Linux jako platforma 

Linux jako platforma 

programistyczna dla 

programistyczna dla 

mikrokontrolerów AVR

mikrokontrolerów AVR

Konrad Miciński

Koło Naukowe Elektroników

Wydział Elektryczny

Politechnika Białostocka

styczeń 2006

I don't like this, but ...
Copyright by Konrad Mici ski

ń

Bia ystok 2006

ł

 

 

Mikrokontroler = CPU core + 

Mikrokontroler = CPU core + 

RAM/ROM + I/O

RAM/ROM + I/O

●

 RAM: SRAM

●

 ROM: EEPROM, Flash, ROM

●

 I/O: 

➔

Magistrale:

✔

pamięci zewnętrznej

✔

RS-232 / 485

✔

I

2

C

✔

1-Wire

✔

CAN

✔

USB

✔

SPI

➔

Przetworniki:

✔

ADC

✔

DAC

✔

komparatory napięcia

✔

PWM

➔

Układy nadzorujące:

✔

watchdog (RTC)

✔

liczniki (8 i 16 bitów)

✔

kontrola napięcia 
zasilania

 

 

AVR ATmega

AVR ATmega

●

jednotaktowy, 8-io bitowy RISC 
(128 instrukcji)

●

taktowanie: 0 – 16 MHz

●

8 – 128 kB Flash

●

0,5 – 4 kB EEPROM

●

1 – 4 kB SRAM

●

ochrona pamięci programu

●

magistrala pamięci 
zewnętrznej (64 kB)

●

napięcia zasilania: 2,7 – 5,5 V

●

USART do 2Mbps

●

I

2

C

●

SPI

●

10 bitowy ADC 

●

16 bitowy PWM

●

liczniki (8 i 16 bitów)

●

watchdog

●

wew. oscylator (8 Mhz)

●

programowanie “in-system” 
(SPI lub JTAG) 

 

 

AVR ATmega

AVR ATmega

●

 obudowy DIP, MLF i TQFP

ATmega8 (TQFP): 9x9x1 mm
Atmega128 (TQFP): 16x16x1 mm

●

 wyprowadzenia 'wielofunkcyjne'

 

 

AVR ATmega

AVR ATmega

 

 

Jak to robi konkurencja

Jak to robi konkurencja

●

IDE:

➔

Atmel AVRStudio  (asm, C)

➔

Bascom  (BASIC)

➔

IAR Embedded Workbench  (asm, C, C++)

➔

CodeVision AVR  (asm, C)

➔

WinAVR  (asm, C, C++)

➔

AvrSide (asm, C)

●

Emulatory:

➔

AVRStudio

➔

Visual Micro Lab

 

 

WinAVR

WinAVR

➔

Open Source

➔

AVR-GCC

➔

quasi-IDE

➔

'generator' Makefile-a

➔

łatwa integracja z 
AVRStudio i AvrSide

➔

2006-01-25 <-> 2005-02-14 

http://winavr.sourceforge.net/

 

 

AVR i Linux

AVR i Linux

Do-It-Yourself

➔

kompilacja narzędzi ze źródeł lub instalacja gotowych 
pakietów

➔

brak centralnego repozytorium

➔

brak integracji komponentów

➔

oprogramowanie w rożnym 'stadium rozwoju'

➔

“closed – hardware”

➔

wymagana znajomość elektroniki

 

 

Toolchain-HOWTO:  binutils

Toolchain-HOWTO:  binutils

➔

wersja: 2.16.1

➔

architektury: x86, x86_64

➔

avr-objcopy

$ tar -xvjf binutils-2.16.1.tar.bz2
$ cd binutils-2.16.1
$ ./configure --target=avr --prefix=$HOME/AVR \

--disable-nls

$ make
$ make install

http://www.gnu.org/software/binutils/

 

 

Toolchain-HOWTO:  GCC-3.4.5

Toolchain-HOWTO:  GCC-3.4.5

$ export PATH=$PATH:$HOME/AVR/bin
$ tar -xvjf gcc-3.4.5.tar.bz2
$ cd gcc-3.4.5
$ ./configure --target=avr --disable-nls \

              --enable-languages=c \

              --prefix=$HOME/AVR
$ make
$ make install

➔

 architektury: x86, x86_64

➔

 avr-gcc

http://gcc.gnu.org/

 

 

Toolchain-HOWTO:  GCC-4.1.0

Toolchain-HOWTO:  GCC-4.1.0

$ export PATH=$PATH:$HOME/AVR/bin
$ tar -xvjf gcc-4.1.0.tar.bz2
$ cd gcc-4.1.0
$ mkdir _GCC ; cd _GCC
$ ../configure --target=avr --disable-nls\

--enable-languages=c \

--disable-libssp \
--prefix=$HOME/AVR

$ make
$ make install

 

 

Opcje dla mikrokontrolerów AVR

Opcje dla mikrokontrolerów AVR

●

-mmcu=mcu

                  - wybór układu

●

-minit-stack=N

          - adres początku stosu

●

-mno-interrupts

        - wyłącza obsługę             

                                      przerwań

●

-mtiny-stack

             - minimalizacja rozmiaru  

                                      stosu

●

-mint8

- zmiana wielkości typów

 

 

Toolchain-HOWTO:  avr-libc

Toolchain-HOWTO:  avr-libc

Autorzy:

➔

Marek Michałkiewicz

➔

Joerg Wunsch

avr-libc != glibc --target=avr

$ tar -xvjf avr-libc-1.4.3.tar.bz2
$ cd avr-libc-1.4.3
$ ./configure --prefix=$HOME/AVR --host=avr
$ make
$ make install

http://www.nongnu.org/avr-libc/

 

 

avr-libc – co jest w środku

avr-libc – co jest w środku

●

ioxxxx.h - adresy portów mikrokontrolera xxxx (np. iom128)

●

interrupt.h – obsługa przerwań

●

delay.h – generacja opóźnień

●

sleep.h – wykorzystanie trybów 'uśpienia' 

●

wdt.h – obsługa watchdoga

●

crc16.h – obliczanie 16 bitowej CRC

●

boot.h – obsługa bootloadera

●

parity.h – wyliczanie bitu parzystości

●

twi.h – obsługa I

2

C

●

math.h, stdio.h, string.h, errno.h, ctype.h ...

 

 

Toolchain-HOWTO:  GDB

Toolchain-HOWTO:  GDB

$ tar -xvjf gdb-6.4.tar.bz2
$ cd gdb-6.4
$ ./configure --target=avr --prefix=$HOME/AVR
$ make
$ make install

➔

 wersja: 6.4

➔

 architektury: x86, x86_64

➔

 avr-gdb

http://www.gnu.org/software/gdb/gdb.html

 

 

Biblioteki dodatkowe

Biblioteki dodatkowe

●

Procyon AVRlib                (

http://hubbard.engr.scu.edu/avr/avrlib/

) 

➔

linia komend (terminal VT100)

➔

FAT16/32 (ro)

➔

moduły obsługi dla wbudowanych układów I/O

➔

obsługa tekstowych i graficznych LCD

➔

obsługa kart MMC/SD

➔

sterowniki do kart sieciowych (RTL8129)

➔

stos sieciowy (ARP, IP, ICMP, UDP, DHCP)

●

biblioteki na 'specjalne okazje'

➔

http://www.ulrichradig.de/site/atmel/avr_mmcsd/index.htm

 

 

Integracja narzędzi

Integracja narzędzi

Do-It-Yourself

➔

brak IDE

➔

próby rozwiązania problemu:

➔

podanie ścieżki dostępu do kompilatora               
(emacs, jed ...)

➔

integracja 'w terminalu'

 

 

Kompilacja kodu źródłówego

Kompilacja kodu źródłówego

Kompilacja ręczna

$ avr-gcc -mmcu=atmega8 -Os -g \
  -o test.out test.c
$ avr-objcopy -j .text \

  -O ihex test.out test.hex
$ avr-objcopy -j .eeprom \
  -O ihex test.out test-ee.hex 

 

 

Kompilacja kodu źródłowego

Kompilacja kodu źródłowego

Kompilacja 'automatyczna' z wykorzystaniem GNU make

CC=avr-gcc

OBJCOPY=avr-objcopy

CFLAGS=-g -Os -mmcu=atmega8

test.hex : test.out

$(OBJCOPY) -j .text -O ihex test.out test.hex

test.out : test.c

$(CC) $(CFAGS) -o test.out test.c 

 

 

Programatory

Programatory

●

programowanie in-system:

➔

SPI

➔

JTAG

➔

bootloader

●

programowanie poza systemem

➔

programatory równoległe

➔

układy emulatorów / debugerów (STK500)

●

problem “closed-hardware”

●

konstrukcje własne programistów

 

 

Prosty programator ISP

Prosty programator ISP

●

komunikacja przez port równoległy (SPP)

●

bufor 74HC244

●

oprogramowanie

   dla MS Windows

http://www.amwaw.edu.pl/~adybkows/elka/ispprog.html

 

 

Prosty programator ISP

Prosty programator ISP

 

 

Programowanie układów

Programowanie układów

●

AVRDUDE

➔

kasowanie pamięci Flash i EEPROM

➔

ustawianie bitów konfiguracyjnych

➔

programowanie z wykorzystaniem portu równoległego

➔

programowanie przez interfejs RS232 i USB

➔

obsługa JTAG i emulatorów sprzętowych

●

Programowanie z poziomu 'maszyn wirtualnych'   
(Vmware, bochs, qemu)

http://www.bsdhome.com/avrdude/

 

 

'Nietypowe' zastosowania

'Nietypowe' zastosowania

●

'klastry' obliczeniowe

➔

mini sieć z wykorzystaniem RS232

●

Websewery

➔

systemy RTOS z kompletnym stosem TCP/IP

                                      http://www.ethernut.de/

●

Systemy operacyjne

➔

RTOS

➔

Contiki :)   http://www.sics.se/~adam/contiki/

 

 

Nad czym obecnie pracuję

Nad czym obecnie pracuję

 

 

Warto przeczytać

Warto przeczytać

●

Atmel Application Notes for 8-bit AVR

http://www.atmel.com/dyn/products/app_notes.asp?family_id=607

●

Rafeeq Ur Rehman, Christopher Paul: “The Linux 
Development Platform”, Prentice Hall

●

Rich Neswold: “A GNU Development Enviroment for the 
AVR Microcontroller”

●

Rafał Baranowski: “Mikrokontrolery AVR Atmega w 
praktyce”, BTC

●

Jerzy Szczesiul: “AVR-GCC: kompilator C dla 
mikrokontrolerów AVR”, EP 3/2005 i późniejsze 

 

 

Dziękuję za uwagę

Dziękuję za uwagę

i zapraszam na show   

i zapraszam na show   

This document was written with Open Source programs.