Mikrokontrolery AVR dla początkujących. Przykłady w języku Bascom

Opis

Książka jest przeznaczona dla początkujących elektroników i hobbystów chcących szybko, na interesujących przykładach, poznać mikrokontrolery AVR i nauczyć się pisać dla nich programy. Zastosowany przez autora do opracowania wszystkich opisanych w książce przykładów język programowania wysokiego poziomu – Bascom – ma ogromne możliwości, dzięki czemu nawet zaawansowane aplikacje jak obsługa paneli dotykowych, obsługa systemów zdalnego sterowania i sterownika LED RGB, czy cyfrowo sterowanych przedwzmacniaczy audio, okazuje się łatwa i możliwa do realizacji w krótkim czasie.

Wstęp

W czasach lawinowego rozwoju techniki cyfrowej nikogo nie dziwi obecność mikrokontrolerów nawet w najmniej skomplikowanych aplikacjach układowych, takich jak zabawki, sprzęt AGD czy proste urządzenia przenośne. Wszak przy cenie poniżej 1 $ możemy kupić całkiem przyzwoity mikrokontroler, jakim jest choćby ATmega8 firmy Atmel. W związku z tym to, co do niedawna było domeną dużych i bogatych koncernów elektronicznych, dzisiaj trafia pod przysłowiowe strzechy… przede wszystkim za sprawą przyjaznych i prostych w implementacji języków wysokiego poziomu, dzięki którym napisanie gotowej i sprawnej aplikacji nigdy nie było tak łatwe! I nie ma tu, w moim przekonaniu, znaczenia, jakiego rodzaju językiem się posługujemy. Kod wynikowy i tak będzie, czy chcemy, czy nie, kodem maszynowym niezależnie od tego, jak bardzo pragnęlibyśmy to zmienić (choćby tylko po to, by podkreślić znajomość jakiegoś języka programowania, która miałaby być nobilitacją dla naszego projektu). Nie mam, tym samym, zamiaru wdawać się w dysputy, który język jest lepszy, a który gorszy, bo w moim przekonaniu końcowa jakość aplikacji zależy przede wszystkim od znajomości architektury mikrokontrolera, arkanów języka programowania oraz, co najważniejsze, kreatywności i inteligencji programisty. To był także przyczynek, dla którego powstała niniejsza książka. W zamierzeniach ma łączyć to, co maszynowe, z tym co… ludzkie – informacje o sprzęcie z opisem języka i przykładami jego wykorzystania.

A dlaczego Bascom? Z trywialnej przyczyny! Dla mnie, nauczonego akademickiego porządku i przejrzystości, każdy język zbliżony swoją składnią do Basica czy Pascala będzie wyborem oczywistym jako wzór wspomnianych cech. Dodatkowo Bascom zwalnia nas z konieczności opracowywania wielu specyficznych dla sprzętu procedur i funkcji (choćby obsługa magistrali 1-Wire czy protokołu TCP/IP), pozwalając skupić się nad tym, co najistotniejsze, na aplikacji!

Z drugiej jednak strony znajomość, choćby najlepsza, tego czy innego języka wysokiego poziomu bez zagłębiania się w arkana budowy układu jest niewystarczająca. Szybko przekonamy się, iż bez wiedzy na temat funkcjonowania i architektury mikrokontrolera, który ma być sercem naszego urządzenia, nie będziemy w stanie dobrze napisać bardziej rozbudowanej aplikacji, nie mówiąc już o tym, że trudno będzie nam wykryć w niej źródła potencjalnych problemów. Poza tym sam język, z uwagi na jego ogromną uniwersalność, nie zawsze dostarcza nam rozwiązań szytych na miarę, gdyż musi on działać na różnych platformach sprzętowych. Stąd właśnie poniekąd pomysł na połączenie tych dwóch światów, który – mam nadzieję – przypadnie Wam Czytelnikom do gustu.

Robert Wołgajew, 2010

Spis treści

1. Wstęp / 5

2. Budowa mikrokontrolera ATmega8 / 7
2.1. Architektura oraz organizacja pamięci danych / 8
2.2. Stos systemowy / 12
2.3. Pamięć programu typu Flash oraz bity Fuse i Lock / 19
2.4. Zegar systemowy / 22
2.5. Układ Reset (układ zerowania) / 27
2.6. Układ nadzoru watchdog / 29
2.7. System przerwań / 31
2.8. Porty I/O / 35
2.9. Przerwania zewnętrzne / 38
2.10. Układ czasowo-licznikowy Timer0 / 41
2.11. Układ czasowo-licznikowy Timer1 / 44
2.12. Układ czasowo-licznikowy Timer2 / 58
2.13. Interfejs transmisji szeregowej SPI / 67
2.14. Interfejs transmisji szeregowej USART / 74
2.15. Interfejs TWI / 88
2.16. Komparator analogowy / 98
2.17. Przetwornik analogowo-cyfrowy / 101

3. Przykłady zastosowań / 109
3.1. Sterownik panelu dotykowego z wykorzystaniem magistrali I2C / 111
3.2. Sterownik rolety okiennej ze sterowaniem za pomocą magistrali RS485 / 122
3.3. Wyświetlacz LCD ze sterowaniem za pomocą magistrali I2C / 133
3.4. Potencjometr cyfrowy sterowany enkoderemi pilotem w standardzie RC5 / 143
3.5. Sterownik diod RGB sterowany pilotem w standardzie RC5 / 155
3.6. 2-kanałowy termometr-termostat cyfrowy / 163
3.7. 5-punktowy korektor graficzny / 175

Dodatek. Tabela kodów znakowych sterownika HD44780 / 189
Literatura / 191

Informacje o bezpieczeństwie produktu Informacje o producencie