INTEGRIRANO PROGRAMSKO OKRUENJE (IDE)

ATMEL STUDIO

ASSEMBLER I PROGRAMSKI JEZIK C

DIGITALNA INSTRUMENTACIJA 1

Dr.sc. Ivan Marasovi

Verzija 1.0

1. UVOD

Cilj ovog materijala je upoznavanje osnovnih alata i postupaka potrebnih za programiranje

mikrokontrolera (mikroraunala) u sklopu laboratorijskih vjebi iz kolegija Digitalna

instrumentacija 1. Kao osnovni edukacijski alat koriten je razvojni sustav (programator)

STK500 proizvoaa ATMEL uz koritenje integriranog programskog okruenja (IDE) ATMEL

STUDIO. Koritenje mikrokontrolera u digitalnoj instrumentaciji opisano u ovim materijalima

napravljeno je prema mirokontroleru ATmega16 iz AVR serije mikrokontrolera proizvoaa

ATMEL. U prvom dijelu gradiva iz laboratorijskih vjebi svi primjeri programa za

mikrokontroler napisani su u assembleru kako bi studenti bolje savladali osnove rada

mikrokontrolera i registre vane za njegov rad. U drugom dijelu vjebi svi primjeri napisani u

assembleru dani su u programskom jeziku C uz odreena proirenja.

2. INTEGRIRANO PROGRAMSKO OKRUENJE ATMEL STUDIO

Programiranje mikrokontrolera iz AVR serije najee se izvodi koritenjem assemblera ili

C/C++ programskog jezika. Proizvoa mikrokontrolera ATMEL razvio je integrirano

programsko okruenje (IDE) Atmel Studio koji ukljuuje editor, C kompajler, assembler, HEX

file downloader i simulator mikrokontrolera.

Preuzimanje programskog okruenja Atmel Studio mogue je na linku:

http://www.atmel.com/microsite/atmel_studio6/

Za instaliranje programskog okruenja Atmel Studio potrebno je pokrenuti preuzetu

datoteku uz prihvaanje default postavki.

3. PROGRAMIRANJE MIKROKONTROLERA - ATMEL STUDIO

3.1 Kreiranje projekta u Atmel Studiu

Prvi korak u programiranju mikrokontrolera u programu Atmel Studio je kreiranje projekta. S

obzirom da Atmel Studio podrava programiranje u Assembleru i programskom jeziku C

prilikom kreiranja projekta potrebno je odluiti koji tip projekta se eli kreirati. Nakon

pokretanja u izbrorniku File potrebno je odabrati New Project pri emu se otvara prozor

prikazan na slici 1.

Sa lijeve strane prikazanog prozora u dijelu koji sadri predloke mogue je odabrati:

C projekt (predloak) odabirom C/C++ |GCC C Executable Project

Assembler projekt (predloak) odabirom Assembler |AVR Assembler project

Slika 1. Kreiranje projekta u Atmel Studiu

Prilikom kreiranja projekta potrebno je ukljuiti opciju Create directory for solution kako bi

se kreirao folder istog imena kao i projekt. U Atmel Studiu 6 Solution moe sadravati vie

projekata. Nakon unosa imena projekta i lokacije za pohranu postupak kreitanja projekta

zavrava se odabirom OK.

Nakon toga otvara se novi prozor Device Selection prikazan na slici 2. u kojem je potrebno

odabrati tip mikrokontrolera koji se eli programirati. Kako je ve prethodno reeno svi

primjeri su napravljeni prema mikrokontroleru ATmega16 pa ga je potrebno u ovom koraku

odabrati.

Slika 2. Odabir mikrokontrolera kojeg se eli programirati (u ovom sluaju ATmega16)

Nakon odabira tipa mikrokontrolera i potvrde sa OK u Atmel Studiu se otvori novi projekt

prikazan na slici 3.

Slika 3. Otvoreni projekt u Atmel Studiu

Pisanje programa mogue je u predvienom prostoru u skladu s pravilima programiranaj u

Assembleru ili C-u ovisno o tipu projekta.

3.2 Kompajliranje izvornog koda u izvrnu .HEX datoteku

Kompajliranje izvornog koda u izvrnu .HEX datoteku prikladnu za programiranje

mikrokontrolera odvija se na sljedei nain:

U izborniku Build odabrati Build Solution (ili skraeno tipku F7) kako je prikazanao na

slici 5.

Ako je programski kod napisan bez greaka generirat e se .hex datoteka koja sadri kod

u obliku strojnog jezika prikladnog za programiranje ATmega16 mikrokontrolera. HEX

datoteka je uglavnom pohranjena u folderu debug unutar foldera projekta.

Slika 4. Prevoenje izvornog koda u izvrni .hex oblik

3.3 Koritenje simulatora rada mikrokontrolera

Simulator rada mikrokontrolera omoguava detaljan uvid u izvoenje programa i rad

mikrokontrolera. U ovom dijelu prikazan je nain koritenja simulatora i mogunosti praenja

stanja pojedinih registara unutar mikrokontrolera. Stoga je simulator posebno prikladan za

otklanjanje greaka u programu mikrokontrolera poznatiji kao debugiranje. Simulator

omoguava izvravanje izvornog programa (C ili assembler) liniju po liniju uz istovremeno

praenje stanja registara CPU jedinice, ulazno-izlaznih linija i registara, stanja memorije i

registara perifernih jedinica (AD pretvara, komparator, USART itd..). Prilikom koritenja

simulatora nije potreban programator (razvojni sustav) STK500 niti je potrebno programirati

mikrokontroler nego se cijelokupni postupak odvija na raunalu.

Pokretanje simulatora provodi se na sljedei nain:

U izborniku Debug odabrati Start debugging and Break ili skraeno Alt+F5

Atmel Studio zahtjeva specificiranje debuggera pri emu je potrebno odabrati Simulator

kako je prikazano na slici 5.

Slika 5. Postavljanje Simulatora kao debuggera

Nakon pokretanja procesa debuggiranja Atmel Studio omoguava pregled stanja registara

mikrokontrolera i ulazno izlaznih linija i registara na sljedei nain:

U izborniku Debug|Windows odabrati Processor View ili IO View

Slika 6. Pregled registara i modula mikrokontrolera (lijevo) i stanja registara procesora

(desno)

Pokretanjem procesa debuggiranja u pojavljuje se uta strelica u editoru programskog koda i

oznaava naredbu koja e se sljedea izvriti. Odabirom Debug|Step Into ili tipke F11 izvodi

se sljedei korak simulacije programa odnosno izvravanje naredbe na koju pokazuje strelica.

Slika 7. Izvoenje programa korak po korak (na slici lijevo) i stanje registara (na slici desno)

Tijekom izvoenja simulacije programa na mikrokontroleru mogue je i upisivanje stanja

registara ili pojedinih bitova u registrima runo. Dovoljno je na odreeni bit u registru

kliknuti lijevim klikom mia kako bi se promjenilo postojee stanje bita (iz 0 u 1 ili obrnuto)

kako je prikazano na slici 8.

Slika 8. Runo postavljanje stanja ulaznog registra PINA

Za praenje stanja varijabli tijekom debuggiranja potrebno je oznaiti varijablu u editoru te

odabrati sljedee: Debug|Quick Watch|Add Watch te e oznaena vraijabla biti dodana u

karticu Watch 1.

Osim opisani mogunosti simulator odnosno Debug mod rada prua i mnoge druge korisne

mogunosti kao npr. izvoenje programa do odreene toke (breaking point), preskakanje

petlji i funkcija itd.. Ukoliko se provodi simulacija (debugiranje) programa napisanog u C-u

tada je odabirom Debug|Windows|Disassembly mogue vidjeti kako izgleda odgovarajui

kod napisan u assembleru. Za prekid debugiranja potrebno je odabrati Debug|Stop

Debugging ili skraeno Ctrl+Shift+F5.

3.4 Programiranje mikrokontrolera - upisivanje HEX datoteke u

memoriju mikrokontrolera

Za upisivanje izvrne (.hex) datoteke u flash memoriju mikrokontrolera ATmega16 koristi se

razvojni sustav STK500 proizvoaa Atmel. Za ispravno programiranje mikrokontrolera

potrebno je konfigurirati STK500 na sljedei nain:

1. Postaviti mikrokontroler ATmega16 u podnoje sa oznakom SCKT3100A3

2. Koritenjem flat kabela povezati kratkospojnik (jumper) SPROG3 na ISP6PIN konektor

3. Povezati razvojni sustav STK500 serijskim kabelom sa osobnim raunalom. STK500

ima dva serijska konektora, za programiranje mikrokontrolera koristi se konektor sa

oznakom RS232 CTRL.

4. Spojiti vanjski izvor napajanja (adapter) 12V te koritenjem sklopke ukljuiti

napajanje.

Slika 9. Konfiguracija razvojnog sustava STK500 za programiranje i testiranje mikrokontrolera

Registracija razvojnog sustava STK500 u Atmel Studiu

U prvom koraku potrebno je razvojni sustav STK500 registrirati unutar Atmel Studija.

Potrebno je odabrati Tools|Add Target pri emu se otvori prozor za definiranje

konfiguracijskih postavki prikazana na slici 10. U padajuem izborniku Select tool odabrati

STK500 a u izborniku Select Serial port postaviti oznaku serijskog porta za komunikaciju sa

raunalom. U sluaju da raunalo nema serijski port potrebno je koristiti USB-RS232

konverter te u Devices Manageru oitati broj serijskog porta koji je pridjeljen konverteru.

Slika 10. Registracija i povezivanje STK500 razvojnog sustava

Upisivanje izvrne .hex datoteke u mikrokontroler

Nakon registracije razvojni sustav je spreman za programiranje mikrokontrolera odnosno

upisivanje izvrne .hex datoteke u programsku (flash) memoriju mikrokontrolera.

Odabirom Tools| Device Programming otvara se novi prozor prikazan na slici 11.

Slika 11. Postavljanje parametara za programiranje mikrokontrolera

U prozoru prikazanom na slici 11. u padajuim izbornicima Tool Device Interface

potrebno je postaviti redom STK500 COM(X), ATmega16 i ISP te potvrditi klikom na Apply.

U nastavku prozora (horizontalno) postoje dva polja Device Signature i Target Voltage koja

nam omoguavaju oitanje hexadecimalne oznake mikrokontrolera (za Atmegu oznaka je

0x1E9403) i napon na mikrokontroleru. Oitanje ovih podataka znai da je komunikacija sa

mikrokontrolerom ispravno uspostavljena i da se moe poeti sa upisivanjem .hex datoteke

u flash memoriju.

U lijevom dijelu prozora koji sadri nekoliko opcija potrebno je odabrati Memories kako je

prikazano na slici 12. Prije samog upisivanja .hex datoteke sve opcije (checkbox) trebaju

biti postavljene kao na slici 12.

Slika 12. Programiranje mikrokontrolera ATmega16