AVR123:Глава 5

Вернуться на главную

Язык Си для AVR.

Как раз то, что необходимо и достаточно для микроконтроллеров.

По умолчанию компилятор CVAVR

В других компиляторах могут быть незначительные отклонения, нюансы не связанные с языком Си, а обусловленные стараниями и предпочтениями разработчиков этих компиляторов.

Минимальная программа на Си может быть такой: <source lang="c">main(){}</source> Эта программа не делает ни чего полезного — но это уже программа и она показывает что в программе на языке Си — должна быть главная функция main — обязательно !

Скачайте и Распечатайте.Памятка Си для МК на ОДНОЙ странице.

Рассказывая про МК я говорил вам, что: Задача программы МК:

• читать числа из регистров и памяти МК,
• делать что-то с числами, данными и
• записывать числа в регистры и память.

Только так программа может общаться с МК.

Как это делать на языке Си

Регистры МК

( регистры - это ячейки-байты в памяти МК AVR ) в программе на Си имеют названия как и в ДШ и так как числа в большинстве из них можно менять - для программы регистры являются по сути переменными.

Переменная

- это набор ячеек в памяти в которых можно хранить число или числа и менять их. Переменная имеет адрес и имя.

Константа

- это как переменная но менять содержимое нельзя.

Подробней о переменных и константах написано ниже.

1) Чтобы поместить число в переменную (в регистр) в языке Си есть оператор присваивания

это знак "=" ( называемый в математике "равно" ) "=" в Си означает вычислить результат того что справа от оператора присваивания и поместить этот результат в переменную находящуюся левее оператора присваивания.

	Запомните!
В Си знак "=" НЕ означает равенство!

<source lang="c"> PORTB = PINB + 34;/* Эта строчка на Си означает взять (прочитать, считать) значение переменной (регистра) PINB, затем прибавить к нему число 34 и поместить результат в переменную PORTB */

ПЕРЕМЕННАЯ = PINC; /* Эта строчка на Си означает взять (прочитать, считать) значение переменной (регистра) PINC и поместить результат в переменную с именем ПЕРЕМЕННАЯ */ </source> Чтобы в Си взять (прочитать) число из регистра или значение переменной нужно написать его название НЕ непосредственно с лева от оператора присваивания !

Примеры :

a) Строка где переменная стоит слева от = но через знак &

<source lang="c">PORTB & = 0x23;</source>

на Си означает - прочитать содержимое переменной PORTB, затем выполнить "поразрядное (побитное) логическое И" между прочитанным значением и числом 0x23 и поместить (записать, присвоить) результат в переменную PORTB

b) Строка где переменная стоит непосредственно слева от =

<source lang="c">PORTB = 0x23;</source>

на Си означает - не читая содержимое переменной PORTB присвоить ей значение 0x23 уничтожив то что было там раньше.

:Вместо & "И" (AND - только 1 и 1 дают 1) могут быть и другие побитные логические операции:
• | "ИЛИ" (OR только 0 и 0 дают 0)
• ^ "Исключающее ИЛИ" (XOR изменить бит напротив "1")
• ~ "инвертирование битов" (INV изменить биты регистра)
• арифметические операции: + - * / %

С оператором присваивания используются вот такие сокращения:

ДЛИННАЯ ЗАПИСЬ	СМЫСЛ	СОКРАЩАЕТСЯ ДО
x = x + 1;	добавить 1	x++; или ++x;
x = x - 1;	вычесть 1	x--; или --x;
x = x + y;	прибавить y	x += y;
x = x - y;	вычесть y	x -= y;
x = x * y;	умножить на y	x *= y;
x = x / y;	поделить на y	x /= y;
x = x % y;	остаток от деления	x %= y;
x--;	вычесть 1	x -= 1;
x++;	добавить 1	x += 1;

Примеры :

<source lang="c"> 00010010 | 01001111 // "ИЛИ" - только 0 и 0 дают 0 // англ. название OR

01011111 // это результат

// только биты_5 в обоих числах были нули

00010010 & 01001111 // "И" - только 1 и 1 дают 1 // англ. название AND

00000010 // это результат

// только биты_2 в обоих числах были единицы

00010010 ^ 01001111/* "исключающее ИЛИ" - результат любое из пары чисел в котором инвертированы (изменены) биты напротив битов равных "1" в другом числе. англ. название XOR */ 01011101 // это результат /* изменились биты во втором числе напротив установленных битов 4 и 1 первого числа. */

~ 01001111 /* инвертировать биты те что были "1" станут "0" и наоборот */ 10110000 // это результат</source>

Запомните !
Результатом поразрядных (побитных) логических операций : & | ^ ~ является число ! Которое может быть интерпретировано компилятором как "истина" если оно не ноль и "ложно" если число ноль.

Числа

В компиляторе можно записывать в виде указанном в его Help ! Раздел - константы - Constants.

например - Целые числа могут быть записаны : <source lang="c"> - в десятичной форме - 1234

- в двоичной форме с префиксом 0b так: 0b101001

- в шестнадцатеричной форме с префиксом 0x так: 0x5А

- в восьмеричной форме с префиксом 0 так: 0775</source>

Числа с плавающей точкой имеют в записи эту точку и какое либо число после этой точки, так: <source lang="c">61.234 или так: 73.0 и так: .786

и могут иметь в конце F вот так: 61.234F</source> ТОЧКА ОБЯЗАТЕЛЬНА !

Различные представления числа D3h равно 0xD3 равно 0b1101 0011 равно 211
шестнадцатеричное число 0xD3
0	x	D				3
двоичное представление - число 0b1101 0011
0	b	1	1	0	1	0	0	1	1
номера бита		7	6	5	4	3	2	1	0
два в степени равной номеру бита
		128	64	32	16	8	4	2	1
число 211 в десятичном виде это сумма степеней двойки где биты равны "1"
Сложите		+128	+64		+16			+2	+1

Четыре бита это 1 "нибл" (полубайт) или 1 символ в 16-ричной системе или десятичное число от 0 до 15.

"В уме" удобно оперировать ниблами:двоичный десятичный 16-ричный

двоичный	десятичный	16-ричный
0000	0
0001	1
0010	2
0011	3
0100	4
0101	5
0110	6
0111	7
1000	8
1001	9
1010	10	A
1011	11	B
1100	12	C
1101	13	D
1110	14	E
1111	15	F

Для перевода чисел из одного вида в другой можно использовать калькулятор Windows в инженерном виде.

Есть в Си операции которые изменяют значение переменной и без оператора присваивания : <source lang="c"> PORTA++; /* Эта строчка на Си означает взять значение переменной PORTA добавить к ней 1 и записать результат обратно в PORTA говорят: Инкрементировать регистр PORTA */

PORTC--; /* Эта строчка на Си означает обратное действие! Декрементировать - вычесть 1 из значения регистра PORTC */ </source>

Инкремент и декремент удобно использовать для изменения значения различных переменных счетчиков.

Важно помнить что они имеют очень низкий приоритет - поэтому чтобы быть уверенными в порядке выполнения желательно писать их отдельной строчкой программы !

	Обратите внимание !
В конце выражения или конструкции в программе на Си ставят точку с запятой.

Длинные выражения можно писать в несколько строк. <source lang="c"> /* ЗЕЛЕНЫМ я пишу комментарий к программе в Си он может быть написан в несколько строк

и пустых строк тоже */

// или в одну после двух черточек </source> Компилятор игнорирует все что написано в комментариях !

Вы не компилятор !

Не игнорируйте, пишите комментарии и читайте !

Когда инкремент или декремент используется в выражении то важно где стоят два знака + или - перед переменной или после переменной : <source lang="c"> a=4; b=7;

a = b++; /* Эта строчка на Си означает Взять значение переменной b присвоить его переменной a затем добавить 1 к переменной b и сохранить результат в b

Теперь a будет содержать число 7 b будет содержать число 8 */

a=4; b=7;

a = ++b; /* Эта строчка на Си означает Взять значение переменной b затем добавить к нему 1 и сохранить результат в b и этот же результат присвоить переменной a

Теперь a будет содержать число 8 и b будет содержать число 8 */ </source>

2) Арифметические операции в Си

<source lang="c"> x + y // сложение x - y // вычитание x * y // умножение

x / y /* деление.

Если числа целые результат - целое число с отброшенной дробной частью - не округленное !

т.е. если в результате деления на калькуляторе получается 6.23411 или 6.94 то результат будет просто целое число 6 - запомните !

Если числа с плавающей точкой, то есть float или double и записываются с точкой и числом после точки, то и результат будет число с плавающей точкой без отбрасывания дробной части 131.9739 / 6.18 даст 21.355 */

x % y // вычислить остаток от деления нацело

// примеры:

5 / 2 // даст 2

5 % 2 // даст 1

75 / 29 // даст 2

75 % 29 // даст 17 </source>

3) Операторы сравнения (или отношения):

<source lang="c"> используются для сравнения переменных, чисел (констант) и выражений. x < y // X меньше Y x > y // больше x <= y // меньше или равно x >= y // больше или равно x == y // равно x != y /* не равно

Результат выполнения этих операторов:

"истина" это "1" (точнее "не ноль")

"ложно" это "0"

Значения хранимые в переменных (в регистрах) х и у НЕ изменяются!

Берутся (считываются) значения хранящиеся (или содержащиеся) в переменных и сравниваются */

! /* "НЕ" - логическое отрицание */ </source>

4) Логические операции :

<source lang="c"> | | // "ИЛИ" - только "ложь" и "ложь" // дают "ложь"

&& // "И" - только "истина" и "истина" // дают "истина"

! // "НЕ" - логическое отрицание

/* Правило - в Си считается:

"Ложь" (False) только ноль.

"Истина"(True)- не ноль. или так: (!0)

• /

!(истина) // дает "ложь"

!(ложь) // дает "истина" </source> В результате логической операции вы получаете НЕ ЧИСЛО, а логическое значение "истина" или "ложь"

Для логических операций && и || берутся результаты выражений слева и справа от знака операции преобразованные в "истину" или "ложь" и определяется логический результат операции.

Компилятор, для определенности наверно, результат "истина" превращает в 1 а не в любое отличное от 0 число.

Логические операции могут объединять несколько проверяемых условий.

Пример:

<source lang="c"> if((выражение1)&&((выражение2) || (выражение3))) {/* Код программы здесь будет выполняться если: Выражение1 "Истина" (значит не ноль) и хотя бы одно из выражений 2 и 3 тоже "Истина" (значит не ноль).

• /};</source>

Подробнее о логических операциях обязательно прочитайте по в низу этой страницы !

Приоритет операций в языке Си перечислены в порядке убывания приоритета. Операции, приведённые на одной строчке, имеют одинаковый приоритет. Операции, помеченные как R->L, исполняются справа налево.

1. () [] -> .
2. Унарные (R->L): ! ~ - * & sizeof (type) ++ --
3. Бинарные арифметические: * / %
4. Бинарные арифметические + -
5. Сдвиг: << >>
6. Сравнение: < <= > >=
7. Сравнение: == !=
8. Битовая: &
9. Битовая: ^
10. Битовая: |
11. Логическая: &&
12. Логическая: ||

1. Тернарная (R->L): ?:
2. Операции с присваиванием (R->L):

=

+=

-=

=

/=

&=

|=

^=

<<=

>>=

{

{InfoBlock|Чтобы точно знать порядок выполнения операций программой используйте скобки ( )

( () + ( () * () ) ) Ведь скобки ( ) имеют наивысший приоритет.|Совет:}}

Самое интересное !

Ходовые конструкции на Си В компиляторе [CVAVR заготовки этих конструкций находятся под ярлыком "Code Templates" слева вверху. Вы можете выбирать нужные заготовки и вставлять их в свою программу.

5) if(){ }else{ }; идеальная конструкция если вам нужно выполнить какую то часть программы при наличии каких либо

условий или при их отсутствии :

<source lang="c"> if (выражение) { код на Си /* делать этот код если выражение "истина" - т.е. результат его вычисления не ноль */ } else { код на Си /* делать этот код если выражение "ложь" - т.е. результат его вычисления равен нулю */ };

// } else { это не обязательный элемент конструкции, без него так :

if (выражение) { код на Си /* делать этот код если выражение "истина" - т.е. результат его вычисления не ноль */ }; </source>

6)while(){ }; условный цикл ( цикл с условием ) - используйте если вам

нужно выполнять какой то код программы пока выполняется (существует,

справедливо, "истино" - значит "не ноль") некоторое условие, результат вычисления выражения :

<source lang="c"> while (выражение) { код на Си /* делать этот код если выражение "истина" - т.е. результат его вычисления не ноль. Пока выполняется этот код выражение не проверяется на истинность ! После выполнения кода происходит переход к строке while снова проверять истинность выражения */ }; </source> Цикл while имеет вариант

do - while при котором код в { } выполняется по меньшей мере один раз не зависимо от истинности условия в скобках : <source lang="c"> do { код на Си /* сделать этот код один раз

затем, если выражение есть "истина" - т.е. результат его вычисления не ноль - опять делать код с начала, и так до тех пор пока выражение истина */ } while (выражение); </source> 7) for(;;){ }; - этот цикл позволяет выполнить часть программы нужное число раз: <source lang="c"> char i; /* объявление переменной для for это обычная переменная Си и значит может иметь любое допустимое имя по вашему желанию и тип */ for (i=5; i i = 5 это начальное выражение, то что в начале будет в переменной i

Число 5 просто для примера, может быть таким, как позволяет объявление типа переменной i, в нашем случае это char в большинстве компиляторов по-умолчанию это без знаковый символьный тип - он может хранить числа от 0 до 255 i < 20 - контрольное выражение Может быть с разными операторами отношения, важно лишь чтобы по ходу цикла оно становилось когда-то "ложью" - иначе цикл "зациклится" т.е. ни когда не кончится.

i += 4 - это счетчик или изменение переменной цикла. Обычно это i++ т.е.к переменной добавляется 1 каждый "прогон" цикла. Но опять же может быть таким какое вам требуется.

Начальным условием

- может быть любое допустимое в Си выражение результатом которого является целое число.

Контрольное выражение

- определяет до каких пор будет выполнятся цикл.

Счетчик 

- показывает как изменяется начальное выражение перед каждом новом выполнении цикла .

Выражение 

- значит это может быть не просто переменная, а что-то посложней, например:

i =(7 + i*4) или i = (функция других переменных)

<source lang="c"> Циклы for(;;) и while()

часто используют вот так:

while(1);

for (;;);

/* Так написанные эти циклы означают :

МК выполнять эту строчку пока есть питание, нет сброса и нет прерывания. Когда возникает прерывание, программа переходит на обработчик прерывания и (если в обработчике нет перехода в другое место программы) по завершении кода обработчика опять возвращается в такой цикл. */

while(1){ код программы };

for (;;){ код программы };

/* Так написанные эти циклы означают :

МК выполнять код программы пока есть питание, нет сброса и нет прерывания. Когда возникает прерывание, программа переходит на обработчик прерывания и (если в обработчике нет перехода в другое место программы) по завершении кода обработчика опять возвращается сюда и продолжает выполнять код программы */ </source>

8)switch(){ }; - оператор множественного выбора,

позволяет вам сделать выбор из нескольких вариантов. <source lang="c"> switch (выражение) { case 5: код на Си /* этот код будет выполняться если результат вычисления выражения равен числу 5

на этом работа оператора switch закончится */ break;

case -32: код на Си /* этот код будет выполняться если результат вычисления выражения равен отрицательномц числу -32

на этом работа оператора switch закончится */ break;

case 'G': код на Си /* этот код будет выполняться если результат вычисления выражения равен числу соответствующему символу G в таблице ASCII

на этом работа оператора switch закончится */ break;

default: код на Си /* этот код будет выполняться если результат вычисления выражения не равен ни 5 ни -32 ни 'G'

А так же после выполнения кода не имеющего в конце break;

на этом работа оператора switch закончится */ };

/* switch закончен - выполняется дальнейший код программы */ </source>

case 

- может быть столько сколько вам нужно, чтобы программа работала быстрее старайтесь наиболее вероятные варианты располагать выше!

default 

- не обязателен. Его можно расположить и не в конце.

break; 

- если его не использовать то найдя нужный вариант программа будет выполнять и следующие ниже условия case

[Прочитайтеподробней о switch с примерами.

[Скачайте и распечатайте таблицу символов ASCII на ОДНОЙ странице!

9) goto - оператор безусловного (немедленного) перехода. <source lang="C"> ... какой-то код нашей программы на Си ...

mesto_5: /* сюда мы попадем после выполнения строки программы goto mesto_5 */

   код будет выполнятся после goto mesto_5;

... какой-то код нашей программы на Си ...

mesto_1: /* сюда мы попадем после выполнения строки программы goto mesto_1 */

   код будет выполнятся после goto mesto_1;

... какой-то код нашей программы на Си ...

goto mesto_1; /* перейти в то место программы где в начале строки написано mesto_1: */

... какой-то код нашей программы на Си ...

goto mesto_5; /* перейти в то место программы где в начале строки написано mesto_5: */

... какой-то код нашей программы на Си ... </source>

Используйте goto с осторожностью! Думайте к чему может привести выполнение функций или конструкций вашей программы не до конца.

CVAVR помогает вам в контроле не позволяя где угодно втыкать goto

	Оператор Си   ?   работает почти как  if - вот так: 

Пример функция в которую передается значение переменной val_d

Вызов функции и передач в нее числа хранящегося в переменной с именем peremennaya

resultat = funkziya(peremennaya);

В функции число из peremennaya будет помещено в val_d и обработано.

int funkziya(int val_d) {

 return ((val_d>511)?(-1024+val_d):(val_d));

}

( (выражение) ? ( если выражение истина ) : ( если выражение ложно ) )

если val_d>511 то функция возвратит val_d уменьшенное на 1024

если val_d=<511 то функция возвратит val_d не меняя его.

Возвращаемое функцией значение val_d будет помещено в переменную в строке вызова функции - resultat

Подробнее о функциях будет написано ниже.

Ну вот - ПОЧТИ всё что нужно нам из Си !

Как использовать описанное выше вы можете посмотреть в примерах к компилятору !

Примеры в папке :

C:\CVAVR\EXAMPLES

Открывайте файлы исходников .с и разбирайте текст программ - что делает каждая строчка кода !

Это великолепный способ само-обучения программированию !

Новичку понадобятся для понимания программ написанных профи :

Указатели, Структуры и Союзы.

Прочитайте о них в он-лайн книгах по Си которые расположены ниже на страничке. Примеры применения указателей, структур и союзов в разных компиляторах вы найдете в FAQ к курсу по AVR - скачайте и читайте.

Структура программы на языке Си.

Программа на языке Си это текстовый файл, обычно с расширением .c

Текст программы называют исходным или "исходником" или "сурцом" от анг. source code - это вам ключевые слова для поиска

Весь исполняемый код программы на Си находится в функциях - т.е. в фигурных скобках { исполняемый код программы }

Программа на Си имеет определенную структуру :

1) заголовок

2) включение необходимых внешних файлов - #include

3) ваши определения для удобства работы - #define

4) объявление глобальных переменных и констант

   Глобальные переменные и константы   

- объявляются вне какой либо функции.

   т.е. не после фигурной скобки   {

- доступны в любом месте программы - значит можно читать их значения и присваивать переменным значения там где вам требуется - в любом месте программы после их объявления.

5) описание функций - обработчиков прерываний

6) описание других функций используемых в программе

7) функция main <- это единственный обязательный пункт !

Это не жесткий порядок а ориентировочный !

Иногда п.6 это прототипы функций, а сами функции описываются полностью после п.7

Прототип функции - показывает образец того как применять функцию в программе, какие значения в нее передаются и если она возвращает какое-то значение то прототип указывает тип возвращаемых данных. Прототип не имеет скобок { } а после скобок ( ) ставится  ;

Функция - имеет { "тело" } в фигурных скобках. Тело это код на Си определяющий то что делает функция.

после вызова функции не ставится !

Программа на Си начинает работу с функции main()

по необходимости из main()вызываются другие функции программы, из которых может быть вызов следующих функций, по завершении работы функции программа возвращается по той же цепочке как вызывались функции. <source lang="C"> main(){

... какой то код программы ...

вызов функции_1; //программа перейдет в функцию_1

строка программы; // будет выполнятся после

                 // возврата из функции_1 

... какой то код программы ...

} </source> На странице 3. "Прерывания в AVR" - вы уже читали, что описанный выше ход программы может нарушаться прерываниями.

Пример программы на Си

с описанной выше структурой я буду писать на голубом фоне.

По мере надобности я буду разрывать голубой фон обычным текстом, затем голубой фон и программа будет продолжаться.

Ниже будет написан пример ОДНОЙ программы на Си.

<source lang="C">

	/* пункт 1   заголовок программы 

Он оформляется как комментарий, и обычно содержит информацию

- о названии, назначении, версии и авторе программы - краткое описание алгоритма программы - пояснения о назначении выводов МК и режиме его работы, фьюзы - компилятор, инструменты и их версии - другие сведения которые вы считает полезным указать

• /

// комментарий после двух косых черт пишут в одну строку!

// пункт 2 включение внешних файлов

1. include <mega16.h> /* перед компиляцией, препроцессор компилятора вставит вместо этой строчки содержимое (текст) заголовочного файла "хидера" mega16.h - этот файл содержит перечень регистров имеющихся в МК ATmega16 и соответствие их названий их физическим адресам в МК.

Посмотрите его содержание !!!

CVAVR\inc\mega16.h

Не забывайте указать какой МК вы используете в свойствах проекта в компиляторе */

//delay functions

1. include <delay.h>

/* перед компиляцией, препроцессор компилятора вставит вместо этой строчки текст "хидера" delay.h - этот файл содержит функции для создания пауз в программе.

Теперь чтобы сделать паузу вам нужно лишь написать : */

delay_us(N); /* сделать паузу N (число) микроСек это должна быть константа - НЕ переменная !!! например delay_us(12 + 7*3); например delay_us(117); */

delay_ms(x); /* сделать паузу x милиСек x - может быть переменная, выражение или число от 0 до 65535 (тип unsigned int) например delay_ms(3280); например delay_ms(переменная); например delay_ms(переменная*4 + 760); */

// пункт 3 определения пользователя

// AD7896 control signals PORTB bit allocation

1. define ADC_BUSY PINB.0
2. define NCONVST PORTB.1

/* после этих двух строк, перед компиляцией, препроцессор компилятора заменит в тексте программы ADC_BUSY на PINB.0 и NCONVST на PORTB.1 <source lang="C"> Таким образом вместо того что бы помнить что вывод занятости AD7896 подключен у вас к ножке PB0 вы можете проверять значение осмысленного понятия ADC_BUSY - "АЦП занят"

а вместо управления абстрактной ножкой PB1 (через PORTB.1) вы можете управлять "НьюКонвешнСтат" - NCONVST - "стартовать новое АЦ преобразование" <source lang="C">

1. define - Это удобно ! Но ВОВСЕ не обязательно.

• /

1. define INIT_TIMER0 TCNT0=0x100L-F_XTAL/64L/500L

/* этот пример показывает что определения могут быть и сложней ! */ </source>

1. define - может содержать и некоторые переменные, вместо которых в тексте программы могут быть подставлены и числа и слова. Может определять даже сложные, полноценные функции.

Например:

1. define invbit(p,n) (p=p^bit(n))

Здесь переменные величины это 'p' и 'n'. Теперь для инвертирования бита 5 в регистре PORTB вам достаточно написать в программе:

invbit(PORTB,5);

Кроме того в самой правой части эти переменные величины могут быть связаны и арифметическими операциями и таких переменных может быть много.

Примеры #define есть в FAQ к курсу.

Определения БИТ-ов AVR (соответствие номера бита в регистре его названию по ДШ) есть в "хидерах" .h в компиляторах ICC, IAR, WinAVR и других компиляторах,

Но их нет в хидерах CodeVisionAVR - это не позволяет напрямую вставлять в текст программы примеры кода из даташит МК

Поэтому я сделал для вас файл - заголовок m8_128.h содержащий определения битов некоторых AVR.

Скачайте его и добавьте в программу вот так:

(Если вы читаете курс с начала и делаете то, что предлагается то этот файл у вас уже есть). <source lang="C">

1. include <mega16.h>

/* сперва обычный "хидер"-заголовок для МК

  используемого в вашей программе */

1. include <m8_128.h>

/* затем мой "хидер"-заголовок с определениями

  названий и номеров битов для используемого МК */

</source>

Теперь вы можете использовать примеры на Си из ДШ на ваш МК !

Мой файл m8 128.h содержит определения битов для микроконтроллеров ATmega8 ATmega16 ATmega32 ATmega64 ATmega128

Для всех AVR определения битов есть в .h заголовках WinAVR вот архив (127 Кб) скачайте и используйте если понадобится.

Мастер начального кода программы в компиляторе ICC умеет по вашему желанию автоматически делать

1. define для ножек для ножек МК !

Подробней про это и с картинкой смотри в соответствующей задаче курса.

Пункт 4.

Объявление переменных

Перед использованием переменной в программе на Си её необходимо объявить - т.е. указать компилятору какой тип данных она может хранить и как она называется.

Наиболее подробно об этом по ссылке:

1.2. ТИПЫ ДАННЫХ И ИХ ОБ ЯВЛЕНИЕ

Ниже сжато - самое главное:

Формат объявления переменной таков:

[<storage modifier>] <type definition> <identifier>;

[<storage modifier>]

- необязательный элемент,

он нужен толон нужен только в некоторых случаях и может быть:

extern 

- если переменная может использоваться в других файлах исходного кода программы, например объявляется во внешнем файле - хидере delay.h приведенном выше, а используется в основном файле программы.

volatile 

- ставьте если нужно предотвратить возможность повреждения содержимого переменной в прерывании, и не позволить компилятору попытаться выкинуть её при оптимизации кода.

Ставьте всегда если не знаете точно - нужно или нет !

пример:

volatile unsigned char x;

static 

- если переменная локальная т.е. объявлена в какой либо функции после скобки { и должна сохранять свое значение до следующего вызова этой функции.

register 

- разместить переменную в регистрах AVR - это может ускорить доступ к ней. CVAVR по-умолчанию размещает переменные в регистрах до их заполнения. Но размещение переменных в регистрах делает их не видимыми при отладке в PROTEUS.

eeprom 

- разместить переменную в EEPROM. Это энергонезависимая память - значение таких переменных сохраняется при выключении питания и при перезагрузке МК.

пример: eeprom unsigned int x;

Если это первая переменная в EEPROM то её младший байт будет помещен в ячейку 1 EEPROM а старший в ячейку 2. Ячейка 0 не используется так как рекомендует производитель. CVAVR похоже не использует и 0 и 1 ячейки EEPROM. Необходимо помнить что запись в EEPROM длительный процесс - по таблице "Table 1. EEPROM Programming Time" это 8500 тактов процессора.

Количество записей в ячейки EEPROM ограничено !

Подробней в "Accessing the AVR internal EEPROM".

Книги и учебники по радиоэлектронике и микроконтроллерам там

Скачать весь курс по AVR одним архивом

Глобальные переменные объявляются до появления их в тексте какой либо функции. После объявления, глобальные переменные доступны в любой функции программы.

Локальные переменные объявляются в самом начале функций - т.е. сразу после фигурной скобки {

Локальные переменные доступны только в той функции где они объявлены! В разных функциях могут быть объявлены локальные переменные с одинаковыми именами - я не советую вам так делать.

Советую не использовать ЛОКАЛЬНЫЕ переменные в главной функции main.

<source lang="C"> <type definition> - тип данных которые может хранить переменная.

наиболе часто используемые типы данных :

unsigned char - хранит числа от 0 до 255 (байт)

unsigned int - хранит числа от 0 до 65535 (слово == 2 байта)

unsigned long int - хранит от 0 до 4294967295 (двойное слово == 4 байта) </source>

Подробнее все типы данных посмотрите в Help

CVAVR\bin\CVAVR.HLP

Раздел "Data Types"

Уточняйте ТИПЫ данных в руководстве к вашему компилятору !

Вместо unsigned char - можно писать писать просто char, так как компилятор по-умолчанию считает char без знаковым байтом.

А если вам нужен знаковый байт то объявляйте его так :

signed char imya_peremennoi;

<identifier> - имя переменной - некоторый набор символов по вашему желанию, но не образующий зарезервированные слова языка Си.

Выше был уже пример идентификатора - имени переменной: imya_peremennoi

Давайте осмысленные имена переменным и функциям - напоминающие, "говорящие" вам об их назначении.

Принято использовать маленькие буквы, а для отличия имен переменных от названия функций - имена переменных можно например начинать с буквы, а названия функций (кроме main конечно) с символа подчеркивания.

Например так :

 moya_peremennaya        _vasha_funkziya 	 

Внимание!

Глобальные переменные, а также локальные с модификатором static - при старте и рестарте программы равны 0 если вы не присвоили им (например оператором =) иное значение при их объявлении или по ходу программы.

Подробные примеры объявления переменных посмотрите пожалуйста в разделе Variables в "Хелп" компилятора CVAVR.

Вот несколько примеров объявления переменных :

unsigned char my_peremen = 34; unsigned int big_peremen = 34034;

Это объявлены две переменные и им присвоены значения.

Первая my_peremen - символьного типа - это 1 байт, она может хранить число от 0 до 255. В данном случае в ней хранится число 34.

Вторая big_peremen - целого типа, два байта, в ней может хранится число от 0 до 65535 , а в примере в неё поместили десятичное число 34034.

Пример массива содержащего 3 числа или элемента массива.

char mas[3]={11,22,33};

Нумерация элементов начинается с 0. Т.е. элементы данного массива называются

mas[0], mas[1], mas[2]

и в них хранятся десятичные числа 11, 22 и 33.

Где то в программе вы можете написать:

mas[1] = 210;

Теперь в mas[1] будет хранится число 210

- массивы могут быть многомерными, - можно не присваивать значений элементам

  массива при объявлении.

НО только при объявлении вы можете присвоить значения всем элементам массива сразу ! Потом это можно будет сделать только индивидуально для каждого элемента.

Строковая переменная или массив содержащий строку символов.

char stroka[6]="Hello";

Символов (букв) между кавычками 5 , а я указал размер строки 6  !

Дело в том, что строки символов должны заканчиваться десятичным числом 0.

Не путайте его с символом '0' которому соответствует десятичное число 48 по таблице ASCII - которая устанавливает каждому числу определенный символ.

Например :

Элемент строки stroka[1] содержит число 101 которому по таблице ASCII соответствует символ 'e'

Элемент stroka[4] содержит число 111 которому соответствует символ 'o'

Элемент stroka[5] содержит число 0 которому соответствует символ 'NUL' его еще обозначают вот так '\0'

Строковая переменная может быть "распечатана" или выведена в USART MK вот так:

printf("%s\n", stroka);

Вы можете преобразовать строковую переменную в число! Если исходная строка символов такая  :

char stroka[]="3654694"; то вот так:

perem_1 = atoi(stroka);

мы поместим в переменную perem_1 (которую должны были ранее в программе объявить как "беззнаковую целую") число 36546. Это число влезет в переменную perem_1 которая может хранить числа от 0 до 65535. А вот 9 и 4 уже не поместятся. Для бОльших чисел есть функция - atol() Чтобы использовать эти функции необходимо включить в начале программы заголовочный файл :

1. include <stdlib.h>

Для преобразования числа в строку

есть itoa() и ltoa()

и аналогичные функции для чисел с плавающей точкой.

Подробнее об этих и других полезных функциях смотрите раздел "Standard Library Functions" справки компилятора CodeVisionAVR.

Советую вам скачать заголовочный файл

m8 128.h

Он содержит названия битов МК ATmega8 -16 -32 -64 -128 и сокращенные названия типов данных как в компиляторе IAR.

вот отрывок из него: <source lang="C">

1. define u8 unsigned char // 0 to 255
2. define s8 signed char // -128 to 127

1. define u16 unsigned int // 0 to 65535
2. define s16 signed int // -32768 to 32767

1. define u32 unsigned long int

// 0 to 4294967295

1. define s32 signed long int

// -2147483648 to 2147483647

1. define f32 float // ±1.175e-38 to ±3.402e38
2. define d32 double // ±1.175e-38 to ±3.402e38

</source>

После включения моего "хидера" в текст вашей программы вы сможете писать вместо длинного

unsigned long int <имя 32 битной переменной>

коротко :

u32 <имя 32 битной переменной>

u - без знаковая - значит не отрицательная

s - значит переменная со знаком 

32 - количество бит в переменной

КОНСТАНТЫ.

flash и const ставятся перед объявлением констант - неизменяемых данных хранящихся во флэш памяти программ. Они позволяют вам использовать не занятую программой память МК. Обычно для хранения строковых данных - различные информационные сообщения, либо чисел и массивов чисел.

КОНСТАНТЫ ПРИМЕРЫ из CVAVR help <source lang="C"> flash int integer_constant=1234+5; flash char char_constant=’a’; flash long long_int_constant1=99L; flash long long_int_constant2=0x10000000; flash int integer_array1[ ]={1,2,3}; flash int integer_array2[10]={1,2}; flash int multidim_array[2][3]={{1,2,3},{4,5,6}}; flash char string_constant1[ ]=”This is a string constant”;

const char string_constant2[ ]=”This is also a string constant”; </source> В других компиляторах могут быть отличия !

Следующий пункт в структуре программы на Си для МК <source lang="C"> пункт 5

Описание функций-обработчиков прерываний.

Механизм прерываний подробно описан на странице 3 - Прерывания в AVR

	/* 

Конкретно в ЭТОЙ программе - есть только одно прерывание и значит одна функция обработчик прерывания.

Программа будет переходить на неё при возникновении прерывания :

ADC_INT - по событию "окончание АЦ преобразования"

• /

interrupt [ADC_INT] void adc_isr(void) { PORTB=(unsigned char) (~(ADCW>>2)); /* отобразить горящими светодиодами подключенными от + питания МК через резисторы 560 Ом к ножкам порта_B старшие 8 бит результата аналого-цифрового преобразования

Сделаем паузу 127 мСек - просто как пример пауз */ delay_ms(127);

/*

В реальных программах старайтесь не делать пауз в прерываниях !

Обработчик прерывания должен быть как можно короче и быстрее.

Например - в обработчике прерывания вы только устанавливаете флаги (биты или переменная) означающие состояние кнопок, значения переменных или регистров, а обрабатываете это уже в основном цикле программы, через конструкции if - else или switch (описаны выше!)

• /

// начать новое АЦПреобразование ADCSRA|=0x40;

} // закрывающая скобка обработчика прерывания </source>

Функция обработчик прерывания может быть названа вами произвольно - как и любая функция кроме main.

Здесь она названа : adc_isr

При каком прерывании ее вызывать - компилятор узнает из строчки :

interrupt[ADC_INT]

по первому зарезервированному слову - interrupt - он узнаёт, что речь идет об обработчике прерывания,

а номер вектора прерывания (адрес куда физически, внутри МК перескочит программа при возникновении прерывания) будет подставлен вместо ADC_INT препроцессором компилятора перед компиляцией - этот номер указан в подключенном нами ранее заголовочном файле ("хидере") описания "железа" МК - mega16.h - это число сопоставленное слову ADC_INT. Не ленитесь, посмотрите в файле !

Очень информативна и тем ценна для обучающегося следующая строка программы:

PORTB = (unsigned char) (~(ADCW >> 2));

Давайте проанализируем как она работает.

= оператор присваивания. Он означает присвоить значение вычисления выражения справа от оператора присваивания той переменной что указана слева от него.

Значит нужно вычислить выражение справа и поместить его в переменную PORTB.

Вычислим что справа от оператора присваивания.

ADCW - это переменная слово (двухбайтовая величина - так она объявлена в файле mega16.h) в котором CodeVisionAVR сохраняет 10-битный результат АЦП - а именно в битах9_0 (биты с 9-го по 0-й) т.е. результат выровнен обычно - вправо.

VMLAB имеет только 8 светодиодов - значит нужно отобразить 8 старших бит результата - т.е. биты_9_2 - для этого мы сдвигаем все биты слова ADCW вправо на 2 позиции

ADCW >> 2 /* биты 1 и 0 вылетают вправо из числа в небытие, бит_9 перемещается в позицию бит_7, бит_8 в позицию бит_6 и так далее до бит_2 становится бит_0 */

Теперь старшие 8 бит результата АЦП встали в биты7_0 младшего байта (LowByte - LB) слова ADCW

	>> n 	означает сдвинуть все биты числа вправо на n  позиций 

это равносильно делению на 2 в сепени n

	<< n 	

означает сдвинуть все биты числа влево на n позиций это равносильно умножению на 2 в сепени n

Сдвиг используется очень часто !

Светодиоды подключены так как написано выше - т.е. подключены правильно !

Загораются (показывая "1") при "0" на соответствующем выводе МК - значит нам нужно выводить в PORTB число в котором "1" заменены "0" и наоборот - это делает как я рассказал выше:

~ операция побитного инвертирования - меняет значения битов.

Значит результатом этого выражения

~(ADCW >> 2)

будут инвертированные 8 старших бит результата АЦП находящиеся в младшем (правом - LB) байте двух байтового слова ADCW

Выше я уже говорил что :

в Си в переменную можно помещать только тот тип данных который она может хранить !

Так как PORTB это байт, а ADCW - это два байта, то прежде чем выполнить оператор присваивания (это знак = ) нужно преобразовать слово (слово - word - значит два байта) ADCW в без знаковый байт.

	Преобразование типов данных - делают так : 

перед тем что надо преобразовать записывают в скобках ( ) тип данных к которому нужно преобразовать.

Пишем ...

(unsigned char) (~(ADCW>>2))

Результат этой строки - один байт и мы можем поместить его в PORTB

Если в регистре DDRB все биты равны "1" - т.е. все ножки порта_B выходы, мы безусловно увидим старшие 8 бит результата АЦП горящими светодиодами.

Вам должна быть абсолютно понятна разобранная строка:

PORTB = (unsigned char) (~(ADCW>>2));

Если это не так то

повторите разбор, и перечитайте материал по Си по использованным операторам Си.

Разберем еще одну строчку

ADCSRA|=0x40;

Обратите внимание на необходимость ставить в конце выражений точку с запятой - не забывайте !

Эта строка означает следующее:

Двигаемся слева на право :

- берем значение переменной ADCSRA (это регистр МК - значит программа прочитает его, возьмет число из него)

- выполняем с этим числом операцию обозначаемую вертикальной черточкой | ( это поразрядная операция ИЛИ - только "0" и "0" дают "0" ) с числом 0x40

- присвоим или поместим результат поразрядного ИЛИ обратно в переменную ADCSRA - т.е. запишем результат в регистр ADCSRA

0x40 это в двоичном виде: 0100 0000

так как в результате поразрядного ИЛИ только два "0" дают "0" биты в ADCSRA напротив нулей не изменятся, а вот бит_6 в ADCSRA оказывается напротив "1" и теперь он станет "1" не зависимо от того каким он был до этого !

т.е. смысл рассматриваемой строки программы

ADCSRA|=0x40;

"установить" (т.е. сделать "1") бит_6 в регистре ADCSRA

Число справа от составных операторов |= &= ^= обычно называют маской,

и говорят "наложить маску" - так как в результате меняются лишь те биты которые нужно изменить.

Управление отдельными битами в переменной или регистре.

Как изменить только некоторые биты не изменяя остальные.

Для обнуления нужных бит используют обозначаемое знаком & поразрядное логическое И - только "1" и "1" дает "1"

PEREM &=(~0x04); // обнулить бит_2 в переменной PEREM Скобки здесь я добавил для улучшения читаемости кода.

Самоконтроль - важно:

а) обязательно разберитесь почему обнуляется бит_2

б) Как в двоичном виде выглядит результат (~0x04)

А вот так более понятно:

 PEREM &=(~(1 << 2)); // обнулить бит_2 в переменной PEREM

Обнулить биты 5, 3 и 0 в переменной PEREM

 PEREM &=(~ (  (1 << 5)|(1 << 3)|(1 << 0)  ) );

конечно здесь вместо (1 << 0) можно написать просто (1)

"Установить" - сделать "1" - биты 7, 5 и 3 в переменной PEREM

 PEREM |=(1 << 7)|(1 << 5)|(1 << 3);

Обязательно разберитесь как это работает - вы должны это понимать и ГЛАВНОЕ использовать в своих программах.

Например (1 << 4) означает: взять число 1 и все его биты сдвинуть в лево на 4 позиции - в итоге мы получим двоичное 10000. Эти вычисления компилятор сделает сам и в программе заменит всё, что правее = на число-результат.

Вместо номеров битов вы можете использовать их названия из даташит. Но в CVAVR для этого надо включить мой заголовок о котором написано выше или самому сделать определения битов из архива выложеного выше. А в IAR надо отметить галочку "Элау бит дефинишнс" в свойствах проекта.

 WDTCR |= (1 << WDTOE) | (1 << WDE);

эта строка программы "Установит" - сделает "1" биты WDTOE и WDE в регистре WDTCR

<source lang="C">

	 /* Пункт 6      Функции используемые в программе   */

// их может быть столько сколько вам нужно.

// у нас будет одна, кроме main и // обработчика прерывания.

/* =================================

Это будет функция в которой описано начальное конфигурирование МК в соответствии с поставленной задачей

Удобно над функцией сделать заголовок подробно поясняющий назначение функции !

===================================== */

(void)_init_mk(void) { /* Вначале любой функции объявляются ЛОКАЛЬНЫЕ ПЕРЕМЕННЫЕ - если конечно они вам нужны */

/* void - означает пусто.

Перед названием функции - void - означает что функция не возвращает ни какого значения. А в скобках после названия означает что при вызове в функцию не передаются ни какие значения. */

// инициализация Port_B DDRB=0xFF; // все ножки сделать выходами PORTB=0xFF; // вывести на все ножки "1"

/* настройка АЦП - производится записью определенного числа в регистр "ADC Control and Status Register A" – ADCSRA

посмотрите его описание в ДШ МК мега16.

Нам нужно:

- Включить модуль АЦП

- Установить допустимую частоту тактирования АЦП при частоте кварца 3.69 МГц - мы выберем коэф. деления 64 - это даст частоту такта для процессов в АЦП 57.656 КГц

- Включить прерывание по завершению АЦ преобразования.

По ДШ для этого нужно записать в регистр ADCSRA число: 1000 1110 или 0х8E */

// ADC initialization w Oscillator=3.69MHz // ADC Clock frequency: 57.656 kHz // ADC Interrupts: On ADCSRA=0x8E;

/* Теперь выбираем вход АЦП ADC0 (ножка PA0) и внешнее опорное напряжение (это напряжение код АЦП которого будет 1023) с ножки AREF

Смотрим что нужно записать для этого в регистр мультиплексора (выбора входа) АЦП ADMUX

см. ДШ */

// Нужно записать 0 (он там по-умолчанию) ADMUX=0;

/* Разрешаем ГЛОБАЛЬНО все прерывания

     разрешенные индивидуально ! 

Вы наверно поняли что индивидуально мы разрешили лишь прерывание по завершении АЦП - вот оно то и сможет возникать у нас. */

1. asm("sei")

</source>

Внимание !

Так делаются Ассемблерные вставки в CVAVR :

1. asm ("инструкция на ассемблере")

Обратите внимание - точки с запятой в конце НЕТ ! Такие вставки принято иногда делать. НО они не являются необходимыми.

На языке Си можно управлять ВСЕМИ программно изменяемыми битами в регистрах МК !

	Напоминаю ...    

Все регистры МК перечислены в таблице в конце ДШ с указанием номеров страниц с подробным описанием регистра и его битов.

Часто используются такие ассемблерные вставки : <source lang="C">

1. asm("sei") // Разрешить ГЛОБАЛЬНО все прерывания

1. asm("cli") // Запретить ГЛОБАЛЬНО все прерывания

1. asm("nop") // Пауза в 1 такт процессора

1. asm("wdr") // Сбросить сторожевой таймер

	// все функция закончена

} // скобка закрывающая для функции _init_mk()

Далее...

	/* 
  Пункт 7       Главная функция  main()  -  обязательная ! 

• /

/* ================================= Главная функция -

Си программа начинает выполнятся с нее!

===================================== */

void main(void){ /* Вначале любой функции объявляются

  (если нужны)  ЛОКАЛЬНЫЕ ПЕРЕМЕННЫЕ  */

_init_mk();/*Вызываем функцию инициализации, настроийки аппаратуры МК. Выполнив ее программа вернется сюда и будет выполнять следующую строку */

// запускаем первое АЦП ADCSRA|=0x40;

// бесконечный цикл в ожидании прерываний while(1); /* Программа будет крутится на этой строчке постоянно проверяя истинно ли условие в скобках после while а так как там константа 1 - то условие будет истинно всегда!

 // функция main закончена

} // скобка закрывающая для функции main() </source>

Эта программа на Си будет работать так :

По завершении АЦП будет возникать прерывание и программа будет перескакивать в функцию обработчик прерывания adc_isr()

При этом будут автоматически запрещены все прерывания ГЛОБАЛЬНО !

В конце adc_isr() запускается новое АЦ преобразование и при выходе из обработчика прерывания снова разрешаются глобально прерывания, и программа возвращается опять в бесконечный цикл while(1)

Такая чехарда будет продолжаться пока есть питание МК и не будет сброса.

Светодиоды будут высвечивать 8-ми битный код АЦП напряжения на ножке PA0

Всё - программа на Си написана и разобрана.

Вам должно быть все ясно и абсолютно понятно!

Если это не так то перечитайте, подумайте, повторите разбор, почитайте рекомендованное ниже по Си.

Еще щепотка Си :

Пример:

делать что-то пока на ножке PBn есть "1"

Как AVR переводит напряжения на выводах МК в логические уровни - рассказано с картинками, графиками на 2странице 2 курса - Устройство микроконтроллера AVR. <source lang="C"> while(PINB & (1 << n)){ // для любого компилятора

            Какой-то код программы    

/* Какой-то код будет выполнятся снова и снова, пока проверка условия в скобках после while будет давать "истину" - значит пока на ножке PBn есть логическая единица

Проверка условия выполняется в начале и затем каждый раз по завершении выполнения какого-то кода

Пока выполняется какой-то код проверка того что на ножке PBn не производится. */

                                             };

примечание - в CVAVR можно написать проще while(PINB.n){ // но для регистров с адресом до 31

Пример: выполнить что-то если на ножке PCn есть "0"

if((~PINC)&(1 << n)){ // для любого компилятора

                    что-то
/* что-то начнет выполняться если на ножке PCn "0" */
                   };

примечание - в CVAVR можно написать проще if(!(PINC.n)){

Помните ! Выполнение чего-то может быть прервано прерыванием. После завершения обработки прерывания выполнение чего-то продолжится.

Примечание - Условие :

if((~PINC)&(1 << n)) {

можно записать и вот так :

if(!(PINC & (1 << n))) {

Пример: выполнить что-то если на ножке PBn есть "1"

if((PINB)&(1 << n)){ // для любого компилятора

                    что-то
/* что-то начнет выполняться если на ножке PBn "1" */
                   };

примечание - в CVAVR можно написать проще if(PINB.n){ </source> К битам регистров с адресами от 0 до 31 в компиляторе CodeVisionAVR можно обратится (и читать и записывать) проще.

Вот так: REGISTR.BIT

Пример: <source lang="C"> PINB.2 или PORTA.5 или DDRC.7 </source> Пример: <source lang="C"> if(!PINB.2){

               этот код /* Если на ножке PB2 низкий 

логический уровень - то выполнить этот код */

          };   

Пример: PORTA.3 = 1; /* Сделать бит 3 в регистре PORTA единицей - говорят: "установить бит" по англ. "set bit" */

Пример: PORTB.6 = 0; /* Сделать бит 6 в регистре PORTB нулем - говорят: "очистить, сбросить бит" по англ. "clear bit" */ </source>

Битовые операции подробно описаны в задаче 1

и конечно в справке - help - компиляторов !

Теперь вы должны знать

- как записать число в регистр, в переменную

- как изменить бит в регистре

- как взять число из регистра

- как выполнить что-то в зависимости от

 значения бита в регистре или в переменной

- записывайте возникающие вопросы !

   и лучше на бумагу - моторная память !

- найдите в DataSheet (ДШ) регистры и устройства МК использованные в задаче, прочитайте о них подробней.

- если вопросы остались перечитайте задачу снова !

- если вопросы не разрешены, ищите ответ:

1) в help и документации компилятора, симулятора, других используемых программ!

2) поиском Windows в папках и help компилятора и симулятора.

3) поиском Windows в папке где сохранен у вас курс.

4) в моем не структурированном мини-AVRFAQ - это сборник ответов на часто задаваемые мне по курсу вопросы и советы по применению МК от знающих людей.

Дальше - страница 6

Задачи - Упражнения Курса Практическая работа с Компилятором с Симулятором с МК и внешними устройствами

--Nekolex 20:47, 27 сентября 2009 (UTC)