Arenduskeskkond KontrollerLab (Linuxi) ATmega128

Järgnev juhend kirjeldab AVR arenduskeskkonna installeerimist ja kasutamist Ubuntu 9.10 operatsioonisüsteemis.

Installeerida järgnev tarkvara:

1. Linuxi tarkvarapaketid

• gcc-avr – GNU C-keele kompilaator AVR platvormile
• avrdude – programm hex-faili laadimiseks mikrokontrollerisse
• avr-libc – C-keele teegid koodi kirjutamiseks AVR platvormile

Installeerimiseks kasutada terminali käsurida:

sudo apt-get install gcc-avr avrdude avr-libc

või graafilist paketihaldustarkvara (näiteks Ubuntu tarkvarakeskus või Synaptic pakihaldur).

2. Kodulabori teek

Teek lihtsustab programmikoodi kirjutamist, kuna madalama taseme funktsioonid on selles juba valmis kirjutatud. Teegi installeerimiseks salvestada arvutisse Kodulabori kodulehelt fail nimega Homelab library vX.X.run, kus X.X asemel on versiooni number, ning käivitada see järgmise käsuga:

sudo sh homelab_library_vX.X.run

Veendu, et Kodulabori teegi allalaadimine ja paigaldamine õnnestus.

3. KontrollerLab

KontrollerLab on IDE (inglise keeles integrated development environment) ehk integreeritud arenduskeskkond tarkvara kirjutamiseks, kompileerimiseks, pealelaadimiseks jms. Salvestada KontrollerLab tarkvarapakett kausta (näiteks ~/Dokumendid/AVR/KontrollerLab/) ning terminali aknas käivitada käsk selles kaustas:

sudo dpkg -i kontrollerlab*.deb

Kui tekib probleeme paketisõltuvuses, siis käivitada järgnev käsk, mis paigaldab puuduvad paketid:

sudo apt-get install –f

Ühendada programmaator arvutiga ning kontrollida, kas arvuti tunneb seadme ära. Terminali aknasse kirjutada käsk lsusb, mis näitab nimekirja ühendatud USB seadmetest. Programmaatori nimi on “Future Technology Devices International, Ltd FT 232 USB-Serial (UART) IC”.

Saamaks teada, millise pordi taha on programmaator ühendatud, kontrollida /dev kataloogi, kasutades käske cd /dev (määrab /dev kui aktiivse kataloogi) ja dir (kuvab kataloogi sisu). Kuna tegu on USB-Serial liidesega, siis on ta märgitud ttyUSBx-na, kus x märgib liidese numbrit. Kui eelnevalt ei ole mingeid teisi USB-serial seadmeid ühendatud, siis on see number 0.

AVR programmi kirjutamiseks tuleb luua uus projekt, mis tüüpiliselt sisaldab endas mitmeid erinevaid faile: programmikoodi(e), päisefaile, kompileeritud programmi jne. Selleks et projektid oleks korrektselt eristatavad, tuleks iga projekti jaoks luua uus kataloog (seda võimalust pakub ka uue projekti loomise abimees).

Uue projekti loomiseks järgi järgmisi samme:

1. Avada KontrollerLab (Rakendused → Programmeerimine → KontrollerLab) ning valida ülevalt menüüst File → New → New project. Avaneb aken, kus tuleb määrata projekti asukoht ning Location-väljale kirjutada projektifaili nimi. Toodud näites on loodud eraldi kataloog ../Homelab/blinkingLED/, kus hoitakse kõik näiteprogrammi (vilkuva LED) jaoks loodavad failid eraldi.

2. Kuna projekt on esialgu tühi, siis tuleb sellele juurde lisada C-fail, kuhu koodi saaks kirjutada. Valida menüü File → New → New. Avaneb faili lisamise aken, kus valida C source ja määrata faili nimi.

3. Seadistada KontrollerLabi projekt vastavalt Kodulabori riistvarale. Valida menüü Project → Configure Project, mispeale kuvatakse projekti seadistamise aken avatuna Common-kaardil. Määrata protsessoriks (CPU) ATmega128, taktsageduseks (clock) 14745600,0 Hz ning loodavate HEX ja MAP failide nimed. Vajutades nuppu Set as default, määrab see hetkeseadistused KontrollerLabis ka kõikide edaspidi loodavate projektide seadistusteks. Kuna sõltumata projektist jääb kodulabori riistvara samaks, siis on mõttekas määratagi sisestatud parameetrid vaikimisi parameetriteks. Samas jäävad ka KontrollerLabi poolt loodavate väljundfailide (HEX, MAP) nimed samaks. Siinkohal on kaks võimalust: igas projektis muuta HEX faili nime või panna mingi universaalsem nimi (nt out.hex), mis sobiks kõikidele projektidele. Hetkel on võetud teine variant, nii et projekti vahetamisel ei pea väljundfailide nimesid muutma.

NB! Kuna KontrollerLab programmis ei saa korrektselt teeki lisada Linker kaardil, siis tuleb Kodulabori teegi lisamine seadistada siin, kirjutades map faili nime taha -lhomelab .

Compiler kaardil määrata kompilaatori seaded, nagu näidatud juuresoleval pildil. Enne OK vajutamist määrata siin sisestatud parameetrid vaikimisi seadeteks.

4. Määrata programmaatori seaded, valides menüü Project → Configure Programmer. Choose Programmer-kaardil valida AVRDUDE ning AVR DUDE kaardil määrata programmaatori tüübiks jtagmkI ja ühendusliideseks eelnevalt leitud port /dev/ttyUSBx (vt. programmaatori peatükki). Määrata ka siin vastavad parameetrid vaikimisi seadeteks.

5. Määrata tekstiredaktori seaded nii, et tabulaatorit tõlgendataks 4 tühikuna. See on vajalik, kui juhtutakse lähtefaili avama mõne muu tekstiredaktoriga, mis tõlgendab tabulaatorit teisiti kui KontrollerLab. Sel juhul võib koodi liigendus muutuda, nii et inimese jaoks on kood raskesti jälgitav. Selleks, et seda ei juhtu, valida menüü Settings → Configure Editor ja avanenud aknas vasakult Editing. Märgi linnuke kasti “Insert spaces instead of tabulators” sisse. Samuti määra tabulaatori laiuseks 4 tühikut.

6. Seadista avanenud alamaknad KontrollerLabis oma käe järgi ning kirjuta mingi lihtne programm keskkonna testimiseks. Järgnevas alampeatükis on näitena toodud vilkuva LED programm.

Kui arenduskeskkond on esimest korda paigaldatud ja seadistatud, on mõistlik testida, kas kõik sai tehtud õigesti. Selleks on lihtsaim viis teha üks väike programm, see ära kompileerida ja laadida kontrollerisse.

1. Ühendada programmaator ATmega128 Kontrollerimooduli plaadiga. Kontrollida, et programmaator saab ühendatud õigesse pistikusse (JTAG) ja õigetpidi (kaabel on suunatud kontrolleri plaadist eemale - vaata järgmist pilti). Pärast programmaatori ühendamist ühendada kontrolleri toide (kontrollerplaadil peab süttima väike roheline oleku-LED).

2. Sisestada lihtne C-kood ja kompileerida see (compile).

#include <avr/io.h>
#include <homelab/delay.h>
 
int main(void)
{
	// Viigu PB7 seadmine väljundiks
	DDRB = 0x80;
 
	// Lõputu tsükkel
	while (true)
	{
		// Viigu PB7 inverteerimine
		PORTB ^= 0x80;
		hw_delay_ms(500);
	}
}

Tööriistariba

Veendu, et väljundaknasse tuleb teade “File compiled successfully”. Kui annab teate “Error(s) occurred: ”, siis kontrollida, et koodi sisestamisel ei ole tehtud mõnda kirjaviga.

3. Koodi pealelaadimiseks valida ignite käsk. Kui kõik õnnestub, siis väljundaknas viimase reana annab KontrollerLab teate “Project built and uploaded successfully”. Kontrolli, et oleku-LED hakkaks perioodiliselt vilkuma (500 ms põleb, 500 ms on kustund).

Kui LED vilgub, nii nagu eespool kirjeldatud, on tarkvara paigaldatud edukalt ja esimene labor läbitud. Palju õnne!

Mõnikord tekib vajadus AVR programmis kasutada ujukoma-arve. Nendega arvutamiseks ja nende esitamiseks printf-tüüpi funktsioonidega tuleb projekti seadistustes teha järgmised muudatused:

1. Avada projekti seaded menüüst Project → Configure Project ning valida Linker kaart. Märgistada Linker flags sektsioonis esimene linnuke (vaata ka juuresolevat pilti).

2. Vajutada OK ja sulgeda seadete aken.