Золотовский Д.В. Учебный курс для новичков по микроконтроллерам AVR. Часть 1
Подождите немного. Документ загружается.
Да, если планируешь (если не планируешь, то все равно скачай и поставь, не
помешает) писать на Си, то рекомендую скачать GCC aka WinAVR и
установить ее до студии, туда же, поближе к корню. Тогда студия подхватит
ее в качестве своего плагина. Если поставить после, то тоже, может быть
подхватит, но возможны проблемы.
Первый запуск и знакомство с оболочкой.
При старте Студия сразу же кидается в тебя мастером создания нового
проекта.
В центре будут уже созданные проекты, а нас интересует кнопка New
Project. Жми ее и вводи параметры будущей разработки.
Выбирай тип языка, на котором будешь писать: Си или Ассемблер, а также
имя будущего проекта. Также не помешает указать путь к папке с проектами.
Студия умная и запомнит ее раз и навсегда, и под каждый новый проект
будет создавать новую папку. Так что скоро там будет полный «винегрет».
Дальше есть две кнопки Finish и Next. Тебе надо жать на Next. Нажмешь на
финиш и получишь пустой проект, в котором даже процессор то не
определен. А вот если Next, то будет следующий диалог (см. рис. «Welcom to
AVR Studio 4»)
Сильно сомневаюсь, что у тебя первоначально сразу же будет AVR Dragon
или какой-нибудь ICE 2, так что мы будем симулировать. Выбирай
симулятор. Чем отличается AVR Simulator от AVR Simulator2 я так и не
понял, работают одинаково. Выбрал? Вот теперь FINISH HIM! В смысле
жми Finish.
Вот, появилось пустое окно проекта. Поглядим, что тут есть:
Увеличить скриншот
Слева - окно ресурсов МК. Тут ты будешь смотреть, что происходит с твоим
контроллером. Какие где биты стоят, что на портах, что в счётных регистрах,
что в регистрах конфигурации. В центре окно кода, справа же окно проекта -
тут будут все файлы показаны. Внизу, под окном кода, отрывки сообщений
компилятора. Там все ошибки и недоразумения отображаются при
компиляции программы.
Вверху главное меню. Всё что есть там − на «горячих» клавишах, поэтому
заучивай их сразу и будет тебе счастье.
Подробно по пунктикам. Первый ряд.
•
Бинокль - поиск в коде. Кроме поиска там есть еще Mark ALL -
пометить строки с найденым барахлом. Появляются голубенькие
меточки возле строк.
•
Синий флажок и компания — поставить/снять пометку вручную.
Удобнейшая вещь эти пометки. Пользуйся!
•
Две штуки для форматирования блоков текста. Типа выделил
процедуру, а потом подвинул ее влево или вправо. Специалисты по
языку СИ оценят.
•
Синяя муть и птичка — кнопки для программаторов крутых. Если их у
тебя нет, то забудь про них.
•
Стрелка Play – запуск симуляции.
•
Квадратик Stop — остановка симуляции. Все просто.
•
Листок со стрелочкой - запуск программы.
•
Пауза — остановка программы там, где получилось
•
синяя стрелка аля Enter – виртуальный Reset контроллера
•
Жёлтая стрелка – показать, где программа находится сейчас. Жутко
полезно, когда проект побит на части, и ты пытаешься найти, где
программа стоит в данный момент.
•
Три стандартные кнопки любого отладчика Step Into - сделать шаг по
тексту программы. Step Over — сделать шаг по тексту, но не заходить
в процедуры и функции (процедуры и функции при этом выполняются,
просто нам это не показывают). Step-Out — Выход из процедуры на
уровень выше. Конечно, назад МК шагать не умеет, но вот если там
цикл какой, то Step Out это равносильно тому, что МК сделает одну
итерацию цикла и встанет над инструкцией.
•
Фигурные скобки и стрелка — выполнить программу до текущего
положения курсора. Пощелкай этой кнопочкой и сам поймешь что это
•
Красная точка — BreakPoint поставить бряк. О брейпоинтах ниже.
•
Крестик и красные шары — нажмешь её и всем брейкпоинтам в
программе настанет конец— их удалит.
•
Очки - это Watch, способ подглядывать за какой-нибудь переменной,
адресом в памяти или регистром. О них тоже потом.
•
Кнопки переключателей окон, чтобы включать - выключать разные
блоки интерфейса. Потыкайся по ним и поймешь сам.
Второй ряд:
Тут ничего не работает, т.к. нет подключенных устройств (JTAG или
STK500) и нас интересуют только две последние кнопки.
Первая из них это компиляция проекта, вторая компиляция и запуск
симуляции.
Теперь если ты забьёшь в проект простейший код, например,
1
2
.
include
"m8def.inc" ; Используем ATMega8
NOP
Куда уж проще! То сможешь скомпилировать проект и запустить процесс
отладки.
При запуске симулятора появится куча разных новых окошек, о которых я
тебе сейчас расскажу. Гляди на скриншот:
Увеличить скриншот
I/O View
Окно периферии то, что справа. Обрати внимание на заголовок окна I/O
View - там есть строка поиска и ряд кнопочек. Понажимай их, чтобы
получить наиболее удобное представление. Я обычно ставлю Tree View.
Каждый регистр можно развернуть. Каждый бит подписан и во всплывающей
подсказке написано его назначение. Также настоятельно рекомендую вызвать
контекстное меню в этом блоке и выставить там галку Show Bit numbers -
удобно. Чёрный квадратик - бит есть. Белый - бита нет. Там же указано
значение в байте. В процессе отладки каждый бит можно вручную
принудительно выставить или сбросить. Сэмулировать, например, нажатие
кнопки.
Processor
Слева есть окно Processor, в нем указана вся подноготная ядра в текущий
момент.
•
Program Counter - счетчик адресов. По нему можно узнать, куда уйдет
программа на следующем шаге. Когда отлаживаешь всякие индексные
переходы, да сложные конечные автоматы с переходами вида:
1
2
3
4
5
LDI
R16,AddresL ; Кто сказал, что индексные
переходы только по спец регистрам?
LDI R17,AddresH
PUSH R17
PUSH R16 ; ICALL?
Щаз! Откуда хотим оттуда
и скачем.
RET ; Наш извращенский метод!
•
Вот когда такие конструкции отлаживаешь, PC становится твоим
любимым регистром
•
Туда же Stack Pointer — указатель стека. Сначала глядим туда, потом
в память, куда он указывает, и нажимаем там, где у нас косяк со
стеком. Либо если SP не вышел на 0, а по идее доложен был, то у нас
срыв стека!!!111.
•
Слово из трех букв — три индексные пары X, Y, Z — вообще-то это те
же регистры от 26 до 31-го, а тут для удобства выведены.
•
Cycle Counter — просто счётчик циклов процессора. Ни разу не
пригодился.
•
Frequensy — текущая частота эмулируемого процессора. Сразу
выставляй ее правильно. Как ее сменить? О! Золотой вопрос! Тому, кто
придумал прятать эту настройку − надо не знаю что сделать. Ничего,
нашли, читай ниже.
•
Stop Watch — а вот это мега вещь! Время от старта. По нему можно
вычислять, сколько времени выполняется тот или иной кусок кода.
Например, задержка. Только изначально он показывается в
микросекундах. Нам такие величины обычно не нужны, поэтому лезь в
контекстное меню и переключай его в миллисекунды.
•
SREG это понятно - флаги.
•
Ну и 32 регистра. Правда, под регистры я выделил отдельное окошко
(слева внизу). Кстати, можно вручную во время эмуляции вписать
любое значение в регистр.
Memory.
Окно памяти. Можно в списке выбирать любое адресное пространство.
Хочешь флеш, хочешь ЕЕПРОМ, или ОЗУ.
Watch.
Это Watch лист. Можно на любой адрес, переменную или любой регистр
навесить окно просмотра, и там всегда будет отображаться его содержимое.
Удобно при отладке, чтобы не шерстить по коду. Также содержимое
регистров/переменных подсвечивается в подсказке при наведении мыши.
Отладка в AVR Studio
Код ты написал, он у тебя даже скомпилировался. Но от радости прыгать не
получается — не работает как задумано. Что ж, бывает. Начинаем избавлять
код от ошибок— отлаживать.
Сначала подготовь плацдарм и выстави требуемую частоту процессора.
Как выставить частоту процессора в AVR Studio:
Загадка века, между прочим. Сходу не найдешь. Запускай сначала процесс
симуляции. Только в этом случае появится нужный пункт меню. А потом
лезь в меню Debug -> AVR Simulations Options. Я почти два месяца его в
своё время искал. Там же можно выставить адрес бутлоадера (он зависит от
Fuse Bits в реальном МК).
Итак, симуляция запущена, а жёлтая стрелка бодро указывает на первую
команду. Понажимай на клавишу F11, погляди, как процессор шагает. Если
все нормально, то переходи на то место, где у тебя предполагаемый косяк.
Например, не выставляется бит в порт. Можно поставить в это место курсор
и нажать Run to Cursor, это если по-быстрому. Но лучше использовать
breakpoint (точку останова).
BreakPoint.
Это точка останова. Т.е. если какое-то условие совпадет, то процессор
встанет как вкопанный, пока ты не примешь решение, что же делать дальше.
Мощнейшее средство отладки. Самый простой случай − это установка
Breakpoint - кнопкой F9, она же его и убирает. Через контекстное меню
breakpoint можно временно дезактивировать. Всё, если теперь ты нажмешь на
F5, то процессор пойдет молотить код подряд, пока не дойдет до breakpoint.
Где встанет как вкопанный, перейдя в пошаговый режим.
Техническое отступление, при желании можно его пропустить
Не получилось? Прождал полтора часа, а breakpoint так и не наступил? Ну,
значит где- то у тебя ошибка, зациклило программу. Жми паузу, и смотри,
где переклинило процессор. Можешь пошагово проверить, и посмотреть в
каком именно месте оно крутится. А дальше уже думать. Отработка больших
циклов, может быть очень длительной. Например, задержка длительностью в
двадцать секунд, эмулируется в Студии порядка пяти минут!!! (на моем
древнем Athlon 950) так что если у тебя где-то что-то не идёт, то не помешает
глянуть на показания StopWatch − может на самом деле все еще нормально,
просто подождать надо. Чтобы не сомневаться на таких циклах, я их на время
отладки закомментирую или меняю предделитель таймера с 1024, на 1. На
логику же это не влияет, так что можно проскочить их по-быстрому.
Точки останова бывают разные. Добавляется breakpoint из меню Debug ->
New Breakpoint их там два вида. Programm Breakpoint - это просто точки
останова на конкретном месте. Их проще расставлять не отсюда, а прямо в
коде на нужной строке. А вот Data Breakpoint − это уже куда интересней.
Погляди на выпадающий список − есть где развернуться. Тут тебе и
совпадение битов, и равенство нужному числу, и просто обращение к
адресу/регистру/памяти. Причем можно указывать сразу битовую маску. А в
разделе Location выбрать любой байт памяти или регистр конфигурации.
Мало того, в настройках точки останова можно выбрать после скольких
событий должен сработать этот breakpoint. Например, ты поставил breakpoint
на начало цикла, нужно тебе поглядеть, что происходит на какой-нибудь 140
итерации. Не будешь же ты нажимать, пока оно там все 140 раз не
прокрутится. Ставим в свойствах точки останова число хитов, которые он
должен пропустить – 140, и на 140-й итерации он затормозит программу.
Удобно!
Все точки останова видны в окне Breakpoint and tracepoint, которое
возникает внизу, там же где и сообщения об ошибках, в виде закладки.
Оттуда им можно менять свойства, там же можно вывести отображение
числа хитов и другие свойства точки останова.
Работа с портами, эмуляция кнопок и прочего внешнего оборудования.
Есть в отладке AVR Studio одна неприятная особенность. Когда ты
устанавливаешь порт на вход, делая подтяжку на резистор:
DDR= 0
PORT=1,
то вывод виртуального МК остается равен нулю!!! Таким образом, все