2. Интегрированная среда разработки avr Studio

AVR Studio – профессиональная интегрированная среда разработки (Integrated Development Environment - IDE), разработанная фирмой Atmel для сопровождения своей продукции. Инсталляционный пакет этой инструментальной программы можно свободно скачать с сайта фирмы. AVR Studio предназначена для написания программ в среде Windows, их отладки, трансляции и прошивки в память микроконтроллера (с помощью подключаемых к компьютеру внешних устройств). Пакет включает в себя специализированный текстовый редактор для написания программ, мощный программный отладчик, а также допускает подключение дополнительных модулей /3/.

Познакомимся подробнее с этим удобным инструментом для программистов. Программная среда AVR Studio работает не просто с программами, а с проектами (как и Algorithm Builder). Для каждого проекта должен быть отведен свой отдельный каталог на жестком диске. В AVR Studio одновременно может быть загружен только один проект. При загрузке нового проекта предыдущий проект автоматически выгружается (при необходимости работать с несколькими проектами можно запустить несколько экземпляров среды AVR Studio). Проект содержит всю информацию о разрабатываемой программе и применяемом микроконтроллере.

В проект могут входить различные файлы. Главный из них – файл проекта. Он имеет расширение aps. Файл проекта содержит сведения о типе процессора, частоте тактового генератора и т.д. Он также содержит описание всех остальных файлов, входящих в проект. Все эти сведения используются при отладке и трансляции программы. Кроме файла aps, проект должен содержать хотя бы один файл с текстом программы на языке ассемблера AVR. Такой файл имеет расширение asm. Если он уже написан вне среды AVR Studio, недостаточно просто поместить файл asm в директорию проекта. Его нужно включить в проект, указав имя в окне выбора проекта среды на этапе инициализации. Проект может содержать несколько файлов asm. При этом один из них является главным. Остальные могут вызываться из главного при помощи оператора .include. На этом заканчивается список файлов проекта, которые создаются или подключаются при участии программиста.

Работа с проектом состоит из следующих фаз:

• инициализация проекта;

• подготовка алгоритма программы (блок-схемы);

• написание и редактирование программы на языке ассемблера AVR /4/ в текстовом редакторе AVR Studio;

• трансляция проекта в hex-код ↔ устранение ошибок;

• проверка работоспособности программы (симуляция, эмуляция) и отладка;

• программирование микроконтроллера и проверка его в реальной схеме.

Инициализация проекта состоит в запуске программы AVRStudio.exe, выборе в соответствующих диалоговых окнах вари­анта «создать новый проект – открыть существующий», а затем, если проект новый, то в выборе:

• типа проекта:

-  проект на Ассемблере (Atmel AVR Assembler);

-  проект на языке СИ++ (AVR GCC);

• имени проекта, его главного программного файла и его местонахождения;

• отладочной платформы и модели микроконтроллера.

Написание программы на языке ассемблера AVR в текстовом редакторе включает:

• ввод директив ассемблера («служебную инициализацию»), в частности по подключению внешних библиотек, определению макросов, размещению команд и данных в памяти;

• составление текста программы.

Встроенный текстовый редактор программы AVR Studio поддерживает все необходимые сервисные функции:

-  выделение текстовых фрагментов;

-  вырезание с помещением в буфер Windows;

-  копирование;

-  вставку;

-  перетаскивание мышью;

-  поиск и замену и многое другое.

Для управления всеми этими возможностями используется стандартный интерфейс, знакомый вам по многим текстовым редакторам, в частности, по популярному редактору Microsoft Word. Набранный тест программы не забудьте записать на диск при помощи команды «Save» меню «File» или при помощи соответствующей кнопки на панели инструментов.

Этап трансляции проекта в hex-код с устранением ошибок рассмотрим ниже в ходе выполнения рабочего задания.

Что касается проверки работоспособности программы, то существует три основных метода:

• симуляция;

• эмуляция и отладка;

• программирование микроконтроллера и проверка его в реальной схеме.

Первый из этих методов, симуляция, является полностью программным. Используется специальное программное обеспечение, которое моделирует деятельность микроконтроллера и показывает вам, что происходит внутри него во время выполнения программы, в частности, как изменяется состояние его регистров. Вы можете также симулировать изменение входных сигналов, вручную изменяя, например, содержимое регистра PinB. С помощью этого метода можно легко убедиться в работоспособности (или, напротив, в неработоспособности) ключевых идей, лежащих в основе программы. С другой стороны, вы не сможете проверить реакцию программы на некоторые реальные воздействия, такие как дребезг контактов. Симулятор микроконтроллеров AVR известен вам по выполненным ранее лабораторным работам /2/, а также входит в состав среды разработки AVR Studio.

Эмуляция позволяет получить гораздо больше информации о реальном функционировании программы и может быть намного полезнее при отыскании ошибок в программе. При эмуляции к компьютеру подключается зонд (probe) с разъемом, соответствующим конкретной модели AVR. Под управлением программы эмулятора зонд начинает функционировать точно так же, как и реальный микроконтроллер, выполняющий вашу программу. Работа устройства под управлением эмулятора ничем не отличается от работы под управлением реального микроконтроллера, однако, используя эмулятор, вы можете замедлить выполнение программы, а также просмотреть состояние внутренних узлов микроконтроллера (регистров и т.п.). При использовании этого метода проверяется работоспособность программы, корректность разводки печатной платы, а также их совместная работа. В частности, при разработке программного обеспечения может использоваться внутрисхемная отладка с использованием интерфейса JTAG. В этом случае к исследуемому устройству подключается специальный отладчик, с помощью которого можно просматривать внутреннее состояние микроконтроллера как в реальном времени, так и в пошаговом режиме.

Программирование микроконтроллеров возможно различными способами, один из них будет использован в следующей лабораторной работе.