MIPS Úvodné cvičenie

Cieľom tohoto cvičenia je zistiť, či máte pripravené všetky potrebné nástroje na prácu a otestovať ich. Budete potrebovať iba Arduino dosku, bez ďalších komponentov.

Arduino

Hoci Arduino nebudeme poižívať bežne, jeho veľkou výhodou je, že to je veľmi rozšírený a preto aj dobre otestovaný systém. To znamená, že po nainštalovaní je všetko pripravené a malo by fungovať na prvý raz.

1. Stiahnite a naintalujte si najnovšiu verziu prostredia Arduino ([https://www.arduino.cc/ arduino.cc)
2. Priamo z prostredia si otvorte príklad Blink (File -> Examples -> 01. Basic -> Blink)
3. Zmeňte parameter funkcie delay z hodnoty 1000 na 200
4. Nastavte správny typ vašej vývojovej dosky (Tools -> Board -> Arduino AVR Boards -> Arduino Uno / alebo Arduino Nano)
5. Nastavte správne číslo portu ku ktorému je doska pripojená (Tools -> Port -> ComX)
6. Skompilujte program a nahrajte ho do dosky (Sketch -> Upload) a vizuálne skontrolujte či je všetko tak ako má byť.

Úlohy:

• Na základe informácií z prednášky skúste porozmýšľať, na čo slúži príkaz pinMode(13, OUTPUT)? Vedeli by ste povedať, čo a kde nastavuje? A čo digitalWrite(13, HIGH)
• Ako najrýchlejšie viete blikať LEDkou? (t.j. aký najkratší impulz viete vygenerovať na výstupe)
• Sledujte na osciloskope [2] priebeh signálov na výstupe

Poznámky:

• Hodnotu delay meníme preto, lebo tento základný testovací program býva na doske často nahratý už od výrobcu, takže priamo po pripojení k USB sa LED dióda rozbliká s periódou 2sekundy. Zmenou hodnoty sa ubezpečíme, že skutočne funguje celý vývojový cyklus od prekladu cez linkovanie až po nahrávanie do procesora.
• Najmä čínske klony Arduino Nano majú v sebe nahratú staršiu verziu bootloaderu, preto treba vybrať z menu Tools -> Procesor -> ATmega328 Old Bootloader

AVR Studio

Zo stránky https://www.microchip.com/mplab/avr-support/avr-and-sam-downloads-archive si nainštalujte niektorú verziu vývojového prostredia

• AVR Studio 5.1 je vhodný kompromis medzi veľkosťou a aktuálnosťou
• Najnovšia verzia Atmel Studio 7 je pre naše účely zbytočne nafúknutá a nebudeme potrebovať podporu pre všetky procesory, ktoré ponúka
• Staršia verzia AVR Studio 4 je oproti v5 naozaj malá a jednoduchá, ale treba si k nej doinštalovať zvlášť kompilátor avr-gcc, bez neho vie prostredie prekladať len z assembleru. Preto si predtým nainštalujte samostatný kompilátor WinAVR

AVR Assembler

Pre prvé pokusy si skúsime prácu len s assemblerom.

V ľubovoľnom programátorskom editore napíšte nasledovný program a uložte si ho do C:\User\Meno\Documents pod názvom program01.asm

program01.asm

                .text
START:          SBI 0x04,5      ; DDRB.5 = 1 (t.j. Output)                            ; 1 SC
LOOP:           SBI 0x05,5      ; PORTB.5 = 1 (t.j. High, rozsviet LED)               ; 2 SC
                CBI 0x05,5      ; PORTB.5 = 0 (t.j. Low, zhasni LED)                  ; 2 SC
                RJMP LOOP       ; Skok na zaciatok                                    ; 2 SC
                .end            ; Koniec

Pri inštalácii AVR Studio 5 sa vám v zozname programov objavila ikonka AVR Studio Command Prompt ak tam nie je, spustite ručne tento program

C:\Program Files (x86)\Atmel\AVR Studio 5.1\extensions\application\StudioCommandPrompt.exe

v najnovšej verzii ho nájdete tu C:\Program Files (x86)\Atmel\Studio\7.0\Extensions\Application\StudioCommandPrompt.exe

Z príkazového riadku program preložíme (prípadne aj s --no-warn)

avr-as -mmcu=atmega328p -o program01.elf program01.asm

a skontrolujeme výsledok prekladu

avr-objdump -d program01.elf

vidno, že tu ešte kompilátor nevie presne kam tento kód príde, preto je .rjmp .+0 a tak musíme spustiť ešte linker

avr-ld program01.elf -o program01.out

a znova skontrolujeme výsledok prekladu

avr-objdump -d program01.out

vyrobíme ešte .hex verziu pre programátor

avr-objcopy -O ihex program01.out program01.hex

a pošleme program do mikroprocesora

"C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\tools\avr/bin/avrdude.exe" -C"C:\Program Files (x86)\Arduino\hardware\tools\avr/etc/avrdude.conf" -v -patmega328p -carduino -PCOM4 -b115200 -D -Uflash:w:C:\Users\YourName\Documents\program01.hex:i

Ak by sme niekedy potrebovali disassembler, tak pre uplnost

avr-objdump -m avr -D program01.hex

AVR Assembler v Studio

Teraz si zopakujeme to isté, ale už nebudeme vypisovať jednotlivé príkazy, ale využijeme komplexné integrované vývojové prostredie (IDE) Atmel Studio. Založíme nový ASM projekt a vložíme nasledovný kód

Potom ho preložíme a odkrokujeme podľa pokynov cvičiaceho

Blink v AVR Assembleri

TODO: sem dorobime kratk slucku v assembleri tak, aby sme mohli blikat ledkou s periodou 1sekunda aj s nahratim do dosky.

Knižnica

[1.] Datasheet obvodu Atmel Microchip ATmega328P
[2.] James Lewis: Benchmarking Arduino’s digitalWrite() with a Logic Analyzer
[3.] AVR035: Efficient C Coding for AVR. Application note.

• Arduino UNO V3 http://marcusjenkins.com/wp-content/uploads/2014/06/ARDUINO_V2.pdf
• Arduino Nano http://marcusjenkins.com/wp-content/uploads/2014/06/nano.pdf