Микроконтроллер Atmega8A-16PU

Здравствуйте, MySkuвчане! Герой нашего обзора — микроконтроллер Atmega8A-16PU. Я расскажу вам о программировании данного мк в интегрированной среде разработки CodeVisionAvr, помигаем светодиодом, рассмотрим плюсы и минусы работы в данной среде. Возможно, в дальнейшем это послужит для вас альтернативой уже ставшей «народной» Arduino. Если заинтересовались, гоу под cut.

Преамбула.
Так уж сложилось, что свое знакомство с мк я начал с Arduino. Мигал светодиодом, подключал различные датчики и шилды, делал различные проекты. Все работало, меня устраивало, однако хотелось чего-то большего. Подвернулся мне один проект, где участвует Atmega8A, под которую нужно самостоятельно написать прошивку. Именно он подтолкнул меня к изучению процесса программирования «голого» мк.
Итак, перед нами микроконтроллер фирмы Atmel, семейства AVR Atmega8A.


Распиновка:

Тут находится datasheet
Теперь для работы и программирования нужно подключить его к программатору по схеме:

К сожалению, я как сапожник — без сапог, сейчас под руками нет программатора, поэтому я буду использовать Arduino UNO для загрузки в мк готовой прошивки и настройки фьюзов. Достаточно лишь загрузить скетч «Arduinoisp» из папки примеров Arduino IDE и подключить по схеме:

Однако, у данного решения есть существенный недостаток, о котором расскажу чуть позже. Перед тем, как приступить к написанию программы в CodeVisionAvr (далее CvAvr), нам нужно определиться, на какой частоте будет работать наш мк. По умолчанию, с завода наш герой работает от внутреннего rc-генератора на частоте 1Мгц (с возможностью перенастройки на 2, 4, и 8Мгц). Поскольку внутренний rc-генератор калибруют на заводе при определенных условиях (точное напряжение, температура), то точность его работы в «полевых» условиях может отличаться от 3% до 10%. Для задач, где не нужна высокая точность тактирования, этим можно пренебречь, в остальных случаях лучше использовать внешний кварц. В своем проекте я использовал внешний кварц на частоту 8 Мгц. Теперь нам надо «объяснить» мк, что нужно работать от внешнего кварца. Делается это при помощи изменения фьюзов. Если пояснить «на пальцах», то это что то вроде БИОСа, как на материнской плате, где вы указываете режимы её работы, аналогично мы сообщаем мк, в каких режимах, помимо частоты, он должен работать. Вся информация будет храниться в энергонезависимой памяти.
О прошивке фьюзов я расскажу под спойлером, те, кто умеет это делать самостоятельно, могут листать дальше.

Теперь мы готовы приступить к программированию. Для себя я выбрал среду разработки CvAvr. Язык программирования будет отличается от «ардуиновского», в CvAvr он Си-подобный. Напишем наш первый Blink.
После установки и запуска среды воспользуемся мастером создания проектов. Выбираем «File» — «New» — «Project». На вопрос, будем ли мы использовать мастер, отвечаем утвердительно. Target AVR Chip Type указываем AT90, ATtity, ATmega.
Так выглядит мастер проектов:

На вкладке Chip выбираем ATmega8A, Clock 8.000000 Mhz. Переходим во вкладку Ports. Наш светодиод будет подключен к 14 выводу микроконтроллера, согласно распиновке — PB0. На вкладке выбираем Port B, Bit 0 переключаем с IN на OUT, т.е. переводим режим работы 14 ножки нашего мк на выход.

На этом работа мастера окончена. Выбираем «Program» — «Generate, Save and Exit». Сохраняем наш проект, например, под именем Blink.

Тут ничего страшного нет, в проекте указаны режимы работы портов, таймеров, прерываний, USART, Analog Comparator, ADC, SPI и подключенных библиотек. Словом, все те параметры, которые мы указывали в мастере, все, кроме портов и чипа, у нас настроено по умолчанию. Основной цикл программы будем писать в while (1) { текст программы }. Т.к. мы работаем с PB0 (14 ножка), в цикле программы напишем:
while (1)
{
PORTB.0=1;
delay_ms (1000);
PORTB.0=0;
delay_ms (1000);
}
Тут мы устанавливаем высокий уровень на PB0, ждем 1 секунду и устанавливаем низкий уровень, затем цикл повторяется. Еще не забываем подключить библиотеку в начале проекта #include <delay.h>. Наша программа готова!!! Как видите, всё очень просто. Теперь выбираем «Project» — «Build All». Если ошибок допущено не было, то увидим отчет мастера:

Размер нашей программы составил 198 bytes, и занял 2.4% памяти мк.
Далее собираем схему:

Теперь переходим в папку с нашим проектом, заходим в папку «Debug», затем «Exe», там находится файл с расширением hex. В моем случае это blink.hex.
Остался последний шаг. Копируем этот файл в папку с AvrDude. Снова запускаем командную строку, переходим в нашу папку. Вводим строку avrdude -C avrdude.conf -c avrisp -P COM13 -b 19200 -p m8 -U flash:w:blink.hex
Так это выглядит на картинке:

Если все ввели правильно, жмем «Ввод»

Поздравляю! Работа выполнена, светодиод должен вам радостно мигать :)
Заключение.
В заключении хочу сказать о недостатке ардуиноподобного программатора, CvAvr его просто не поддерживает. Имея на руках, например, AVRISP mkII, выполнить прошивку фьюзов и загрузку программы можно непосредственно из CodeVisionAvr. Кстати, использовать графический интерфейс AvrDude доморощенный программатор то же отказался и работал только из командной строки.
С CodeVisionAvr я разобрался довольно быстро, в интернете полно текстовых и видео уроков. За пару недель освоил работу аппаратного ШИМ, прерываний, таймеров, работу с кнопками и подключение графического дисплея. Конкретно мне надо было сделать часть своего проекта: на Atmega8 организовать аппаратный 16-битный ШИМ, подключить 2 кнопки для его управления, а также выводить режимы его работы на графический дисплей, что с легкостью я и сделал :) Вот пара фото:

Итоги в сравнении с Arduino:
+ Разобраться в CvArv не сложно т.к. есть мастер создания проектов;
+ Наличие подключаемых библиотек, их достаточно много;
+ Быстрая компиляция;
+ Возможность симуляции проекта в Proteus, а так же отладки его силами встроенного debugger`а;
+ Размер программы в разы меньше. Стандартный Blink у нас занял 198 Байт, аналогичный скетч в Arduino IDE 1084 Байт + 2 Кб загрузчик;
+ Возможность реализовать режимы, которые нельзя сделать на Arduino. Например 16-битный ШИМ (вообще, на Arduino можно, но только с «костылями»);
+ Возможность применять для своих проектов мк типа ATtiny, ATmega там, где Arduino будет избыточен;
— Все же новичку начинать осваивать мк лучше с Arduino;
— Язык программирования отличается от ардуиновского processing`a;
— Библиотек к Arduino все же больше;
— CodeVisionAvr является платной программой, есть бесплатные версии с ограничениями;
Программируя «голый» мк в CodeVisionAvr, я получил огромный опыт работы в свою копилку. Изучение таймеров, регистров, режимов работы, архитектуры, чтение datasheet увеличит вашу квалификацию, расширит кругозор и откроет новые аспекты работы с микроконтроллерами.
В качестве бонуса прилагаю пару фото, когда разбирался с графическим жк-дисплеем, немного поигрался.

P.s. Много еще о чем хотел написать, но это уже получится не обзор, а огромная статья. Готов ответить на вопросы в рамках своей компетенции, в привате или комментариях. Очень много уроков по AVR можно подсмотреть тут.

upd 25.01.2016 Хочу привести ссылку на Geektimes, где рассматривается работа Arduino против прямого программирования «голого мк».