Книга по работе с WinAVR и AVR Studio / AVR_04-2010

Роман Абраш

Книга по работе

г. Новочеркасск

с WinAVR и AVR Studio

E-mail: arv@radioliga.com

Следующий экран такой:

Следующий экран уведомляет, что все

Продолжение.

готово для начала инсталляции, которая

Начало в №1-3/2010

начнется после нажатия кнопки «Next»:

WinAVR + AVR Studio

Пакет WinAVR включает собственный

редактор (Programmers Notepad) для напи-

сания исходных текстов программ и ряд ути-

лит, облегчающих этот процесс. Однако зна-

чительно более удобным способом следу-

ет признать интеграцию WinAVR в бесплат-

ную среду разработки программ для мик-

роконтроллеров AVR фирмы Atmel – AVR

Studio, самую свежую версию которой все-

гда можно скачать с сайта Atmel.

Традиционное лицензионное соглаше-

Не смотря на все достоинства утилит,

ние – необходимо отметить вариант «I

входящих в WinAVR, они имеют один весь-

accept…» (я принимаю соглашение) и на-

После нажатия «Next» начинается соб-

ма существенный недостаток: не поддер-

жать «Next» для продолжения.

ственно установка, т.е. распаковка и копи-

живают отладку непосредственно в IDE, и

рование файлов IDE AVR Studio в выбран-

слабо интегрируются с аппаратными сред-

ную папку. Процесс довольно долгий, сопро-

ствами разработки и отладки, называемых

вождается «индикацией»:

Starter Kit (стартовые комплекты). AVR Studio

прекрасно работает со всеми аппаратны-

ми средствами Atmel, но поставляется лишь

с поддержкой ассемблера. Объединение до-

стоинств обоих пакетов позволяет достичь

желаемого результата: разработка и инте-

рактивная отладка с поддержкой всех

средств Atmel на языке высокого уровня Си.

Инсталляция

Процесс инсталляции хотя и прост, но

Теперь предлагается выбрать папку для

сопровождается большим количеством ан-

установки программы. Рекомендуется из-

глоязычных сообщений, что вызывает зат-

бегать папок, в именах которых встречают-

руднения у русскоязычных пользователей.

ся русские символы. Папка по умолчанию,

Если решено отменить инсталляцию –

По этой причине далее при всяком удобном

как правило, удовлетворяет этим требова-

можно нажать кнопку «Cancel», однако ра-

случае будут приведены скриншоты окон,

ниям. Далее снова следует нажать «Next».

ботоспособность программы не будет обес-

выводимых программами, с соответствую-

печена. После завершения процесса выво-

щими пояснениями.

дится последнее окно следующего вида:

Установка AVR Studio

Установка AVR Studio осуществляет-

ся запуском соответствующего про-

граммного файла-инсталлятора16 – файл

AVRStudio4.18SP2.exe [2], который в режи-

ме мастера (Wizard) выполнит все необхо-

димые действия, пользователю остается

лишь внимательно следить за выводимы-

ми сообщениями и давать необходимые

ответы на задаваемые вопросы.

Сразу после запуска инсталлятора вы

На этом экране приводятся сведения об

видите окно следующего вида:

элементах, установка которых не обязатель-

на. В приведенном примере предлагается

Здесь сообщается об успешной уста-

установить USB драйвер для аппаратных

новке AVR Studio, следует нажать кнопку

средств отладки и программирования мик-

«Finish» для завершения работы мастера

роконтроллеров ICE40, ICE50, AVRISP mkll,

установки. После этого в меню «Пуск»

JTAGICE и STK600. Если вы не имеете ука-

Windows появится пункт для запуска AVR

занных аппаратных средств – можно отка-

Studio – программа установлена, и можно

заться от установки драйвера, тем более что

начинать работу с нею.

при необходимости всегда можно «доуста-

Но пока что возможности работы с Си

новить» его. Для некоторых опциональных

нет – AVR Studio поставляется только с

компонентов может активироваться кноп-

двумя версиями компиляторов ассембле-

ка «Change», при помощи которой можно

ра. Если у вас есть желание освоить Си (а

изменить состав выбранной компоненты (в

оно должно быть, если вы читаете эту кни-

рассматриваемой версии таких компонен-

гу), следует приступить к инсталляции

Это просто экран приветствия, следует

тов нет).

WinAVR.

нажать кнопку «Next» для продолжения.

16 На момент верстки статьи последняя версия была датирована февралем 2010 г.

5 7

Радиолюбитель – 04/2010

Установка WinAVR

первом запуске список проектов будет,

Инсталлятор WinAVR для Windows пос-

конечно, пуст. Кнопка «New Project» в вер-

ледней (на момент верстки статьи) версии

хней части позволит создать новый проект,

можно скачать по ссылке [3] . Файл инстал-

а расположенная рядом кнопка «Open» –

лятора имеет имя вида WinAVR-yyyymmdd-

открыть любой имеющийся.

install.exe, где yyyy – год, mm – месяц и

Если список предыдущих проектов

dd – день релиза.

(Recent projects) не пуст – можно выб-

Инсталляция происходит немного при-

рать любой из них и продолжить работу

ятнее, так как инсталлятор русифицирован.

над ним, нажав кнопку «Load» (загру-

В начале предлагается выбрать язык, на ко-

зить). Кнопка «Next >>» позволит изме-

тором инсталлятор будет с вами общаться:

нить параметры выбранного проекта.

Но в первый раз список предыдущих

проектов будет пуст, и ничего иного, кро-

В следующем окне предлагается выб-

ме как создать новый проект или открыть

рать компоненты для установки. Единствен-

существующий, сделать не получится,

ное, без чего вы вполне можете обойтись –

разве что завершить работу мастера про-

это редактор Programmers Notepad, ос-

ектов кнопкой «Cancel».

тальные опции рекомендуется оставить

Мастер проектов автоматически

включенными.

стартует при каждом запуске AVR Studio.

После нажатия кнопки «Установить»

Если такое его поведение вас не устраи-

Рекомендуется выбрать «Russian» -

начинается весьма долгая процедура ин-

вает – деактивируйте опцию «Show

русский (если нет иных предпочтений, ра-

сталляции, сопровождаемая индикатором:

dialog at startup» (показать при запуске)

зумеется) и нажать «ОК». Дальнейшая про-

– в следующий раз мастер не запустится

цедура уже существенно более понятна:

автоматически.

Нажмем «New Project», чтобы прой-

ти все этапы создания проекта с нуля.

Вариантов нет – следует дождаться за-

вершения процесса инсталляции.

На этом этапе мастер проектов пред-

Завершится инсталляция нажатием в

лагает выбрать тип проекта (Project type)

появившемся окне кнопки «Готово». Сра-

- будет ли это программа на ассемблере

зу после этого откроется файл со сведени-

(Atmel AVR Assembler), или же на Си

ями о релизе – он на английском, можно

(AVR GCC)18 . Проекты на ассемблере нас

смело его закрывать.

не интересуют, поэтому работу мастера

На этом подготовительные операции

в этом режиме мы рассматривать не ста-

следует считать завершенными – теперь все

нем, а сразу выберем AVR GCC. Кроме

готово для работы.

этого следует указать имя проекта

(Project name) – это будет особый файл,

Работа

в котором будут сохранены все последую-

Мастер проектов

щие настройки нашего проекта. Если от-

Запустите только что установленную

мечены опции «Create initial file» (создать

После окна приветствия предлагается

AVR Studio, и на вашем дисплее появится

файл главного модуля) и «Create folder»

согласиться с условиями лицензии – следу-

интегрированная среда разработки про-

(создать папку проекта) – по мере вода

ет согласиться, разумеется.

грамм от Atmel. При первом запуске сразу

имени проекта автоматически будут запол-

Затем предлагается указать папку для

няться поля «Initial file» (файл главного мо-

инсталляции. Обязательно следует выбрать

дуля) и «Location» (местоположение). Рас-

папку, не содержащую в своем пути рус-

ширения для файлов указывать не надо –

ских символов и пробелов17 ! Рекомендует-

они присваиваются автоматически.

ся сократить предлагаемое по умолчанию

Разумеется, назначенные мастером

имя до «C:\WinAVR».

имена файлов и папок вы всегда можете

изменить вручную. Рекомендуется все же

придерживаться следующего правила:

имя папки для проекта должно совпадать

с именем самого проекта так будет мень-

ше путаницы в дальнейшей работе. Так

же появится окно мастера проектов:

же рекомендуется всегда размещать

На рисунке показан вид мастера с не-

каждый новый проект в отдельной пап-

которым числом проектов, с которыми

ке, а для всех проектов вообще выделить

уже велась работа – в вашем случае при

другую, «корневую» папку.

17 В последних версиях WinAVR жесткость этого требования уменьшена – пробелы допустимы, хотя если есть наме-

рение пользоваться утилитами комплекта WinAVR для командной строки – следует его соблюдать.

18 Как уже было сказано, WinAVR – это всего лишь «сборка» утилит для разработки программ на Си, в которую

включен мультиплатформенный компилятор AVR GCC.

5 8

Радиолюбитель – 04/2010

После того, как имя проекта задано –

ввода-вывода). В этом окне

активируется кнопка «Next >>», позволяя

в виде раскрывающихся

перейти к следующей странице мастера:

списков перечислены все

аппаратные устройства

выбранного микроконтрол-

лера – таймеры, порты,

АЦП и т.п. Во время напи-

сания исходного текста про-

граммы это окно поможет

ориентироваться в назначе-

нии битов тех или иных ре-

гистров управления пери-

ферией, но гораздо более

важную роль оно играет при

Здесь предлагается выбрать отладоч-

отладке.

ную платформу19 и используемый микро-

Среда разработки – многооконная, т.е.

Окно g– это многофун-

контроллер (Select debug platform and

кциональное окно вспомогательной ин-

все доступное пространство разделено на

device). В окне слева перечислены все до-

формации. По умолчанию оно включает 4

несколько областей-окон изменяемых раз-

ступные платформы для отладки (Debug

закладки, каждая из которых отвечает за

меров, каждая из которых предназначе-

platform), все, кроме тех, что содержат в

свои сведения:

на для просмотра различной информации

своем названии слово «Simulator», тре-

· Build – информация о результатах ра-

(на рисунке помечены номерами). В про-

буют наличия аппаратных средств от

боты компилятора, здесь выводятся сооб-

цессе работы число и расположение этих

Atmel. Если вы имеете одно из них – сле-

щения о ходе компиляции программы.

областей может изменяться в зависимос-

дует выбрать из списка его, а если нет –

· Message – сообщения. В этой обла-

ти от текущего режима IDE, так же можно

придется довольствоваться эмуляцией

сти можно видеть все сообщения IDE: от

самостоятельно настроить рабочее про-

отладки, для чего следует выбрать AVR

сведений о загрузке модулей программы

странство по своему усмотрению. В дан-

Simulator.

до сообщений об ошибках компилятора.

ной главе представлен краткий обзор всех

Для некоторых платформ могут появ-

· Find in Files – область результатов

областей и общих для всех особенностей

ляться дополнительные опции для их на-

поиска по файлам.

управления рабочим пространством, да-

стройки. В этом случае активируется оп-

· Breakpoints and Tracepoints – точки

лее каждая область будет рассмотрена

ция «Open platform option» (открыть на-

останова и трассировки. В этой области

отдельно более подробно.

стройки платформы), при активации кото-

перечислены все точки остановки испол-

Центральная область cсодержит окно

рой вам будет предложено настроить спе-

нения и трассировки программы, которые

редактирования исходного текста. В этой

цифические для выбранной платформы

программист установил для отладки.

области каждый файл может либо быть в

параметры после завершения работы ма-

Наконец, область h – это традицион-

отдельном окне (как на рисунке), либо мо-

стера. Для каждой платформы эти пара-

ная область панелей кнопок, которые об-

жет заполнять всю область целиком (если

метры могут быть различны, и об этом сле-

легчают выполнение многих команд.

нажать кнопку «Развернуть»). В нижней

дует читать в сопроводительной докумен-

Выше находится строка меню.

части d центральной области размеща-

тации.

Все рассмотренные области, кроме c,

ются закладки-ярлычки для быстрого пе-

В зависимости от выбранной платфор-

могут менять свое расположение, разме-

реключения между открытыми файлами.

мы меняется содержимое окна выбора мик-

ры и даже отображаться в виде плаваю-

Область e – это окно проекта, в кото-

роконтроллера (Device) – те модели, кото-

щих отдельных окошек. Внешний вид и

ром в виде древовидной структуры пока-

рые не поддерживаются выбранной систе-

расположение областей можно изменить

зано содержимое всего проекта. Корнем

мой, становятся недоступными для выбора

при помощи вспомогательного меню, ко-

дерева является файл проекта «demo1»,

(затеняются). Эмулятор (AVR Simulator)20

торое открывается при нажатии на кно-

поддерживает практически все существу-

ветви дерева – это группы файлов, состав-

почку с треугольником в заголовке обла-

ляющих проект:

ющие микроконтроллеры, поэтому для на-

сти (см. рисунок).

· Source Files – исходные тексты мо-

чала следует пользоваться им.

Это вспомогатель-

Выбрав платформу и модель микро-

дулей программы. Сюда входят все фай-

ное меню содержит сле-

лы с исходными текстами модулей, со-

контроллера, вы можете завершить рабо-

дующие пункты:

ставляющих проект.

ту мастера нажатием кнопки «Finish», в ре-

· Floating – сделать

· Header Files – заголовочные файлы,

зультате чего будут сгенерированы и от-

область «плавающей»

подключаемые пользователем.

крыты необходимые файлы. На рисунке по-

· Docking – «приле-

· External Dependencies – внешние за-

казан выбор модели Atmega8 – все даль-

пить» область к одному из краев рабоче-

висимости, т.е. файлы, от которых зави-

нейшее рассмотрение среды AVR Studio

го пространства

сят прочие файлы проекта. В этой группе

будет сопровождаться скриншотами имен-

· Tabbed Document – оформить об-

обычно автоматически размещаются за-

но для этого случая (для других моделей

ласть в виде закладки другой области

головочные файлы, подключенные внут-

могут быть незначительные отличия, свя-

· Auto Hide – прятать автоматически,

ри других заголовочных файлов, т.е. не-

занные с различием в архитектуре микро-

т.е. в режимах, когда область не требует-

явно задействованные в проекте.

контроллеров).

ся, она будет автоматически убрана с эк-

· Other Files – прочие файлы. В этой

рана

группе помещаются файлы, генерируе-

Рабочее пространство

· Hide – спрятать, т.е. убрать область

мые компилятором в процессе работы, т.е.

Когда работа мастера проектов завер-

с экрана. Эта команда равносильна нажа-

выходные файлы, а так же некоторые

шена, внешний вид рабочего пространства

тию на кно-

вспомогательные файлы, например, спра-

AVR Studio становится таким:

почку с кре-

вочные сведения или документация.

стиком в

Область f – окно периферийных уст-

19 Об отладке будет сказано в следующих главах.

заголовке.

20 Более «продвинутый» AVR Simulator 2 по заявле-

ройств микроконтроллера. Оно имеет на-

Изменить местоположение области

нию Atmel реализует новые (более адекватные реальнос-

звание «I/O View» - просмотр ввода-выво-

можно и более простым способом – просто

ти) алгоритмы моделирования периферии микроконтрол-

да, т.к. любое периферийное устройство

леров, однако на момент написания книги поддерживаел

ухватив ее за заголовок и потащив: рабо-

очень ограниченный ассортимент микроконтроллеров, что

для программиста представлено в виде на-

чая область сразу приобретет примерно

не позволяет рекомендовать его как основное средство

бора портов ввода-вывода (или регистров

следующий вид (см. следующую стр.):

эмуляции.

5 9

Радиолюбитель – 04/2010

для редактирования. Тип файла

· Undo

задается при сохранении.

– отме-

· Open File – Открыть файл

нить изме-

для редактирования.

нение.

· Close – закрыть текущий

· Redo

редактируемый файл.

– вернуть

· Save – сохранить текущий

то,

что

редактируемый файл

было

от-

· Save As – сохранить файл

менено ко-

под другим именем

м а н д о й

· Save All – сохранить все от-

Undo.

крытые файлы

· Cut,

· Print – напечатать текущий

C o p y ,

редактируемый файл

Paste

–

· Print Setup – настроить

стандартные команды вырезать, копиро-

На рисунке показан момент, когда об-

режим печати

вать и вставить.

ласть проекта «перетаскивается» в центр

· Exit – завершение работы с AVR Studio

· Toggle Bookmark – закладка. Коман-

рабочего пространства, причем курсор по-

да позволяет сделать закладку на строке, в

падает в крестообразную область-«маркер»

Project - управление проектами

которой сейчас находится курсор. Подроб-

(которая появляется в момент начала пере-

Если вы отказались от автоматическо-

но работа с закладками рассматривается в

таскивания). Кроме крестовидного марке-

го запуска при старте мастера проектов –

главе «Редактирование исходных текстов».

ра в центре, появляются еще 4 квадратных

это меню поможет вам выполнить все не-

· Remove Bookmarks – удалить зак-

маркера по краям рабочего пространства.

обходимые операции, как с мастером, так

ладки.

Все это должно способствовать по замыс-

и без него.

· Find – найти. Выполняет поиск текста

лу разработчиков AVR Studio упрощению

· Project Wizard – мастер проекта. Ко-

в текущем редактируемом файле.

процесса размещения перетаскиваемой

манда запускает рассмотренный ранее ма-

· Find in Files – найти в файлах. Выпол-

области в нужном месте. Когда при пере-

стер проектов.

няет поиск текста по нескольким файлам,

таскивании области курсор попадает в один

· New Project –

помещая результаты поиска в отдельное

из этих появившихся «маркеров», на рабо-

создание нового

окно. Дополнительно о поиске упоминает-

чем пространстве голубым цветом подсве-

проекта. В сущнос-

ся в главе «Редактирование исходных тек-

чивается зона, в которую «прилипнет» пе-

ти, команда запус-

стов».

ретаскиваемое окно. К сожалению, описать

кает мастер проек-

· Replace – найти и заменить. Выполня-

словами этот процесс непросто, гораздо ин-

тов со второй его

ет автоматический поиск и замену.

тереснее попробовать потаскать окошки са-

страницы, т.е. с мо-

· Next Error – перемещает курсор в стро-

мостоятельно, наблюдая за возникающими

мента ввода имен

ку, содержащую очередную ошибку.

эффектами и достигаемыми результатами.

файлов.

· Show Whitespace – показать пробе-

В процессе перетаскивания окон обра-

· Open Project – открыть проект, ранее

лы. Команда позволяет обозначить точкой

щайте внимание на подсвечиваемые голу-

сохраненный на диске.

все пробелы в тексте программы.

бым области – они могут показывать и ва-

· Save Project – сохранить проект. Об-

· Font and Color – команда позволяет

риант, когда окно станет новой закладкой в

ратите внимание, что эта команда не сохра-

настроить внешний вид редактора текста.

уже имеющемся окне. Если бросить окно

няет редактируемые файлы, составляющие

Подробно рассмотрена в главе «Подсвет-

вне одного из «маркеров» – окно останется

проект – она сохраняет различные настрой-

ка синтаксиса».

плавающим. Если область «закрыть» – ни-

ки проекта.

чего страшного, при помощи команд глав-

· Close Project – закрыть текущий про-

View – вид

ного меню любую область всегда можно

ект. Работа возможна лишь с единственным

Управляет видимостью вспомогатель-

снова вывести на дисплей (см. далее).

проектом, поэтому перед тем, как начать

ных областей-окон рабочего пространства.

новый, следует закрыть текущий. Обычно

Большинство этих областей необходимы

Главное меню

автоматическое закрытие проекта происхо-

при отладке программ, и рассматриваются

Рассмотрим кратко содержание главно-

дит и без вызова этой команды – при от-

подробно далее, здесь же только кратко пе-

го меню AVR Studio, останавливаясь более

крытии или создании нового.

речислены команды:

подробно на заслуживающих того пунктах.

· Recent Projects – предыдущие проек-

· Toolbars – ин-

Часть пунктов меню более подробно будут

ты. Эта команда открывает список несколь-

струментальные па-

раскрыты далее, при описании соответству-

ких проектов, с которыми вы работали пос-

нели. Открывает до-

ющих режимов работы.

леднее время, позволяя вернуться к одно-

полнительное меню

Для многих команд в меню назначены

му из них. По действию аналогична выбору

(см. далее), позво-

вспомогательные изображения. Эти же

предыдущего проекта на первой странице

ляющее оперативно

изображения могу находиться и на кнопках,

мастера проектов, но «помнит» не более 10

управлять видимос-

размещенных в области кнопок, т.е. легко

проектов (в порядке увеличения даты).

тью различных па-

сориентироваться в командах: одинаковые

· Configuration Options – параметры

нелей кнопок и т.п.

изображения – одинаковые команды. В

конфигурации проекта. Важная команда,

· Status Bar –

дальнейшем отдельного описания кнопок не

позволяющая произвести тонкую настрой-

панель состояния. Команда управляет ви-

будет.

ку режима компиляции. Подробно рассмат-

димостью традиционного элемента окон

ривается далее.

программ Windows – нижняя строка состо-

File - Файл

яния.

Традиционное

Build – сборка

· Disassembler – окно дизассемблиро-

меню,

содержит

проекта

ванного кода программы.

традиционные ко-

Подробно рас-

· Watch – окно просмотра переменных

манды:

сматривается далее.

· Memory, Memory 2 и Memory 3 – три

· New File – Но-

окна просмотра содержимого памяти мик-

вый файл. Создает

Edit – правка

роконтроллера

новый пустой тек-

Меню содержит ряд традиционных ко-

· Register – окно просмотра содержи-

стовый

документ

манд, а также несколько дополнительных:

мого регистров микроконтроллера.

6 0

Радиолюбитель – 04/2010