Программирование микроконтроллеров для начинающих и не только. Программирование микроконтроллеров для начинающих: полное руководство

Этот простой проект демонстрирует базовые принципы работы с МК — управление выводами и организацию временных задержек.

Отладка программ для микроконтроллеров

Отладка встраиваемых систем имеет свою специфику. Какие методы доступны?

• Использование светодиодов для индикации состояний
• Вывод отладочной информации через UART
• Встроенные отладчики в IDE (например, симулятор в Atmel Studio)
• Аппаратные JTAG/SWD отладчики
• Логические анализаторы для просмотра сигналов

Начните с простых методов вроде мигания светодиодами. По мере усложнения проектов осваивайте продвинутые инструменты отладки.

Популярные проекты на микроконтроллерах для начинающих

Какие проекты помогут освоить программирование МК на практике?

1. Электронные часы на семисегментных индикаторах
2. Измеритель температуры и влажности
3. Простой генератор сигналов
4. Система автоматического полива растений
5. Электронный замок с клавиатурой

Начните с простых проектов и постепенно усложняйте их, добавляя новые компоненты и функции. Это поможет закрепить знания на практике.

Ресурсы для изучения микроконтроллеров

Где найти качественные материалы по программированию МК?

• Официальная документация производителей МК
• Книги по программированию встраиваемых систем
• Онлайн-курсы на платформах вроде Coursera и edX
• Форумы разработчиков (например, AVRFreaks)
• Видеоуроки на YouTube

Комбинируйте теоретическое изучение с практикой. Участвуйте в сообществах разработчиков, чтобы получать помощь и делиться опытом.

Перспективы развития в области микроконтроллеров

Программирование МК — перспективное направление. Какие тенденции наблюдаются в этой области?

• Рост производительности и снижение энергопотребления МК
• Интеграция беспроводных интерфейсов (WiFi, Bluetooth) в МК
• Развитие 32-битных архитектур (ARM Cortex-M)
• Применение МК в интернете вещей (IoT)
• Использование языков высокого уровня (Python, JavaScript) для МК

Изучение программирования МК открывает широкие возможности в сфере встраиваемых систем, автоматизации и IoT.

Программирование микроконтроллеров

Здравствуйте!

   Меня зовут Ceливaнoв Мaкcим. И если Вас интересует электроника, программирование и микроконтроллеры, и Вы хотите пополнить свой багаж знаний в этих областях, то, Вы попали на нужную страницу! 
   Вот уже почти 7 лет, я занимаюсь разработкой электронных устройств на микроконтроллерах. Сначала это было просто хобби, продолжение моего увлечения электроникой еще с детства. Разрабатывал и собирал всю электронику самостоятельно: от идеи до рабочей платы. Никогда не нравилось повторять чужие схемы из журналов или из интернета. Всегда доставляло удовольствие проектирование собственных устройств, с теми функциями, которые нужны мне, а не которые навязывает автор статьи. Все устройства собирал в основном для себя, иногда для знакомых и родственников. А c 2008 года я начал выполнять и индивидуальные заказы. И с тех пор это еще и дополнительный источник дохода.

   Но дело тут даже не в деньгах. Сам процесс решения поставленных задач, проектирования принципиальной схемы, написание и отладка программы, разводка печатной платы, ее изготовление и запайка электронных компонентов — это просто безумно увлекательно.
   Кто пробовал, тот меня поймет. 

  А сегодня я готов поделиться всем своим личным опытом создания и отладки устройств на микроконтроллерах. И я с гордостью хочу представить Вам мой авторский обучающий видеокурс по программированию микроконтроллеров!

Для кого этот курс?

   Прежде всего, я создавал его для начинающих, для тех, кто уже знаком с основами электроники и программирования, кто знает базовые электронные компоненты, собирает простые схемы, умеет держать паяльник и желает перейти на качественно новый уровень, но постоянно откладывает этот переход из-за сложностей в освоении нового материала.

   Курс замечательно подойдет и тем, кто только недавно предпринял первые попытки изучить программирование микроконтроллеров, но уже готов все бросить от того, что у него ничего не работает или работает, но не так как ему нужно.

   Курс будет полезен и тем, кто уже собирает простенькие (а может и не очень) схемы на микроконтроллерах, но плохо понимает суть того как микроконтроллер работает и как взаимодействует с внешними устройствами.

Что Вы узнаете, изучив мой курс?

   Прежде всего, после изучения курса у Вас появиться четкое понимание, как работают микроконтроллеры на самом низком уровне, на уровне машинных команд, на уровне отдельных сигналов на выводах.  А это очень многого стоит в наше время, когда программисты хоть и владеют разными языками программирования, но плохо себе представляют, какие процессы скрываются за командами того языка на котором они пишут свои программы.

   Вы узнаете, как микроконтроллеры взаимодействуют с различными периферийными устройствами и электронными компонентами.
   Научитесь грамотно создавать принципиальные схемы и грамотно проектировать печатные платы для своих устройств.

   Познакомитесь с популярными протоколами обмена: RS232, UART, I2C, SPI, 1-WIRE, Манчестерский код, кодирование без возврата к нулю.
   И обращаю внимание, что почти все протоколы будут реализованы программно, то есть в программе будет прописано, в какой момент времени какой уровень сигнала необходимо установить на выводах микроконтроллера, что бы передать либо логическую единицу, либо логический ноль.

   Вы научитесь использовать различные средства отладки и программирования: от программы виртуального моделирования электронных схем до логического анализатора. Без этих средств сегодня не обходиться ни один серьезный разработчик.

   Для того, что бы лучше понимать работу микроконтроллера, я научу Вас программировать на самом низкоуровневом языке – на Assembler’е . Почему на ассемблере, а не на Си? Потому что Ассемблер, в отличие от более высокоуровнего языка Си,  дает намного более глубокое понимание работы микроконтроллера. Изучение языка ассемблера дает программисту одно очень важное преимущество — он глубже начинает понимать принцип работы программ, написанных на любых других языках.

Но самое главное, что Вы приобретете — это бесценный практический опыт! Потому что все что мы будем изучать, мы ТУТ ЖЕ ПОСЛЕ ИЗУЧЕНИЯ, БУДЕМ ПРОДЕЛЫВАТЬ НА ПРАКТИКЕ!

А какие преимущества у обучающего курса?

   Благодаря видео урокам, Вы будете отслеживать каждое мое действие, которое я буду сопровождать подробными комментариями, и Вам не составит труда все проделанное повторить уже самостоятельно. Эффективность обучения по видео урокам НА ПОРЯДОК превышает все другие формы обучения! Как будто, рядом с Вами сидит преподаватель и разъясняет, почему он делает все так, а не иначе.

   Во всех примерах я использую только современные, но легкодоступные электронные компоненты и модули. Так что, возможно, Вы откроете для себя новые функциональные компоненты!

   Материал в курсе, по большей части, ориентирован на практику программирования микроконтроллеров. То есть, почти вся теория в обязательном порядке будет закреплена на практике. А как известно, самый лучший способ понять теорию — это применить ее на практике.

   Такого объема информации на одном диске вы не найдете больше нигде. Здесь есть почти ВСЕ, что бы успешно не только начать осваивать программирование микроконтроллеров, но и значительно дальше других продвинуться в понимании того, как работает вся современная электроника.

Еще никогда изучение такой сложной темы, как микроконтроллеры не было таким простым!

    Только представьте себе: сегодня вы кое-что знаете (или почти ничего не знаете) о том, как проектируются и создаются устройства на микроконтроллерах. А всего через месяц после начала изучения курса (хотя я уверен, что и раньше), вы не только сможете самостоятельно писать и отлаживать программы для ваших устройств, но и разрабатывать принципиальные схемы, подбирать нужные компоненты, грамотно проектировать печатные платы и подключать различные внешние модули и устройства.
    Другими словами, всего за месяц я научу вас выполнять полный цикл производства готового изделия: от идеи до работающего устройства.

    Но, Пожалуйста, не думайте, что пройдя курс вы станете профессионалом в области программирования микроконтроллеров. Ни один курс, каким бы замечательным он ни был, и даже 5-летнее обучение в университете этого не сделают. Это просто невозможно, потому что профессионалами становятся учась годами на практике, проектируя, собирая и отлаживая сотни различных проектов.Но я обещаю вам, что вы сможете совершить скачек, от уровня человека, что-то слышавшего про микроконтроллеры, до уровня разработчика средней квалификации.

Что значит уровня «средней квалификации»?

Вот несколько примеров тех устройств, которые Вам вполне будет по силам спроектировать самостоятельно, после изучения курса:

   Автоматический регулятор температуры с часами, управляющий нагревательным прибором и выводящий показания на дисплей, регистрирующий почасовые показания температуры во внутренней памяти с возможностью их просмотра на дисплее или на компьютере. Управление регулятором осуществляется или непосредственно с помощью клавиатуры, или дистанционно через USB порт компьютера.

   Охранное устройство, собирающее информацию с различных датчиков и контролирующее охраняемый периметр. Снятие и постановка на охрану осуществляется либо при помощи электронных ключей-таблеток, либо дистанционно при помощи пульта управления.

   Устройство, принимающее команды с обычного пульта дистанционного управления и осуществляющее управление различными устройствами (двигателями, освещением, нагревательными приборами и др. ) по заранее заданным алгоритмам.

И еще раз повторюсь: Самое главное — это не то, что Вы сможете собрать подобную электронику на микроконтроллерах, а то, что Вы получите ОЧЕНЬ ГЛУБОКОЕ и ЧЁТКОЕ понимание того, как все это работает!

Благодаря глубокому пониманию работы мик​роконтроллеров и различных протоколов обмена данными Вы на порядок лучше будете разбираться в современной электронике, чем те, кто программирует на высокоуровневых языках типа Си, Pascal или вообще использует arduino.

А какие темы будут рассмотрены в курсе?

   Теоретические основы микроконтроллеров. Отличие микроконтроллеров от процессоров, компьютеров, микрокомпьютеров и промышленных контроллеров.
   Основные этапы эволюции языков программирования от машинных кодов до языков высокого уровня. Выбор ассемблера в качестве основного языка для изучения микроконтроллеров. Выбор среды для написания и отладки программ.
   Краткий обзор современных микроконтроллеров и средств программирования. Выбор микроконтроллера для изучения.

   Краткое ознакомление с архитектурой и командами микроконтроллеров AVR. Разбор файла описаний микроконтроллера. Написание первой программы. Трансляция программы и получение файла прошивки.
   Разбор содержимого файла прошивки и коррекция работы программы при помощи редактирования отдельных байтов hex-файла.
   Подробный разбор среды программирования AVR Studio и среды отладки AVR Simulator. Обзор программы PROTEUS.

   Подробное изучение архитектуры и команд микроконтроллеров AVR. Регистр статуса. Стековая память. Понятие «срыва стека» и программные ошибки, приводящие к этому явлению. Прерывания микроконтроллера. Внешние и внутренние прерывания. Механизм сохранения адреса возврата в стековой памяти.
   Представление отрицательных двоичных чисел. Понятие дополнения до 2, дополнения до 1, дополнительного кода и обратного кода.
   Управление портами ввода-вывода. Считывание и запись байтов из памяти программ и памяти данных. Выражения языка ассемблера, макроопределения ассемблера и подключение библиотечных файлов.

   Байты конфигурационных ячеек. Выбор и настройка источника тактирования микроконтроллера. Конфигурирование FUSE-бит микроконтроллера на примере нескольких программаторов.
   Защита памяти программ и EEPROM памяти от считывания и перезаписи.
   Подключение внешних электронных компонентов к микроконтроллеру. Обзор наиболее интересных электронных компонентов и модулей. Элементы внешней «обвязки» микроконтроллера и их влияние на стабильность работы.
Основные правила трассировки печатных плат.

   Работа с EEPROM памятью микроконтроллера. Основные правила по предотвращению потери данных в EEPROM-памяти.
   Таймеры микроконтроллера. Работа таймера в режиме сброса по переполнению и сброса по совпадению. Прерывания таймера по совпадению и переполнению. Режим широтно-импульсной модуляции. Режим захвата.
   Понятие сторожевого таймера. Режимы работы сторожевого таймера. Модуль аналогового компаратора. Режимы работы аналогового компаратора и настройка прерываний.
   Понятие динамического режима индикации. Основные параметры динамической индикации и тонкости аппаратной реализации.

   Матричный способ опроса группы механических контактов.
   Модуль USART микроконтроллера. Конфигурирование модуля на режим асинхронной передачи данных. Связь микроконтроллера и компьютера. Обмен данными через USB.
   Виды энкодеров. Подключение инкрементного энкодера к микроконтроллеру.
   Жидкокристаллический символьный индикатор на базе контроллера HD44780. Подключение индикатора к микроконтроллеру. Программная библиотека для управления индикатором.
   Прием данных, передаваемых по инфракрасному каналу связи. Виды протоколов передачи. Универсальный алгоритм дешифрации принятых посылок.

   Шина SPI. Теория передачи данных по SPI в четырех режимах работы. Программная эмуляция шины. Flash-карты памяти формата SD и SDHC. Подключение карт памяти к микроконтроллеру. Чтение и запись данных в посекторном режиме.
   Шина I2C. Теория обмена данными по шине. Программная эмуляция протокола I2C. Микросхема часов реального времени. Считывание и запись байт данных. Вывод считанных данных на индикатор.
   Шина 1-WIRE. Теория обмена данными по шине 1-WIRE. Программная эмуляция работы шины. Микросхемы класса iButton. Считывание ID кода микросхем и вывод на индикатор. Микросхема температурного датчика. Команды транспортного и сетевого уровней. Запуск процесса преобразования температуры, считывание и преобразование байт данных. Программный подсчет контрольной суммы CRC-8. Понятие полиномного генератора. Программная реализация полиномного генератора.

Более полный список видеоуроков можно посмотреть на 

Вот некоторые отзывы от тех, кто изучил мой курс

Некоторые из отзывов я специально просил оставить, а другие я взял из переписки через e-mail.

«Не так давно решил расширить свои навыки и изучить МК. Довольно долго искал качественный самоучитель, но, скажу честно, осваивать с нуля эту сферу было не так легко, поскольку все самоучители написаны для людей, которым для полного понимания изложенного необходимо знать электронику на уровне не ниже «среднего» в интернете попал на страничку данного курса и почитав информацию решился (хотя в начале цена немного испугала). Если коротко, то ЭТО ПОТРЯСАЮЩЕ! Когда я просмотрел первые уроки, то был просто ошеломлен. Проделана гигантская работа! Информация по каждому разделу разжевывается так четко и подробно, что не понять просто нереально Кроме того, что подробнейшим образом рассмотрены все аспекты программирования МК автор не оставляет без внимания смежные темы, что я считаю одним из важнейших особенностей данного пособия Не пожалел ни копейки и до сих пор удивляюсь этому фантастическому по объему труду Советую всем кто интересуется данной тематикой — это безусловно лучшее пособие на данный момент! Максим оказывает качественную поддержку давая исчерпывающие ответы на все вопросы по электронной почте. Огромная благодарность
создателю!» 

Инженер-энергетик,

“Уважаемый Максим! Никогда не думал что обучение может
приносить такое удовольствие. Я человек который в основном работал с периферией и цель моя была вовсе не программирование (в отличии от моего друга о котором я писал раньше). Но тот заряд, который я уже получил лишь пройдя 30% обучения превзошел мои ожидания и за это Вам огромное спасибо! Вы открыли мне глаза не то, что я раньше игнорировал и теперь понимаю что делал это зря. Хоть и сейчас придерживаюсь мнения что программирование это удел помешанных, очень умных и влюбленных в свое дело людей Вам частично удалось убедить меня что это очень интересно!
Замете — это только 30%. Вы доказали это не сложно, у Вас просто
талант учителя.»

Игорь, Украина.

“Моя работа состоит в ремонте и обслуживании компьютеров и
периферийных устройств. Но меня давно — интересовали
микроконтроллеры, и несколько лет назад я реализовал несколько простых проектов. Когда после долгого перерыва понадобилось срочно решить простую задачу, все забуксовало. Я с крайним сожалением понял, что знания по программированию улетучились из моей головы. Потратить неизвестно сколько времени на повторное изучение или отказаться от проекта? Оба вариант никуда не годились! В первый раз у меня ушло несколько месяцев на изучение микроконтроллеров…

К счастью, мне посчастливилось приобрести курс Максима
«Программирование микроконтроллеров для начинающих». И я понял, что мне крупно повезло! Потратив около 30 часов на изучение части курса и повторение материала, я восполнил пробелы и восстановил четкую картину в своей голове. И примерно за столько же отладил программу и сделал макет проекта. Задача была решена быстро!

Надо прямо сказать, что программирование контроллеров — дело не из простых. Нужно не только подружить программу и «железо» микроконтроллера, но и добиться согласованной работы с периферией.
Это при том, что в книгах и даташитах могут быть ошибки и неточности!
Так что порог вхождения в эту область довольно высок.
К счастью, курс Максима сильно понижает этот порог и делает
программирование контроллеров гораздо более доступным. В курсе очень много информации из самых разных областей, связанных с микроконтроллерами. Кроме того, у Максима несомненный педагогический талант — объяснять сложные вещи просто. Это дорогого стоит! Есть немало «учителей», которые не столько объясняют, сколько гордятся своими знаниями. И, ко всему прочему, курсеще и недорогой.
Где еще такой найдешь? Аналогов ему действительно нет.

Спасибо за курс, Максим!“

Виктор Геронда, 

“В процессе трудовой деятельности у нас возникла необходимость автоматизировать некоторые процессы. И если бы это был единичный случай, то никаких проблем бы не возникло. Можно было бы заказать схемку у профессионала и вопрос был бы решен. Но, к сожалению, одним случаем дело не ограничивалось, а постоянно заказывать все новые и новые разработки было не выгодно.
Мне когда-то приходилось сталкиваться с паянием схем, но дело было давно, и многое я уже подзабыл. Кроме того, мне никогда не приходилось сталкиваться с икроконтроллерами. Поэтому я полез в интернет и попытался разобраться во всем самостоятельно.
И чем больше я читал, тем страшнее становилось. Я начал понимать, что программирование микроконтроллеров — это тёмный лес. И тут мне повезло — я случайно наткнулся на этот курс.
Когда я прочитал аннотацию к курсу я понял, что это то, что мне
нужно, причём достаточно недорого. Весь курс стоил дешевле
стоимости одной разработки схемы контроллера, заказанной у
профессионалов! Курс был приобретен.
И оказалось, что объем учебных материалов и их качество превзошли все мои ожидания. Автор — профессионал высокого класса, очень подробно рассказывает о всех тонкостях работы с
микроконтроллерами. Благодаря ему я достаточно быстро разобрался в работе этих замечательных микросхем и за месяц сделал свой первый проект.
В курсе очень много дополнительных справочных материалов,
благодаря которым практически любой человек, у которого есть для этого желание, может стать профессиональным программистом микроконтроллеров и создателем на их основе различных схем автоматов для любого производства.

И одно из самых важных достоинств этого курса это постоянная
поддержка автора. Он со знанием дела и очень подробно отвечает на все вопросы, которые у меня возникают.

Максим, спасибо тебе большое

Александр Лаврентьев, 

Сомневаетесь, нужен ли Вам этот курс?

   Без всякого стеснения могу сказать, что данный курс уникален, и аналогов ему нет. Запись всех видеоуроков у меня по времени заняло 1 год. В этот курс я вложил весь свой опыт и очень много сил, тщательно разжевывая каждую деталь, но при этом, стараясь не впадать в крайности и не зацикливаться на объяснении очевидных вещей.
   Отличительной особенностью этого видеокурса является очень глубокий подход к изучению работы микроконтроллеров на уровне их архитектуры и очень глубокое изучение протоколов обмена данными на уровне отдельных сигналов.
   Кроме того что значительная часть курса посвящена программной составляющей конструирования устройств на микроконтроллерах, так же немало времени уделяется и аппаратной составляющей: подбору электронных компонентов, составлению принципиальной схемы и правильной трассировке печатной платы.
   Конечно, при изучении такой сложной темы, как низкоуровневое программирование микроконтроллеров, не может не возникнуть вопросов.
   И поэтому каждый покупатель курса получает возможность обращаться ко мне со всеми возникающими вопросами по материалам видеокурса.
   Где Вы еще сможете получить бесплатные консультации по самому широкому кругу вопросов, связанных с программированием микроконтроллеров?

Для тех, кто «в теме»

   Мне иногда задают вопросы вроде такого: «Я знаком с микроконтроллерами AVR и умею писать программы на ассемблере для этих микроконтроллеров. Узнаю ли я что-нибудь нового из вашего курса?»
   Для того что бы уважаемый посетитель этой страницы смог самостоятельно ответить на этот вопрос, чуть ниже я привожу пример небольшой программы на ассемблере для микроконтроллеров AVR.
   Если Вы разбираетесь в том, как работает эта программа, то в плане понимания работы микроконтроллера, скорее всего, ничего нового не узнаете.

01  /*
02  Для МК tiny2313, mega8, mega88, mega48, mega16, mega32 и других,
03  где spl = 0x3D и ОЗУ начинается с 0x60
04  */
05
06  .cseg
07  .org  0x00
08            ldi R31,low(m0)
09            ldi R30,byte1((m0>>1) + 1)
10            sts 0x10,R30
11            eor R15,R15
12            lpm
13            sts 0x5F,R0
14            rjmp PC+(m0 — 8)                                ;Переход на строку 18
15  m1:   .dw 0x00,(main)+1,0xFF
16
17  .org  0x100
18  m0:    out 0x3D,R16
19            ldi R30,byte1((m1+1)*2)
20            ldi R31,byte2((-(m1+1)*2) — 1)
21            sbc R15,R31
22            sts 0x1F,R15
23            pop R16
24            pop R16
25            pop R16
26
27            lpm
28            sts 0x86,R0
29            adiw R30:R31,1
30            lpm
31            sts 0x85,R0
32            ret    ;Переход на строку 35
33
34  main: nop
35            inc R16
36  . db     «эПереход на main»                           ;Переход на строку 34
37  /*В последней строке в двойных кавычках прописать
38  русскими буквами «эПереход на main»*/

А можно ли посмотреть фрагменты из видеоуроков?

   Да, фрагменты из видеоуроков посмотреть можно. Сообщите мне (координаты для обратной связи находятся внизу страницы) отрывки из каких видеоуроков Вы хотели бы посмотреть. Я их подготовлю и вышлю Вам ссылку на скачивание. Таким образом, Вы сможете оценить качество материала видеоуроков.

Программирование микроконтроллеров для начинающих

Поделиться

Белов а. В. «Программирование микроконтроллеров для начинающих и не только…»НиТ, 2016 год, 352 стр. (PDF) CD

ОписаниеСодержаниеLinks

Вы самостоятельно разрабатываете различные электронные устройства на микроконтроллерах и придумываете новые интересные схемы? Тогда эта книга для вас. Она поможет изучать программирование микроконтроллеров, которые вы используете в своих разработках. И пройти курс обучения, от начинающего любителя, до специалиста по разработке микроэлектронных устройств.

Весь материал подается по принципу «от простого к сложному» начиная с азов цифровой техники с азов цифровой техники ( цифровая логика, теория цифрового сигнала, основы Булевой алгебры, системы исчисления и т.п.). В самоучителе представлены сразу два языка программирования для микроконтроллеров (язык ассемблера и язык Си), изучение которых поможет транслировать, отлаживать программы, прошивать их в память микроконтроллера, правильно обращаться с инструментальными программами и разными видами программаторов.

Книгу дополняет виртуальный диск, доступный для загрузки (см. вкладку Links) Книга адресована широкому кругу читателей, изучающим основы программирования современных микроконтроллеров. ISBN 978-5-94387-867-1

На диске представлены:

• Тексты всех программных примеров, рассмотренных в книге
• Видеоуроки, для более глубокого изучения материала книги
• Ссылки на AVR Studio, PonyProg, Code Vision, USBasp, FUSE и др.

Краткое оглавление

• 1. Цифровая техника — это очень просто
• 2. как работают микропроцессоры и микроконтроллеры
• 3. Вперед, к практике: знакомьтесь — микроконтроллеры AVR
• 4. осваиваем программы отладки и транслирования
• 5. Полезные устройства на микроконтроллерах своими руками
• 6. организация связи микроконтроллера и Пк через USB
• Приложение 1. Сводная таблица команд Ассемблера микроконтроллеров AVR
• Приложение 2. как работать с виртуальным диском
• Список литературы
• Список полезных ссылок на ресурсы интернет

Виртуальный диск к книге

Страница книги в издательстве

Обзор видеодиска для книги

Программирование микроконтроллеров для начинающих (PDF) pdf

Похожая литература

1 704

https://www. htbook.ru/radioelektronika/elektronika/programmirovanie-mikrokontrollerov-dlya-nachinayuschihhttps://www.htbook.ru/wp-content/uploads/2019/05/programmirovanie-mikrokontrollerov-e1557399948773.jpg

https://www.htbook.ru/wp-content/uploads/2019/05/programmirovanie-mikrokontrollerov-200×300.jpg2019-05-09T15:06:21+04:00

ЭлектроникаМикроконтроллеры,Программирование,РадиоэлектроникаНовейший самоучитель. Белов а. В. ‘Программирование микроконтроллеров для начинающих и не только…’НиТ, 2016 год, 352 стр. (PDF) CDkolyaVasya [email protected]Техническая литература

Поделиться

Микроконтроллеры, Программирование, Радиоэлектроника

| Учебники по микроконтроллерам

Прежде чем мы погрузимся в программирование, нам нужно сначала изучить основы микроконтроллеров!

Содержание

• 1 Микроконтроллер Определенный
• 2 Внутри микроконтроллера
• 3 Микроконтроллер Программа
• 4 Загрузка программы в Microcontroller
• 5 Powering Up
• 6 Summary

6.

2

Технически, компьютер — это любое устройство, которое выполняет математические или логические операции с помощью программ. Ваш компьютер и мой работают благодаря микропроцессору, который отличается от микроконтроллера. Для правильной работы микропроцессору нужны другие микросхемы — RAM, ROM и т. д. Между тем микроконтроллер уже имеет микропроцессор, ОЗУ и ПЗУ внутри.

Микроконтроллер — это компьютер, которым можно управлять с помощью программ. Но он не используется как ваш собственный компьютер, поскольку в основном используется для автоматического управления продуктами и устройствами. Они используются в медицинских устройствах, приборах, игрушках, автомобилях и многом другом! Низкая стоимость микроконтроллеров выгодна в этих областях по сравнению с микропроцессором (который уже сам по себе дорог), который все еще нуждается в других компонентах, называемых периферийными устройствами.

Внутри микроконтроллера

Микроконтроллеры бывают разных марок, и каждая марка имеет свой способ подключения внутренних частей микроконтроллера (который мы будем называть архитектурой). Типичный микроконтроллер содержит следующие части:

Центральный процессор или центральный процессор является ядром микроконтроллера. Это часть микроконтроллера, которая выполняет инструкции из пользовательской программы.

Память состоит из двух частей: программная память и оперативная память (ОЗУ) . Программа или флэш-память — это место, где хранится программа. Оперативная память — это местонахождение регистров, необходимых для создания приложений для микроконтроллера. В других микроконтроллерах ОЗУ является частью ЦП и называется регистровым файлом.

В устройствах CISC (компьютер со сложным набором команд, также называемый архитектурой фон Неймана ) программная память и ОЗУ находятся в одном месте. С другой стороны, RISC 9Устройство 0024 (компьютер с сокращенным набором команд, также называемое Гарвардской архитектурой ) отделяет программную память от ОЗУ. Микроконтроллеры в основном представляют собой RISC-устройства.

Другим типом памяти является постоянное запоминающее устройство (ПЗУ) , которое сохраняет данные, даже если на микроконтроллер не подается питание. Это отличается от оперативной памяти (ОЗУ) , где данные стираются при выключении микроконтроллера. Однако постоянная память не связана напрямую с ЦП и обычно является частью периферийного устройства.

Блок ввода/вывода представляет собой интерфейс между внешним миром и внутренними частями микроконтроллера. Блок ввода-вывода или порт могут принимать данные, отправлять данные или оставаться в состоянии ожидания. Вывод на порту также может иметь другие функции, назначаемые регистром в ОЗУ.

Все микроконтроллеры имеют таймера , которые могут служить ряду целей. Таймер микроконтроллера может быть автономным (работает независимо от программы) или сторожевым (сбрасывается через определенный интервал времени). Автономный таймер используется, например, для подсчета нажатий кнопок или создания тактового сигнала.

Периферийные устройства внутри микроконтроллера различаются от устройства к устройству. Большинство из них имеют аналого-цифровые преобразователи и последовательный приемник/передатчик . Периферийное устройство дает дополнительную функцию микроконтроллеру. Мы узнаем больше о периферийных устройствах по ходу дела.

Программа микроконтроллера

Программа представляет собой набор инструкций, которые должен выполнять ЦП. Это может быть низкий уровень (сборка) или высокий уровень (C/C++, Basic, Python) . Они преобразуются в комбинацию 1 и 0 или машинный код .

Низкоуровневая программа или программа на ассемблере использует мнемонику, удобочитаемую для человека. Ни один язык ассемблера не подходит для всех устройств: они созданы для конкретной машины.

Программа на ассемблере может быть напрямую преобразована в машинный код и поэтому занимает меньше места в программной памяти микроконтроллера. Критические по времени приложения также лучше кодируются на ассемблере из-за осведомленности о циклах команд.

Однако программирование на ассемблере намного сложнее для программиста, так как вы, по сути, работаете с числами. Программирование на языке ассемблера включает в себя перемещение чисел и применение арифметических и логических операций.

Программа высокого уровня менее утомительна для программиста и, как правило, является кроссплатформенной (может работать на нескольких устройствах). Наиболее популярным языком программирования высокого уровня является C/C++. Платформа Arduino использует C/C++ для своей IDE (интегрированной среды разработки). PIC также имеет среду программирования, использующую C. Большинство руководств на этом сайте будут использовать C/C++ в качестве языка программирования.

Загрузка программы в микроконтроллер

Программа пишется с использованием IDE, а затем ассемблируется (если язык ассемблера) или компилируется (если язык высокого уровня). Машинный код, сгенерированный после компиляции и сборки, закодирован в так называемый двоичный файл . HEX-файл — это ASCII-представление двоичных файлов. Некоторые микроконтроллеры используют файлы BIN вместо файлов HEX. Файл HEX или BIN читается и интерпретируется программным обеспечением. Затем декодированный машинный код записывается во флэш-память микроконтроллера.

Программатор необходим для загрузки программы во флэш-память микроконтроллера. Аппаратное обеспечение может использовать различные способы программирования устройства. Когда компьютеры были старше, программы загружались в микроконтроллер через параллельный порт. Размер параллельных портов является недостатком современных компьютеров, поэтому они были полностью удалены. В настоящее время микроконтроллеры программируются через USB с помощью внутрисхемных последовательных программаторов (ICSP). Для PIC аппаратное обеспечение ICSP называется PicKit. Для AVR это Atmel-ICE. Вы также можете создать собственную схему ICSP.

Загрузка — еще один метод программирования микроконтроллера. Загрузчик — это программа, загруженная в микроконтроллер, которая может изменять программу во флэш-памяти. С ним не потребуется автономный программатор для обновления программы микроконтроллера — персональный компьютер может отправить программу по последовательному порту (USB).

Arduino имеет загрузчик, который принимает программу, отправленную пользователем через USB. PIC и AVR также могут использовать загрузчики. ICSP по-прежнему необходим для загрузки загрузчика в первый раз.

Включение питания

Микроконтроллеры обычно не потребляют много энергии. Большинство устройств работают от 5 В, а некоторые от 3,3 В и потребляют около 200 мА. Обратите внимание, что микроконтроллеры должны работать при напряжении, указанном в их спецификациях. В противном случае это означает повреждение устройства.

Электропитание также должно быть плавным или регулируемым. Нерегулируемый источник питания создает скачки напряжения, которые могут повредить микроконтроллер. Сглаживающий конденсатор добавлен между клеммами + и – источника питания для фильтрации скачков напряжения.

Резюме

• Микроконтроллер — это устройство, которое может принимать программы для выполнения определенных задач
• Типичный микроконтроллер имеет ЦП, память, блок ввода/вывода, таймер и другие периферийные устройства
• Программа микроконтроллера может быть низкоуровневой или высокоуровневой. Для приложений, критичных к пространству и времени выполнения программы, предпочтительным является язык ассемблера низкого уровня. Языки высокого уровня, такие как C/C++, проще в использовании.
• Программа загружается в микроконтроллер через ICSP или через загрузчик
• Микроконтроллеры чувствительны к колебаниям напряжения и должны работать в соответствии со спецификацией
.

Это основы микроконтроллера. Далее мы создадим нашу самую первую программу для микроконтроллера.

Next >> The PIC16F84A – A Beginners Microcontroller

The 8-Bit Microcontroller and Beyond: An Interview with Tam Hanna