотребления и размера кода

Для новичков и быстрого прототипирования Arduino часто является оптимальным выбором. Однако для сложных коммерческих проектов или при необходимости глубокой оптимизации прямое программирование AVR может быть более подходящим решением.

Интеграция Arduino-проектов с другими системами

Arduino и AVR-микроконтроллеры часто используются как часть более крупных систем. Как интегрировать Arduino-проекты с другими устройствами и платформами?

Использование последовательных интерфейсов (UART, I2C, SPI) для связи с другими устройствами
Интеграция с одноплатными компьютерами (например, Raspberry Pi) для создания более мощных систем
Подключение к интернету с помощью модулей Wi-Fi или Ethernet для реализации IoT-проектов
Использование Bluetooth для беспроводной связи с мобильными устройствами

Возможность интеграции Arduino и AVR-проектов с другими системами значительно расширяет область их применения, позволяя создавать сложные и многофункциональные устройства.

Будущее платформы Arduino и микроконтроллеров AVR

Как развивается экосистема Arduino и что ожидает микроконтроллеры AVR в будущем? Несмотря на появление новых платформ, Arduino и AVR продолжают оставаться популярными среди разработчиков. Основные тенденции развития включают:

Интеграцию с технологиями искусственного интеллекта и машинного обучения
Развитие платформы в сторону промышленного Интернета вещей (IIoT)
Улучшение энергоэффективности и производительности микроконтроллеров AVR
Расширение экосистемы совместимых датчиков и модулей

Эти тенденции указывают на то, что Arduino и AVR будут оставаться актуальными инструментами для разработчиков электроники еще долгое время.

Программирование микроконтроллеров AVR: от Arduino к ассемблеру (Юрий Ревич)

Купить офлайн

Цена на сайте может отличаться от цены в магазинах сети. Внешний вид книги может отличаться от изображения на сайте.

Изложены общие принципы устройства микроконтроллеров AVR и их программирования, система команд, программирование таймеров, арифметические операции, память, интерфейсы, режимы энергосбережения и сторожевой таймер, программы реального времени, обмен данными с персональным компьютером. Особое внимание уделено переносу типичных Arduino-проектов на ассемблер.

Даны готовые рецепты для программирования большинства основных функций современной микроэлектронной аппаратуры.

Для учащихся, инженерно-технических работников и радиолюбителей.

На товар пока нет отзывов

Поделитесь своим мнением раньше всех

Как получить бонусы за отзыв о товаре

Сделайте заказ в интернет-магазине

Напишите развёрнутый отзыв от 300 символов только на то, что вы купили

Дождитесь, пока отзыв опубликуют.

Если он окажется среди первых десяти, вы получите 30 бонусов на Карту Любимого Покупателя. Можно писать неограниченное количество отзывов к разным покупкам – мы начислим бонусы за каждый, опубликованный в первой десятке.

Правила начисления бонусов

Книга «Программирование микроконтроллеров AVR: от Arduino к ассемблеру» есть в наличии в интернет-магазине «Читай-город» по привлекательной цене. Если вы находитесь в Москве, Санкт-Петербурге, Нижнем Новгороде, Казани, Екатеринбурге, Ростове-на-Дону или любом другом регионе России, вы можете оформить заказ на книгу Юрий Ревич «Программирование микроконтроллеров AVR: от Arduino к ассемблеру» и выбрать удобный способ его получения: самовывоз, доставка курьером или отправка почтой. Чтобы покупать книги вам было ещё приятнее, мы регулярно проводим акции и конкурсы.

Программирование микроконтроллеров AVR: от Arduino к ассемблеру

Ревич Юрий Всеволодович

Артикул	2684
ISBN	978-5-9775-4076-6
Количество страниц	448
Формат издания	165 x 233 мм
Печать	Черно-белая
Серия	Электроника

~~921 ₽~~
810 ₽

# AVR# ассемблер# электроника и схемотехника#Arduino

Описание
Детали
Отзывы (1)

Описание

Рассмотрено практическое программирование микроконтроллеров AVR, в том числе популярной платформы Arduino. Рассказано, как выйти за рамки ограничений Arduino, когда следует применять прямое программирование на ассемблере, а когда использовать языки высокого уровня.
Изложены общие принципы устройства микроконтроллеров AVR и их про-граммирования, система команд, программирование таймеров, арифметические операции, память, интерфейсы, режимы энергосбережения и сторожевой таймер, программы реального времени, обмен данными с персональным компьютером. Особое внимание уделено переносу типичных Arduino-проектов на ассемблер.

Ревич Юрий Всеволодович – инженер-электронщик, журналист и писатель с многолетним стажем. Основной круг интересов – проектирование микроэлектронных устройств от принципиальной схемы до пользовательского интерфейса, информационные технологии, их влияние на современное общество, технологические инновации, история компьютеров. Автор 16 книг, в том числе «Занимательной электроники», выдержавшей 5 изданий в течение 15 лет, а также нескольких сотен публикаций в журналах, газетах и сетевых изданиях, в том числе ряда статей на портале Habr. ru.

Детали

Артикул	2684
ISBN	978-5-9775-4076-6
Количество страниц	448
Серия	Электроника
Переплет	Мягкая обложка
Печать	Черно-белая
Год	2020
Габариты, мм	233 × 165 × 19
Вес, кг	0.412

✓ Новинки на 2 недели раньше магазинов
✓ Цены от издательства ниже до 30%
✓ Акции и скидки только для подписчиков
✓ Важные новости БХВ

ПОЛЕЗНАЯ РАССЫЛКА КНИЖНЫХ НОВОСТЕЙ

Подписываясь на рассылку, вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности и обработкой своих персональных данных.

Установка классических плат AVR. | Документация Arduino

Краткое руководство по установке классических плат Arduino, включая UNO, Mega, Leonardo и Micro.

АВТОР: Karl Söderby

Классические платы Arduino, включая любимые UNO, Nano и Mega, требуют установки ядра AVR для компиляции и загрузки скетчей на плату.

К счастью, классическая IDE поставляется с уже предустановленным ядром AVR . Это означает, что нам нужно только загрузить и установить редактор, чтобы начать использовать наши продукты Arduino.

В этом уроке мы просто покажем, как выбрать правильную плату, выбрать правильный порт и как загрузить классический пример мерцания на нашу плату, простую программу, которая заставляет ваш светодиод мигать каждую секунду.

Вы можете скачать редактор со страницы нашего программного обеспечения.

Платы на ядре AVR

Arduino UNO R3
Arduino Mega2560
Arduino Nano (классическая)
Arduino Micro
Arduino Leonardo
UNO Mini LE

Выведенные из эксплуатации платы, использующие ядро AVR

Существует несколько вышедших из эксплуатации плат, в которых используется ядро AVR, но они больше не доступны в нашем магазине. Вы можете увидеть их все в списке досок в редакторе.

Список всех плат, использующих ядро AVR.

Загрузка и установка

Во-первых, нам нужно скачать Arduino IDE, что можно сделать со страницы программного обеспечения.
Установите Arduino IDE на локальный компьютер.
Откройте IDE Arduino.

Выбор платы

Во-первых, нам нужно выбрать правильный сердечник и плату. Это делается путем перехода к Tools > Board > Arduino AVR Boards > Board . Убедитесь, что вы выбрали плату, которую используете. В данном случае мы используем Arduino UNO.

Выберите доску.

Выбор порта

Теперь давайте убедимся, что наша плата найдена нашим компьютером, выбрав порт. Вне зависимости от того, какую программу мы загружаем на плату, мы всегда нужно выбрать порт для платы, которую мы используем. Это просто делается путем перехода к Инструменты > Порт , где вы выбираете свою плату из списка.

Выбор правильной платы и порта.

Это будет выглядеть по-разному в зависимости от того, какую операционную систему вы используете.

Для пользователей Windows это может выглядеть так:

Для пользователей MAC это может выглядеть так:

Загрузка простого примера

Теперь вы готовы начать пользоваться своей доской! Самый простой способ убедиться, что все работает, — это загрузить на доску простой пример мерцания. Это делается путем перехода к File> Examples> 01.Basics> Blink .

Выбор мигающего примера.

Чтобы загрузить эскиз, просто нажмите на стрелку в верхнем левом углу. Этот процесс занимает несколько секунд, и важно не отключать плату во время этого процесса.

Загружаем скетч.

Когда код загружен, текст

 "Загрузка завершена".

виден в левом нижнем углу.

Если вы внимательно посмотрите на свою плату, то заметите мигание оранжевого светодиода с интервалом в одну секунду. Это означает, что вы успешно загрузили программу на свою доску.

Какая разница/связь между Arduino и AVR?

спросил 9 лет, 1 месяц назад

Изменено 7 лет, 5 месяцев назад

Просмотрено 21к раз

Я всегда думал, что Arduino — это платформа микроконтроллера, но на самом деле микроконтроллер — это чип AVR, сделанный Atmel, или что-то подобное, сделанное кем-то другим, на основе RISC ISA, а Arduino обычно используется для обозначения всей схемы. плата с питанием от этого чипа AVR. Правильно ли я понимаю?

Какая разница/связь между Arduino и AVR?

Arduino — это макетная плата, а также термин «Arduino» используется для обозначения IDE и библиотеки на стороне ПК и всей ее экосистемы. AVR — это архитектура (разработанная Atmel) микросхемы микроконтроллера, используемая во всех официальных 8-битных платах и почти во всех клонах. Arduino UNO и 2009, наиболее часто используемые, используют чип AtMega328P.

Много раз Arduino используется для быстрого тестирования какой-либо идеи, датчика и схемы, затем на чипе AtMega создается отдельная плата, поскольку она стоит 1/10 платы Arduino, припаивается к плате или на плате. пользовательская печатная плата более воспроизводима и может быть оптимизирована по некоторым аспектам, таким как использование энергии, занимаемое пространство, высокий ток / напряжение и так далее.

Новейшая и продвинутая плата Arduino использует другой чип с совершенно другой архитектурой; arduino yun использует SAM плюс классический AVR, должный использует ARM (та же архитектура, что и многие смартфоны), galileo использует x86 (как классический многоядерный процессор)

Arduino представляет собой набор аппаратного обеспечения с открытым исходным кодом — и спецификации программного обеспечения, изначально задуманного как платформа для студентов. Существуют «официальные» платы Arduino, сделанные итальянской компанией, но с открытым исходным кодом, есть много хороших вариантов из других источников.

AVR относится к линейке микроконтроллеров, производимых Atmel и используемых в оригинальных проектах.

Arduino — это процессор AVR со специальным кодом, который позволяет использовать среду Arduino.

AVR можно использовать отдельно с некоторыми дополнительными вспомогательными компонентами.

Arduino представляет собой комбинацию AVR (чипа) и макетной платы.

AVR представляет собой один чип, и для него потребуется макетная плата.

Инструменты и экосистема Arduino поддерживают не только чипы Atmel AVR, но и другие процессоры. Например, Arduino Due использует процессор ARM Cortex-M3.

Arduino — это действительно обычный набор кода, который делает использование плат разработчика, которые они продают, доступными для широкого круга пользователей.