आप अभी तक माइक्रोकंट्रोलर प्रोग्रामिंग नहीं कर रहे हैं? फिर हम आपके पास जाते हैं!

हैलो, प्रिय गैब्रज़िटली!

इस लेख में मैं इस बारे में बात करना चाहता हूं कि मैंने एक बार कैसे प्रोग्रामिंग माइक्रोकंट्रोलर्स को शुरू करने का फैसला किया, इसके लिए क्या आवश्यक था और आखिरकार क्या हुआ।

मुझे बहुत समय पहले 2001 में माइक्रोकंट्रोलर्स के विषय में दिलचस्पी थी। लेकिन तब यह प्रोग्रामर को निवास स्थान पर लाने के लिए समस्याग्रस्त हो गया था, लेकिन इंटरनेट के माध्यम से खरीदने का कोई सवाल ही नहीं था। मुझे बेहतर समय तक इस व्यवसाय को स्थगित करना पड़ा। और इसलिए, एक दिन, मुझे पता चला कि सबसे अच्छा समय घर छोड़ने के बिना आया था , आप मेरी ज़रूरत की हर चीज़ खरीद सकते हैं। मैंने इसे आजमाने का फैसला किया। तो हमें क्या चाहिए:

1. प्रोग्रामर

बाजार में कई विकल्प हैं - सबसे सस्ती आईएसपी (इन-सिस्टम प्रोग्रामिंग) प्रोग्रामर से कुछ डॉलर के लिए शक्तिशाली डिबग प्रोग्रामर्स के लिए सौ के जोड़े के लिए। इस मामले में बहुत अधिक अनुभव नहीं है, एक शुरुआत के लिए मैंने सबसे सरल और सबसे सस्ते USBasp में से एक का प्रयास करने का फैसला किया। मैंने इसे एक बार eBay पर $ 12 के लिए खरीदा था, अब आप इसे 3-4 डॉलर में भी पा सकते हैं। यह वास्तव में थॉमस फिस्कल से प्रोग्रामर का चीनी संस्करण है। मैं उसके बारे में क्या कह सकता हूं? केवल एक चीज - यह काम करता है। इसके अलावा, यह ATmega और ATtiny श्रृंखला के कई AVR नियंत्रकों का समर्थन करता है। लिनक्स के तहत ड्राइवर की आवश्यकता नहीं होती है।



फर्मवेयर के लिए, आपको माइक्रोकंट्रोलर के संबंधित आउटपुट के साथ VCC, GND, RESET, SCK, MOSI, MISO प्रोग्रामर के आउटपुट कनेक्ट करने की आवश्यकता है। सादगी के लिए, मैंने सीधे ब्रेडबोर्ड पर एक सहायक सर्किट को एक साथ रखा:



बोर्ड के बाईं ओर एक ही माइक्रोकंट्रोलर है जिसे हम फ्लैश करने जा रहे हैं।

2. माइक्रोकंट्रोलर

मैंने माइक्रोकंट्रोलर की पसंद से परेशान नहीं किया और Atmel ATmega8 - 23 I / O पिन, दो 8-बिट टाइमर, एक 16-बिट, आवृत्ति - 16 मेगाहर्ट्ज तक, कम खपत (1-3.6 mA, सस्ते ($ 2)) लिया। सामान्य तौर पर, शुरुआत के लिए - पर्याप्त से अधिक।



लिनक्स के तहत, avr-gcc + avrdude बंडल नियंत्रक के लिए फर्मवेयर को संकलित करने और डाउनलोड करने के लिए ठीक काम करता है। स्थापना तुच्छ है। निर्देशों का पालन ​​करते हुए , आप कुछ ही मिनटों में सभी आवश्यक सॉफ़्टवेयर स्थापित कर सकते हैं। ध्यान देने की एकमात्र बारीकियों - एवार्ड (नियंत्रक के लिए रिकॉर्डिंग के लिए सॉफ्टवेयर) को प्रोग्रामर तक पहुंचने के लिए सुपरसुसर विशेषाधिकारों की आवश्यकता हो सकती है। जिस तरह से सूडो (एक अच्छा विचार नहीं) के माध्यम से चलना है, या विशेष udv अधिकारों को पंजीकृत करना है। सिंटैक्स OS के विभिन्न संस्करणों में भिन्न हो सकता है, लेकिन मेरे मामले में (लिनक्स मिंट 15), /etc/udev/rules.d/41-atmega.rules फ़ाइल में निम्न नियम को जोड़ने का /etc/udev/rules.d/41-atmega.rules :

 # USBasp programmer SUBSYSTEM=="usb", ATTR{idVendor}=="16c0", ATTR{idProduct}=="05dc", GROUP="plugdev", MODE="0666" 

उसके बाद, ज़ाहिर है, आपको सेवा को पुनरारंभ करने की आवश्यकता है

 service udev restart 

आप कमांड लाइन से सीधे समस्याओं के बिना संकलन और फ्लैश कर सकते हैं (जो इसे संदेह करेगा), लेकिन अगर कई परियोजनाएं हैं, तो AVR ग्रहण प्लग-इन को स्थापित करना और ग्रहण पर्यावरण से सीधे सब कुछ करना अधिक सुविधाजनक है।

विंडोज के तहत आपको ड्राइवर इंस्टॉल करना होगा। बाकी कोई समस्या नहीं है। वैज्ञानिक हित के लिए, मैंने विंडोज में बंडल AVR Studio + eXtreme Burner की कोशिश की। फिर, सब कुछ एक धमाके के साथ काम करता है।

प्रोग्रामिंग शुरू करें

आप दोनों कोडांतरक (AVR कोडांतरक) और C में AVR नियंत्रकों को प्रोग्राम कर सकते हैं। यहाँ, मुझे लगता है, हर किसी को अपनी पसंद और विशिष्ट कार्य और अपनी पसंद के आधार पर अपनी पसंद बनानी चाहिए। निजी तौर पर, मैंने पहली बार असेंबलर चुनना शुरू किया। कोडांतरक में प्रोग्रामिंग करते समय, उपकरण वास्तुकला अधिक समझ में आता है और आपको यह महसूस होता है कि आप सीधे नियंत्रक के अंदरूनी हिस्से में खुदाई कर रहे हैं। इसके अलावा, मेरा मानना ​​है कि आकार और प्रदर्शन के संदर्भ में विशेष रूप से महत्वपूर्ण कार्यक्रम, विधानसभा भाषा ज्ञान बहुत उपयोगी हो सकता है। AVR असेंबलर के साथ खुद को परिचित करने के बाद, मैं C में रेंग गया।

वास्तुकला और बुनियादी सिद्धांतों से परिचित होने के बाद, मैंने कुछ उपयोगी और दिलचस्प बनाने का फैसला किया। तब मेरी बेटी ने मेरी मदद की, वह शतरंज में लगी हुई है, और एक ठीक दिन ने घोषणा की कि वह कुछ समय के लिए पार्टियों के लिए टाइमर रखना चाहती है। बैम! यहाँ यह है - पहली परियोजना का विचार! बेशक, आप उन्हें एक ही ईबे पर ऑर्डर कर सकते हैं, लेकिन मैं अपनी खुद की घड़ी बनाना चाहता था, काले रंग के साथ ... उह ... संकेतक और बटन के साथ। जल्दी से नहीं कहा!

प्रदर्शन के रूप में दो 7-खंड डायोड संकेतक का उपयोग करने का निर्णय लिया गया। नियंत्रण के लिए पर्याप्त 5 बटन थे - “ 1” , “ 2” , “” , “” और “” । खैर, खेल के अंत के ध्वनि संकेत के बारे में मत भूलना। सब कुछ पसंद है। नीचे दिए गए आंकड़े संकेतक और बटन के लिए माइक्रोकंट्रोलर के सामान्य कनेक्शन आरेख को दर्शाते हैं। कार्यक्रम के स्रोत कोड को पार्स करते समय हमें इसकी आवश्यकता होगी:

डीब्रीफिंग

चलो शुरू करते हैं, जैसा कि उम्मीद है, कार्यक्रम प्रविष्टि बिंदु से - main कार्य। वास्तव में, इसमें कुछ भी उल्लेखनीय नहीं है - पोर्ट सेटिंग्स, डेटा इनिशियलाइज़ेशन और प्रोसेसिंग बटन क्लिक का एक अंतहीन चक्र। ठीक है, sei() को थोड़ी देर बाद उनके बारे में व्यवधान को संभालने की अनुमति है।

 int main(void) { init_io(); init_data(); sound_off(); sei(); while(1) { handle_buttons(); } return 0; } 

आइए प्रत्येक फ़ंक्शन पर अलग से विचार करें।

 void init_io() { // set output DDRB = 0xFF; DDRD = 0xFF; // set input DDRC = 0b11100000; // pull-up resistors PORTC |= 0b00011111; // timer interrupts TIMSK = (1<<OCIE1A) | (1<<TOIE0); TCCR0 |= (1 << CS01) | (1 << CS00); TCCR1B = (1<<CS12|1<<WGM12); //OCRn = (clock_speed / prescaler) * seconds - 1 OCR1A = (F_CPU / 256) * 1 -1; } 

I / O पोर्ट को कॉन्फ़िगर करना बहुत सरल है - एक नंबर DDRx रजिस्टर (जहां x पोर्ट को दर्शाते हुए अक्षर है) को लिखा गया है, जिनमें से प्रत्येक बिट का मतलब है कि क्या संबंधित पिन एक इनपुट डिवाइस है (0 से मेल खाती है) या आउटपुट (1 से मेल खाती है)। इस प्रकार, डीडीआरबी और डीडीआरडी में 0xFF नंबर भेजकर हमने बी और डी आउटपुट पोर्ट बनाए। तदनुसार, DDRC = 0b11100000; कमांड DDRC = 0b11100000; पोर्ट सी के पहले 5 पिन को इनपुट पिन में और शेष पिन को सप्ताहांत में बदल देता है। कमांड PORTC |= 0b00011111; नियंत्रक के 5 इनपुट में आंतरिक पुल-अप प्रतिरोध शामिल हैं। योजना के अनुसार, बटन इन इनपुटों से जुड़े होते हैं, जो दबाए जाने पर, उन्हें जमीन पर लॉक कर देते हैं। इस तरह, नियंत्रक समझता है कि बटन दबाया गया है।

निम्नलिखित दो टाइमर, टाइमर 0 और टाइमर 1 की सेटिंग है। हम संकेतक को अपडेट करने के लिए पहले का उपयोग करते हैं, और दूसरे को हर सेकंड को ट्रिगर करने के लिए सेट करने के बाद, समय को गिनने के लिए। सभी स्थिरांक और एक निश्चित अंतराल के लिए टाइमर सेट करने की विधि का विस्तृत विवरण ATmega8 के लिए प्रलेखन में पाया जा सकता है।

बाधा से निपटने

 ISR (TIMER0_OVF_vect) { display(); if (_buzzer > 0) { _buzzer--; if (_buzzer == 0) sound_off(); } } ISR(TIMER1_COMPA_vect) { if (ActiveTimer == 1 && Timer1 > 0) { Timer1--; if (Timer1 == 0) process_timeoff(); } if (ActiveTimer == 2 && Timer2 > 0) { Timer2--; if (Timer2 == 0) process_timeoff(); } } 

जब टाइमर सक्रिय होता है, तो नियंत्रण को संबंधित बाधा हैंडलर में स्थानांतरित किया जाता है। हमारे मामले में, यह TIMER0_OVF_vect हैंडलर है, जो संकेतक पर समय प्रदर्शित करने के लिए प्रक्रिया कहता है, और TIMER1_COMPA_vect, जो उलटी गिनती की प्रक्रिया करता है।

संकेतक पर निष्कर्ष

 void display() { display_number((Timer1/60)/10, 0b00001000); _delay_ms(0.25); display_number((Timer1/60)%10, 0b00000100); _delay_ms(0.25); display_number((Timer1%60)/10, 0b00000010); _delay_ms(0.25); display_number((Timer1%60)%10, 0b00000001); _delay_ms(0.25); display_number((Timer2/60)/10, 0b10000000); _delay_ms(0.25); display_number((Timer2/60)%10, 0b01000000); _delay_ms(0.25); display_number((Timer2%60)/10, 0b00100000); _delay_ms(0.25); display_number((Timer2%60)%10, 0b00010000); _delay_ms(0.25); PORTD = 0; } void display_number(int number, int mask) { PORTB = number_mask(number); PORTD = mask; } 

display फ़ंक्शन एक गतिशील प्रदर्शन विधि का उपयोग करता है। तथ्य यह है कि प्रत्येक व्यक्तिगत संकेतक में 9 संपर्क हैं (प्रबंधन खंडों के लिए 7, बिंदु के लिए 1 और शक्ति के लिए 1)। 4 अंकों को नियंत्रित करने के लिए, 36 संपर्कों की आवश्यकता होगी। बहुत बेकार। इसलिए, कई अंकों के साथ एक संकेतक के लिए बिट्स का निर्वहन निम्नलिखित सिद्धांत के अनुसार आयोजित किया जाता है:



वोल्टेज प्रत्येक सामान्य संपर्कों के लिए वैकल्पिक रूप से लागू किया जाता है, जो आपको समान 8 नियंत्रण संपर्कों का उपयोग करके संबंधित संकेतक पर वांछित संख्या को उजागर करने की अनुमति देता है। पर्याप्त रूप से उच्च आउटपुट आवृत्ति के साथ, यह आंख को एक स्थिर तस्वीर की तरह दिखता है। यही कारण है कि आरेख में दोनों संकेतक के सभी 8 शक्ति संपर्क पोर्ट डी के 8 आउटपुट से जुड़े हैं, और संपर्कों के 16 नियंत्रण खंड जोड़े में और पोर्ट बी के 8 आउटपुट से जुड़े हैं। इस प्रकार, 0.25 एमएस की देरी के साथ प्रदर्शन फ़ंक्शन प्रत्येक संकेतक पर वांछित अंक प्रदर्शित करता है। । अंत में, संकेतक को वोल्टेज की आपूर्ति करने वाले सभी आउटपुट अक्षम हैं ( PORTD = 0; कमांड PORTD = 0; )। यदि ऐसा नहीं किया जाता है, तो प्रदर्शित अंतिम अंक प्रकाश को जारी रहेगा जब तक कि प्रदर्शन फ़ंक्शन के लिए अगली कॉल नहीं होगी, जो बाकी की तुलना में इसकी तेज चमक को जन्म देगा।

प्रसंस्करण पर क्लिक करें

 void handle_buttons() { handle_button(KEY_SETUP); handle_button(KEY_RESET); handle_button(KEY_PAUSE); handle_button(KEY_PLAYER1); handle_button(KEY_PLAYER2); } void handle_button(int key) { int bit; switch (key) { case KEY_SETUP: bit = SETUP_BIT; break; case KEY_RESET: bit = RESET_BIT; break; case KEY_PAUSE: bit = PAUSE_BIT; break; case KEY_PLAYER1: bit = PLAYER1_BIT; break; case KEY_PLAYER2: bit = PLAYER2_BIT; break; default: return; } if (bit_is_clear(BUTTON_PIN, bit)) { if (_pressed == 0) { _delay_ms(DEBOUNCE_TIME); if (bit_is_clear(BUTTON_PIN, bit)) { _pressed |= key; // key action switch (key) { case KEY_SETUP: process_setup(); break; case KEY_RESET: process_reset(); break; case KEY_PAUSE: process_pause(); break; case KEY_PLAYER1: process_player1(); break; case KEY_PLAYER2: process_player2(); break; } sound_on(15); } } } else { _pressed &= ~key; } } 

यह कार्य बदले में सभी 5 बटन को दबाता है और प्रेस को संसाधित करता है, यदि कोई हो bit_is_clear(BUTTON_PIN, bit) , अर्थात् जाँच करके पंजीकृत है बटन को दबाया जाता है यदि संबंधित इनपुट जमीन से जुड़ा होता है, जो कि आरेख के अनुसार होता है, जब बटन दबाया जाता है। कॉन्टैक्ट बाउंस के कारण कई अनावश्यक यात्राओं से बचने के लिए DEBOUNCE_TIME और DEBOUNCE_TIME देरी आवश्यक है। चर के संगत बिट्स में दबाने की स्थिति को सहेजना _pressed उपयोग बार-बार ऑपरेशन को बाहर करने के लिए किया जाता है जब बटन को लंबे समय तक दबाया जाता है।
कीस्ट्रोक प्रसंस्करण कार्य काफी तुच्छ हैं और मेरा मानना ​​है कि उन्हें अतिरिक्त टिप्पणियों की आवश्यकता नहीं है।



प्रोटोटाइप को एक ब्रेडबोर्ड पर इकट्ठा किया गया था:



प्रोटोटाइप का परीक्षण करने के बाद, यह सब सामान मामले में डालने, शक्ति प्रदान करने आदि का समय है।



डिवाइस का अंतिम दृश्य नीचे दिखाया गया है। वॉच को 9-वोल्ट "क्रोना" प्रकार की बैटरी द्वारा संचालित किया जाता है। वर्तमान खपत - 55 एमए।

निष्कर्ष

माइक्रोकंट्रोलर की वास्तुकला और काम के मूल सिद्धांतों को जानने के लिए उपकरण और शाम की एक जोड़ी पर 20-25 डॉलर खर्च करने के बाद, आप दिलचस्प DIY प्रोजेक्ट बनाना शुरू कर सकते हैं। लेख उन लोगों के लिए समर्पित है, जो एक समय में मुझे पसंद करते हैं, सोचते हैं कि प्रोग्रामिंग माइक्रोकंट्रोलर शुरू करना मुश्किल, लंबा या महंगा है। मेरा विश्वास करो, शुरू करने की तुलना में यह बहुत आसान है। यदि रुचि और इच्छा है - इसे आज़माएं, तो आपको पछतावा नहीं होगा!

सभी को शुभकामनाएँ प्रोग्रामिंग!

PS और अंत में, प्रोटोटाइप का एक छोटा वीडियो प्रदर्शन: