Программирование микросхем для начинающих. Программирование микроконтроллеров для начинающих: пошаговое руководство — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое микроконтроллер и для чего он нужен. Как выбрать первый микроконтроллер для обучения. Какие языки программирования используются для микроконтроллеров. Как подключить и запрограммировать микроконтроллер Arduino. Какие проекты можно реализовать на микроконтроллерах для начинающих.

Содержание

Что такое микроконтроллер и зачем он нужен

Микроконтроллер — это миниатюрный компьютер на одном чипе, содержащий процессор, память и периферийные устройства. Он предназначен для управления различными электронными устройствами и системами. Основные преимущества микроконтроллеров:

Компактные размеры
Низкое энергопотребление
Невысокая стоимость
Возможность программирования под конкретные задачи

Микроконтроллеры широко применяются в бытовой технике, автомобильной электронике, промышленной автоматике, системах «умный дом» и многих других областях. Они позволяют создавать «умные» устройства, способные обрабатывать информацию и управлять различными процессами.

Выбор первого микроконтроллера для обучения

Для начинающих оптимальным вариантом является плата Arduino. Это открытая платформа, специально разработанная для обучения электронике и программированию. Ее основные преимущества:

Простота освоения
Большое сообщество и множество обучающих материалов
Широкий выбор совместимых модулей и датчиков
Удобная среда разработки Arduino IDE

Начать можно с базовой модели Arduino Uno. Она имеет все необходимое для обучения и реализации первых проектов. По мере роста навыков можно переходить на более мощные платформы.

Языки программирования для микроконтроллеров

Основными языками для программирования микроконтроллеров являются:

C/C++ — наиболее распространенный вариант
Ассемблер — для низкоуровневого программирования
Arduino (основан на C++) — упрощенный язык для начинающих
Python — используется на некоторых платформах

Для Arduino применяется собственный язык, основанный на C++, но с упрощенным синтаксисом. Это позволяет новичкам быстро освоить основы и перейти к практике.

Подключение и программирование Arduino

Чтобы начать работу с Arduino, необходимо:

Подключить плату к компьютеру через USB-кабель
Установить драйвер (обычно происходит автоматически)
Скачать и установить среду разработки Arduino IDE
Выбрать в IDE тип платы и порт подключения
Написать программу или открыть готовый пример
Загрузить программу в микроконтроллер

Arduino IDE предоставляет удобный интерфейс для написания, компиляции и загрузки программ. Большое количество встроенных примеров помогает быстро освоить основы программирования.

Первые проекты на Arduino для начинающих

Отличными вариантами для старта являются:

Мигание светодиодом — классический «Hello World» для микроконтроллеров

Управление сервоприводом — основы работы с моторами
Измерение температуры и влажности — подключение датчиков
Вывод информации на LCD-дисплей — работа с экраном
Управление RGB-лентой — создание световых эффектов

Такие проекты позволяют на практике изучить основные принципы работы с микроконтроллером и периферийными устройствами. По мере роста навыков можно переходить к более сложным задачам.

Отладка программ для микроконтроллеров

Отладка — важный этап разработки программ для микроконтроллеров. Основные методы отладки:

Использование светодиодов для индикации
Вывод отладочных сообщений через последовательный порт
Применение логических анализаторов
Пошаговое выполнение в симуляторе
Использование отладчиков с поддержкой JTAG

Для Arduino удобно использовать встроенный монитор последовательного порта в IDE. Он позволяет выводить отладочную информацию во время работы программы.

Перспективы развития в области микроконтроллеров

Освоив основы работы с Arduino, можно двигаться дальше:

Изучение более мощных платформ (STM32, ESP32)
Освоение профессиональных сред разработки

Углубленное изучение схемотехники
Создание собственных плат на заказ
Разработка коммерческих устройств

Навыки программирования микроконтроллеров востребованы во многих областях — от бытовой электроники до промышленной автоматизации. Это отличная основа для развития в сфере embedded-разработки.

Микроконтроллеры Arduino: применение, подключение и программирование

Arduino – это марка (плата) микроконтроллеров для управления системами автоматики и робототехники. Плата ориентирована на начинающих пользователей.

Контроллер сочетает в себе функции мини-компьютера с запоминающими устройствами ОЗУ и ПЗУ. Система выполняет задачи по программированию необходимой техники.

Где востребованы Arduino

Микроконтроллеры или микросхемы используются в вычислительной технике, электронике и системах “умный дом”. Мини-компьютеры приобрели популярность в мире бытовой техники с электронными системами управления. Дополнительная сфера применения – промышленная автоматика, т. е. средства автоматизации и измерения информации для управления технологическими процессами.

Использование в бытовой электронике заслуживает отдельного упоминания. Поведение современных микроволновок, стиральных и посудомоечных машин контролируется микроконтроллерами, в том числе и с платой Ардуино.

Создатели роботов, электромоторов, источников света контролируют свои творения через эти микросхемы.

Даже новичок способен запрограммировать микросхему и подключить к ней свою разработку.

Языки программирования Arduino

Для микроконтроллеров применяется стандартный язык C или C++. Все доступные функции скомпонованы в библиотеке AVR Libc и могут быть использованы в необходимое время. Рабочий каталог предлагает ключевые настройки для простого начала программирования, и это плюс для новичков.

Документация по Arduino переведена на русский язык в ряде моделей. Это дополнительное преимущество для начинающих разработчиков.

Язык C++ прост в освоении и признается наиболее удобным для программирования устройств на Ардуино.

Перед программированием необходимо подключить микроконтроллер к компьютеру, и вот как это делается.

Схема подключения Arduino

Связь с ПК устанавливается через USB на плате Ардуино. Важно: вместо аппаратной поддержки USB порта реализовано схемное решение преобразование уровней. Это не проблема для новичков по двум причинам:

в микроконтроллерах Arduino есть загрузчик для быстрого “прошития” по шинам;
схема преобразователей интуитивно понятна.

Драйвера зачастую устанавливаются автоматически после подключения Ардуино. Если этого не произошло, ищем в Google драйвера для конкретной марки, которая указана на наклейке устройства. Скачиваем, устанавливаем – работает!

Можем “подпитывать” USB-порт от адаптера мобильного телефона. Система будет стабильно кушать энергию для дальнейшей исправной работы.

Пора программировать схему на простом языке C++. Новичок справится с нуля, а совсем простой задачу делают встроенные примеры программ.

Практическое использование Arduino

Подключаем бытовую технику или свою разработку к контроллеру для электронного управления системой. Поведение отслеживаем на интерактивном дисплее.

Важно знать: с помощью микросхемы собираются отчеты и видеозаписи о функционировании устройства. Если мы хотим рассказать миру о своем творении, размещаем данные в интернете или загружаем видео в сеть!

Курс «Основы электроники и программирования микроконтроллеров»

Статус: активный

Для тех, кто ничего не знает про электронику и хочет знать, как она работает

Это курс для тех, кто совсем ничего не знает про электронику, но хочет научиться.

Мы начнем с самых основ. В качестве базы для курса взяты книги Чарльза Платта «Электроника для начинающих», «Логические микросхемы, усилители и датчики для начинающих».

Форма для регистрации

После курса вы сможете:
— понимать разницу между теплым ламповым звуком и качеством транзисторного усилителя;
— собирать пищалки-моргалки;
— узнать, что такое выход с открытым коллектором у микроконтроллера;
— почему подключать электродвигатель прямо к Arduino плохая идея.

Курс будет проходить в смешанном формате: онлайн + оффлайн.

Все записи останутся на нашем Youtube-канале.
Каждое занятие состоит из теории и практики.
Теория — 15 минут с презентацией.

Практика — 45 минут.

Программа курса:

1. Основные понятия и инструменты.
— Что такое электрический ток и его характеристики;
— Что такое мультиметр и как им пользоваться;
— Остальные инструменты (паяльник, кусачки, инструмент для снятия изоляции).
2. Пассивные элементы (сопротивление, конденсаторы и т.д.)
— Что такое сопротивление;
— Закон Ома;
— Как сжечь светодиод;
— Что такое конденсатор и для чего он применяется;
— Что такое диод;
— Что такое реле и для чего применяется;
3. Транзисторы, простые схемы на основе изученных элементов
— Что такое транзистор?
— Усилитель на транзисторе;
— Управление нагрузкой с помощью транзистора;
— Мультивибратор;
4. Операционный усилитель
— Что такое операционный усилитель?

— Схемы на операционных усилителях.
5. Таймер 555
— Что такое таймер и способы его применения;
6. Логические элементы
— Введение в цифровую схемотехнику;
— Элементы «И», «ИЛИ», «НЕ»;
— Синтез простейших схем с логическими элементами;
— Триггеры;
— Интересные схемы на логических элементах;
7. Микроконтроллер
— Что такое микроконтроллер?
— Устройство и функционал микроконтроллера STM32F103;
— Настройка среды разработки;
— Введение в язык Си;
— Простейшая программа;
— Порты ввода-вывода;
— Аналого-цифровой преобразователь;
— Таймер, таймер, таймер;
— Работа с SPI;
— Работа с I2C;
— Программирование адресных светодиодов.

Хотите учиться на курсе? Тогда заполняйте форму, подписывайтесь на канал и ждите первых анонсов.
Чат для участников курса тут.

Хотите быть преподавателем? Оставляйте свои контактные данные также в форме.

Можно поддержать проект через ЕРИП > Благотворительность, общественные объединения > Научные, Технические, Профессиональные > Мастерская ИТТ -hackerspace.by > Благотворительный взнос > Номер проекта 46

Собрано денег: 162.55 BYN

Please enable JavaScript to view the comments powered by Disqus.

Как научиться программировать микропроцессор

••• микрочип на зеленой доске. Изображение Александра Потапова с сайта Fotolia.com

Обновлено 25 апреля 2017 г.

Автор: Дуглас Куэйд

работа с микроконтроллером. Микроконтроллер — это, по сути, компьютер на микросхеме с собственным процессором, оперативной памятью и контактами ввода/вывода. Некоторые микроконтроллеры имеют встроенные аналого-цифровые преобразователи. Существует много типов микроконтроллеров, но проще всего начать с платы Arduino. Arduino — это небольшая печатная плата, которая включает в себя микроконтроллер и все внешние схемы, необходимые для его программирования и запуска. С Arduino вы можете сразу приступить к изучению программирования.

Выберите микроконтроллер, который хотите изучить. Серия PIC от Microchip и чипы AVR от Atmel являются популярным выбором, как и плата Arduino. Большинство микроконтроллеров используют версию языка программирования C, но есть и другие варианты. Каждый производитель также использует свой собственный язык ассемблера. Ассемблерный код менее ясен, чем C, но более эффективен, поскольку он ближе к машинному языку чипа. Поскольку язык ассемблера настолько компактен, а память микроконтроллера ограничена, многие программы написаны на комбинации C и ассемблера.

Прочтите техническое описание выбранного вами микроконтроллера и узнайте, какие внешние схемы вам потребуются для его работы. Вам понадобится макетная плата для создания прототипов схем, компоненты для схемы питания, кабель для программирования и, возможно, микросхема памяти EEPROM для хранения программ. Если вы используете Arduino, вам не нужно подключать какие-либо внешние схемы перед программированием чипа.

Загрузите программное обеспечение для редактирования кода и компилятор для вашего чипа. «Компиляция» кода преобразует его из относительно ясного языка, на котором вы его написали, в язык, понятный чипу. Код для микроконтроллера должен быть скомпилирован для этого конкретного чипа, поэтому загрузите компилятор у производителя вашего микроконтроллера. Arduino использует собственный язык программирования, похожий на C, но более простой для изучения. Бесплатное программное обеспечение для редактирования и компиляции Arduino доступно на его веб-сайте вместе с обширными учебными пособиями.

Установите микроконтроллер на макетную плату. Следуйте инструкциям в техпаспорте для внешних цепей, таких как блок питания. Разным микроконтроллерам для работы требуется разное напряжение и ток, поэтому вам нужна схема, которая будет правильно регулировать источник питания.

Следуйте инструкциям, которые вы нашли для языка программирования вашего чипа в Интернете или в книге, чтобы написать свою первую простую программу. Не забегайте вперед и не пробуйте что-то сложное. Первый шаг — просто успешно запрограммировать чип с помощью нескольких простых инструкций. Например, попробуйте написать программу, которая будет включать и выключать светодиод. В ваших учебных материалах, скорее всего, также будут примеры вводных проектов.

Подключите микроконтроллер к источнику питания и подключите интерфейс программирования к компьютеру. Скомпилируйте и загрузите программное обеспечение, чтобы протестировать его.

Развивайте свои навыки, добавляя функции в свое программное обеспечение и усложняя его. Например, попробуйте добавить циферблат в свой проект с мигающим светодиодом, который позволит вам изменять скорость, с которой мигает светодиод.

Узнайте больше о коде и станьте увереннее в своем программировании, работая над все более сложными примерами проектов и пробуя свои собственные идеи. Не просто прочитайте всю книгу, а затем попробуйте что-то сложное. Вы изучаете программирование, программируя, а не просто читая.

Статьи по теме

Ссылки

Lady Ada: Учебник по AVR
Arduino: Начало работы с Arduino

Об авторе

Писал в Лос-Анджелесе, но родился и вырос в Бруклине. для различных веб-сайтов с 2010 года. Он имеет степень бакалавра киноискусства Бард-колледжа.

Фото Кредиты

микрочип на зеленой доске изображение Александра Потапова с сайта Fotolia.com

Как запрограммировать очень дешевый микроконтроллер

автор:

Ходят слухи о дешевом чипе, который изначально поддерживает USB, имеет набор инструментов с открытым исходным кодом и стоит четверть доллара. Это не слухи: вы можете купить микроконтроллер CH552 прямо сейчас. Удивительно, но мало кто выберет этот дешевый чип для своего следующего проекта. Если не будет оригинальных проектов, использующих этот чип, никто не будет использовать этот чип. Поймай 22 и все такое.

Как щедрый бог, [Аарон Кристофель] поддержал вас рабочим примером программирования этого дешевого чипа и того, чтобы сделать с ним что-то полезное. Он мигает светодиодами, пишет на дисплей I2C и делает все, что вы хотели бы от микроконтроллера, который стоит несколько центов.

CH552 и его друзья маленькие CH551 вплоть до CH559, содержат ядро 8051, где-то около 16 КБ флэш-памяти, high-end чипы имеют USB-контроллер, есть SPI, PWM, I2C, и это стоит копейки. В отличие от многих других чипов, вы можете найти SDK и наборы инструментов. Вы можете запрограммировать чип через USB. Понятно, что мы смотрим на что-то действительно классное, если кто-то напишет для него оболочку Arduino. Мы еще не там, но мы близко.

Чтобы запрограммировать эти чипы, [Аарон] сначала должен был соединить микроконтроллер в цепь. Это был всего лишь кусок перфорированной платы, резистор, несколько колпачков и штекер USB A. Вот и все, что нужно. Это довольно стандартное ядро 8051, поэтому писать код относительно легко. Загрузка выполняется с помощью программного обеспечения WCHISPTool с опциями, доступными для вашего любимого варианта * nix.

Но становится лучше. Одной из важных особенностей CH552 является USB. Это означает отсутствие дорогих или странных программаторов, да, но это также означает, что CH552 может эмулировать устройство USB HID. CH552 может стать USB-клавиатурой. Чтобы продемонстрировать это, [Аарон] запрограммировал плату CH552 (DE, вот переводчик Google), загруженную сенсорными панелями и светодиодами, чтобы она стала USB-клавиатурой.

Если вам не хочется паять одну из них самостоятельно, есть несколько поставщиков плат разработки CH554, и файлы для проектов [Аарона] доступны здесь. Посмотрите видео ниже, потому что это лучшее руководство по программированию и использованию некоторых очень интересных микросхем, которые только что появились на рынке.