PN的配置与GCC入门
单片机AVR的编程工具很多,有C,ASM,PASCAL,BASIC等等。除ASM由ATMEL公司免费提供外,其它大多数的工具都是需要收费的。而C编译器更是其中收费最高的编译器。但也有例外,那就是GCC——它不但免费而且功能也几乎是“最强”的。所以我作为入门者,就开始学习它了!
一、 单片机编程
1、 单片机与电脑的编程有些许不同,它除一些必要地算法外,更重要的是对端口的操作。如开关量
采集、开关量控制输出、interwetten与威廉的赔率体系 量的输入、通讯的操作、显示器与键的控制等等都需要操作端口。
2、 电脑存储永久数据一般都在硬盘等介质中。而单片机则存放在EPROM、EEPROM、FLASH等存储器中。
3、 通讯接口的编程对单片机来说是至关重要的,特别在工控、网络等的应用中犹为重要。
4、 单片机的编程与电脑编程相比有诸多限制。这就要求编程者对单片机硬件有一定的了解。
二、 AVR单片机编程
1、 AVR单片的硬件:我们以ATMega 16为例为说明一下AVR单片机吧!
这是ATMEGA 16的引脚及其功能图(来自其DataSheet)
A、 从图中我们可以看出有4个8位端口共32个引脚,大多有双重功能。它们分别命名为PORTA、PORTB、PORTC、PORTD。
B、 PORTA具备普通IO口功能外还有AD转换功能,其精度可以达到10位,即采集到的ADC的值最大不超过1023(0-1023),对应外面实际电压值的精度需要一定的简单换算(主要看其参考电压)。如参考电压为2.5V,则有2.5V为1023,则其精度为2.5V/1023就是0.00244V。如参考电压为5V,则有5V/1023也就是0.0049V。
C、 PORTB口除了基本的IO功能外,特别要提的是PB4、5、6、7的功能,它是SPI(同步串行接口),更重要的是,它可以用来下载程序。
D、 其它的暂且不说,必竟不是AVR单片机的介绍文章嘛。
2、 AVR单片机的软件:
软件当然是用来控控制这些接口的运作及其代表的含义的。这也是个非常大的问题,如果你一点都不懂软件,请也找本计算机编程的书看看吧。
三、 开始AVRGCC编程吧
好了,下面我们来看一个简单的程序吧。
图2
执行Make All后,生成HEX文件(本例中的文件名2.HEX)。以下是它的全过程。
> "make.exe" all-------- begin --------
avr-gcc (GCC) 3.4.1 //告知avr-gcc的版本号
Copyright (C)2004 Free Software Foundation,Inc. //编译器所属于公司及其版权信息
This is free software; see the source for copying conditions. There is NO
warranty; not even for MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.//这是ELF文件的一些信息,ELF文件用于调试。
Size before: //转换前的ELF文件信息
2.elf :
section size addr
.text 208 0
.data 0 8388704
.bss 0 8388704
.noinit 0 8388704
.eeprom 0 8454144
.stab 780 0
.stabstr 1469 0
Total 2457Converting to AVR Extended COFF: 2.cof//将ELF文件转换成AVR Studio能够接受的格式
avr-objcopy --debugging --change-section-address .data-0x800000 --change-section-address .bss-0x800000 --change-section-address .noinit-0x800000 --change-section-address .eeprom-0x810000 -O coff-ext-avr 2.elf 2.cof
Discarding local symbol outside any compilation unit: .do_copy_data_start
Discarding local symbol outside any compilation unit: .do_copy_data_loop
Discarding local symbol outside any compilation unit: .do_clear_bss_start
Discarding local symbol outside any compilation unit: .do_clear_bss_loopSize after: //转换后的文件信息。
2.elf :
section size addr
.text 208 0
.data 0 8388704
.bss 0 8388704
.noinit 0 8388704
.eeprom 0 8454144
.stab 780 0
.stabstr 1469 0
Total 2457Errors: none //编译过程中产生的错误数
-------- end -------- //编译结束> Process Exit Code: 0 //avr-gcc结束信息,0表示正常结束
接下来用AVRISP程序将2.hex文件下载后AVR单片机中,观看效果。
下面我们来看看avr-gcc的IDE吧。
主窗口(图3)
这是非常标准的Windows Style窗口。当然它由于不是专为avr-gcc设计,所以对它进行设置是必不可少的!下面我就来设置它,以使它成为我们好用的工具吧。(呵呵!可千万别小看它哦)
在设置它之前让我们来看看,我们希望是一个怎样的工具吧。参照其它软件的IDE。
首先,我们得有个工程(项目)管理器,这点PN已有,不需我们去设它。
其次,得方便我们编辑源代码,最好是有关键字(代码)高度显示,以方便我们识别它们。如果能再给我们实时的一些提示就更好了!这方便PN做得非常很好(有人说SI很好,不过我觉得每个人有每个人的习惯,不必强求)。
再次,我们得在不离开IDE的情况下,编辑C语言的makefile文件。生成我“目标代码”(计算机中术语的话叫可执行文件),并且,下载到我们单片机中。
好了!来看看我们对它的设置吧!
1、代码高亮设置将它设置成你习惯的模式。步骤如下:打开PN菜单Tools->Options,在Options对话框中选择Style->Schemes,你说看到了如图4、5、6所示的内容了。现在开始你的设置吧。
代码高亮设置1-预编译(图4)
代码高亮设置2-操作符(如+-*/括号等)(图5)
代码高亮设置3-数字(图6)
别小看这点小功能啊,它能帮你找到不少编程错误哦(图7)
想将代码打印出来吗,有帮助的!(图8)
其它高亮设置同上请大家自已动手吧!一定要按自己的习惯哦。3、 设置PN中的菜单“新建”和工具栏图标 ,点击它新建文件时的文件缺省类型。我们当然希望是C类型文件啦,如下图:
定义新建缺省的文件类型(图9)
4、 下面开始设置的我们的avr-gcc工具菜单吧!
C语文的Make工具设定(图10): 精心的设置可以让你的PN,不必其它工具差哦。
5、 C语言Makefile对于初学者来说太难了,根本不知道它是干嘛的,怎么工作(说的有点夸张)及怎么编写。幸好WinAVR提供给了我们一个非常好用的工具mfile。下面就将它集成到我们的PN中来吧!
Makefile工具在PN中的设定(图11)(注意本工具设置为特殊设置)
Makefile的设置是将C:\WinAVR\bin下的wish84.exe、tcl84.dll、tk84.dll三个文件复制到C:\WinAVR\mfile目录下。并用PN打开C:\WinAVR\mfile\mfile.tcl。修改成下图所示
修改mfile.tcl为图中选中的部分并保存(图12)
6、 设置ISP Programmer工具
ISP串行下载器的设置(图13)
按下F4后运行的结果(图14)
7、 到现在,我想你对PN有了一些了解了吧。看看下面几个图吧!
几个快捷键及其对应工具的设置(图15)它们用着实在是方便啊
Makefile执行后的图(图16)
这是PN对大项目、大工程管理的超强部分了(图17)
到此,Programmer NotePad 设置完成。
四、 Avr-gcc简易入门
1、 对端口的操作:
A、 如果我想将PORTB端口设置为输出口(8位),则在gcc中用如下方式
DDRB=0xFF; 注意:0xFF=0B1111 1111表示全为1,代表了输出。如果你改上式为:
DDRB=0x01; //即0B0000 0001,则表示,你将PORTB的第0位(PB0)设置为输出,其它PB1-7为输入。
DDRB为AVR的端口设置寄存器。B、 从端口PORTB中读入状态,用如下方式:
Unsigned Char a=PINB; //读入端口PORTB的状态。若端口PORTB的状态如下:
PB0为高电平 1
PB1为低电平 0
PB2为高电平 1
PB3为高电平 1
PB4为高电平 1
PB5为低电平 0
PB6为低电平 0
PB7为高电平 1则有a = 0b1001 1101 = 0x9D
C、 向端口PORTB写状态(设置状态):若要装PORTB第0位和第2位置1(高电平)。
DDRB=0;//PORTB全部为输出。
PORTB=0x03; //0b0000 0101D、 而更多的情况,我们是要将端口的某一位改变状态,而不是对整个端口操作。或只想知道端口的某一位的状态如何的?那么如何来做呢?
例如:
将PB4置1,PORTB=PORTB | 0x10; //0x10=0b0001 0000
将PB4置0,PORTB=PORTB & 0xEF; //0xEF=0b1110 1111
将PB4置翻转,PORTB=PORTB^0x10; //0x10=0001 0000
检验PB4的状态,char a=PINB & 0x10; //如果PB4为1,是a>0,否则a=0
当然,上面写法对C语言来说,简直就是垃圾代码了。C语言有它自己的方式,
例如:
PORTB |= 0x10;
PORTB &= 0xEF;
PORTB ^=0x10;
If (PINB & 0x10){ 你的语句; }
是否感觉到比较简洁啊?!E、 当然avr-gcc也提供了两个函数对操作位,如:sbi (PORTB,4); cbi (PORTB,4);分别将PB4置1和清零。
2、 变量的类型
char
unsigned char
short
unsigned short
int
unsigned int
long
unsigned long
long long
unsigned long long
float
double
void等等等等,这就请读者自己看资料了。
3、 程序控制语句,C语言提供了非常丰富的程序流程控制语句。i. 循环语句
A、 For(;;)语句,如:
for(i=0;i<8;i++){
循环体;
} //本例循环8次。
注意!for语句是先比较后加减的。B、 While(exp)语句,如:
i=0; While(i<8){
循环体;
i++;
} //本例循环8次。也是先比较后执行循环体的。C、 Do while语句,如:
i=0;
do{
i++;
循环体;
}while(x<8);
//本例循环7次,因为它是先执行后比较的语句。因为i++在第一次比较时i已经是1了。ii. 分支语句。
A、 if语句,大名鼎鼎语句了,几乎所有编程软件都有它的身影。没什么好说的。
B、 switch语句。等
好了,这些就不说下去了,因为如果你连这些都不清楚。你该做的是找本C教程吧。
4、 中断服务控制(SIGNAL)void UART_Init(void){ //中断初始化函数//
UART_Ready = 1;
UART_ReceivedChar = 0;
pUART_Buffer = 0;
outp(BV(RXCIE)|BV(RXEN),UCR); // 允许串行接收中断 //
outp( (u08)UART_BAUD_SELECT, UBRR); // 设置UART波特率 //
sei(); // 打开全局中断 //
}SIGNAL(SIG_UART_RECV){ //串口接收完成中断服务进程(子程序)//
UART_ReceivedChar = 1; // 指示已经接收到一个字符 //
UART_RxChar = inp(UDR); // 将收到的字符存储起来 //
}
其中SIGNAL标示了下面的语句由中断来调用。五、 实例设计与编程
试验电路图(图18)
好了,写了这么多,让我们也看个实例先吧,硬件电路图如图18。
软件编程如下:
软件在PN中编写的结果如上图。
其中第1、2行为预编译语句,它们告诉编译器一些重要的信息。如单片机内的寄存器名称对应的向量等.DDRB、PORTB就在io.h内定义的(其实它在本例中是在iom16.h中定义的,io.h是所有AVR单片机公共定义,它从makefile中提取单片机类型,来从include\avr下取出对应的实际io*.h文件)。
第4行为C语言的主函数,特别要注意的是,avr-gcc的主函数类型必须为int类型。否则出现警告错误warning: return type of 'main' is not `int'。
第5行定义了三个无符号字符型变量:i,j,k。
第6行定义了端口PORTB全部为输出。
第7行在端口PORTB中输出高电平。
第8行到第18行为一个无限循环语句。
第9行开始到第17行也是一个循环。用它的目的是将端口PORTB的某一位置低,让LED点亮。
第10行是向端口的某一位(由变量k指定),其中十分重要的是 ~(1<
第11行到第15行由两个for循环构成的延时部分,它可以使LED移动的速度放慢,好让我们的肉眼能看到。
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