Микроконтроллеры для систем автоматики - часть 27

107

Во время операции очистки кристалла (Chip erase) стираются все ячейки FLASH и

EEPROM памяти, а также LOCK-биты. Причем LOCK-биты стираются только после того, как
будет очищена вся память программ. На состояние FUSE-бит операция Chip erase не
оказывает воздействия.

У контроллера ATmega163 имеется FUSE бит EESAVE, программирование

которого приводит к тому, что при выполнении операции Chip erase содержимое EEPROM
сохраняется.

О С Л Е Д О В А Т Е Л Ь Н О Е П Р О Г Р А М М И Р О В А Н И Е

При последовательном программировании значительно меньше контактов

микроконтроллера и не требуется источника высокого напряжения. На рис. 15.2 показана
схема включения микроконтроллера в режиме последовательного программирования.

Рис. 15.2. Последовательное программирование микроконтроллера

ATmega163

Здесь для программирования используется последовательный SPI интерфейс при

подключении контакта Vcc к источнику питания 5В, а контактов GND и #RESET – к земле.
Последовательный интерфейс использует контакты SCK (синхронизация), MOSI (ввод) и
MISO (вывод).

При записи последовательно поступающих данных в микроконтроллер данные

синхронизируются по переднему фронту сигнала SCK. При чтении данных с
микроконтроллера данные синхронизируются по заднему фронту SCK.

Для программирования и проверки микроконтроллера ATMEGA163 в

последовательном режиме программирования используются четырехбайтные команды
(табл. 15.4).

Таблица 15.4.

Инструкции последовательного программирования микроконтроллера ATmega163

Формат команды

Команда

Байт 1

Байт 2

Байт 3

Байт 4

Операция

108

Programming

Enable

1010 1100 0101 0011

xxxx xxxx

Включение

последовательного

программирования

после сброса

импульсом #RESET

Chip Erase 1010 1100 100x xxxx

xxxx xxxx

Очистка кристалла

EEPROM и Flash.

Read

Program

Memory

0010 H000 xxxa aaaa bbbb bbbb oooo oooo

Чтение байта H

(старший или

младший) команды

из памяти программ

с заданным адресом

a:b.

Load Program

Memory Page

0100 H000 xxxx xxxx

xxbb bbbb

iiii iiii

Загрузка байта H

(старший или

младший) данных i в

страницу памяти

программ по адресу

Write Program

Memory Page

0100 1100 xxxa

aaaa bbxx xxxx

iiii iiii

Запись страницы

памяти программ с

адресом a:b.

Read

EEPROM

Memory

1010 0000 xxxx xxxa bbbb bbbb oooo oooo

Чтение данных из

EEPROM по адресу

a:b.

Write

EEPROM

Memory

1100 0000 xxxx xxxa

bbbb bbbb

iiii iiii

Запись i в EEPROM

по адресу a:b.

Read Lock

Bits

0101 1000

xxxx xxxx

xxxx xxxx xx65 4321 Чтение Lock bits. ‘0’

= programmed, ‘1’ =

unprogrammed.

Write Lock

Bits

1010 1100

111x xxxx

xxxx xxxx 1165 4321

Запись Lock bits.

Установка бит 6 - 1 =

’0’ приводит к

программированию

Lock bits

15.2. Программно-аппаратные средства поддержки программирования

Подготовка программ для микроконтроллера выполняется на персональном

компьютере и состоит из следующих этапов:

создание текста программы;

трансляция текста в машинные коды и исправление синтаксических ошибок;

отладка программы, то есть устранение логических ошибок;

окончательное программирование микроконтроллера.

Каждый из этапов требует использования специальных программных и аппаратных

средств. Программные и аппаратные средства разрабатываются как производителями
микроконтроллеров, так и независимыми фирмами. Они всегда ориентированы на
конкретную архитектуру микроконтроллера. Программные средства обычно оформляются в

109

виде интегрированной отладочной среды и могут распространяться бесплатно, условно-
бесплатно или на платной основе.

Текст программы, создаваемый на первом этапе проектирования оформляется в

виде файла на языке ассемблера (c расширением .asm). Этот файл является входным для
программ-трансляторов, которые, в свою очередь, создают новые файлы,
ориентированные на использование с конкретными отладочными средствами. Обычно это:

файл-листинг (с расширением .lst),

объектный файл (с расширением .obj),

файл-прошивка FLASH-памяти (с расширением .hex),

файл-прошивка EEPROM-памяти (с расширением .eep).

Файл-листинг - это отчет транслятора о своей работе. В нем приводится

транслируемая программа в виде исходного текста, каждой строке которого сопоставлены
соответствующие двоичные коды. Кроме того, листинг содержит сообщения о выявленных
ошибках.

Объектный файл, создаваемый программой ассемблером, используется в

дальнейшем как входной для программы-отладчика и имеет специальный формат.

Файлы прошивки FLASH и EEPROM блоков памяти предназначены для работы с

последовательными и параллельными программаторами и имеют стандартные форматы.

Кроме языка ассемблера, для программирования встраиваемых микропроцессоров

широкое распространение получили языки программирования высокого уровня. Они
предоставляют программисту такой же легкий доступ ко всем ресурсам микроконтроллера,
как и ассемблер, но вместе с тем дают возможность создавать хорошо структурированные
программы, снимают с программиста заботу о распределении памяти данных и содержат
большой набор библиотечных функций для выполнения стандартных операций.

Отладка программ микроконтроллеров может выполняться двумя основными

способами: на персональном компьютере при помощи программы-симулятора или в
реальной микропроцессорной системе.

Два эти способа взаимно дополняют друг друга.
Программы-симуляторы отображают на экране компьютера программу

пользователя  и  состояние  внутренних  регистров  микроконтроллера.  В  результате,
появляется  возможность  для  наблюдения  за  изменениями  в  регистрах,  памяти  и
процессорном ядре микроконтроллера при выполнении тех или иных команд программы. В
реальной  системе  состояние  внутренних  регистров  микроконтроллера  посмотреть  при
помощи  измерительных  приборов  невозможно.  Использование  симуляторов  эффективно
при отладке подпрограмм, которые выполняют численную обработку внутренних данных.

Внутрисхемные эмуляторы являются специальными схемами, которые с одной

стороны  связываются  с  проектируемой  микропроцессорной  системой  через  панель,
предназначенную  для  установки  микроконтроллера,  а  с  другой - с  персональным
компьютером и работают под управлением установленного на компьютере программного
обесечения.  Внутрисхемные  эмуляторы  позволяют  выполнять  программу  в    системе  в
пошаговом  режиме  и  неограниченное  число  раз  вносить  изменения  в  программу.  При
работе с внутрисхемным эмулятором на экране компьютера можно наблюдать состояние
внутренних ресурсов процессора, а на микропроцессорной плате - реакцию системы на те
или иные команды программы.

Окончательная отладка программного обеспечения производится в рабочей

системе. Обычно производители микроконтроллеров предлагают пользователям
различные аппаратные средства для создания такой системы. Например, для разработки

110

микропроцессорных систем на основе AVR-микроконтроллеров фирма Atmel выпускает
стартовый набор AVR STARTER KIT типа STK500.

Набор STK500 содержат небольшую печатную плату Development Board, кабель

для последовательного программирования через COM-порт компьютера, CD-ROM с полной
документацией на все типы микроконтроллеров и многочисленными примерами
прикладных программ (рис. 15.1).

Рис. 15.1. Набор STK500 фирмы Atmel

Плата Development Board из набора STK500 (рис. 15.2) имеет следующие узлы:

встроенный стабилизатор напряжения питания;

сокеты для установки различных типов микроконтроллеров в DIP-корпусах;

разъем для последовательного программирования;

узел интерфейса RS-232;

набор из 8 светодиодов, которые можно подключать к выводам портов
микроконтроллера;

набор из 8 кнопочных переключателей, которые можно подключать к
выводам портов микроконтроллера;

разъемы, через которые при помощи гибких кабелей можно наращивать
микропроцессорную систему. Например, можно подключить собственный
макет аналоговой части какого-либо устройства.

содержание .. 25 26 27 28 ..