ΤΥΝΟΜΔΣΡΟ ΒΑIΜΔΝΟ Δ ΜΙΚΡΟΔΛΔΓΚΣΗ

Transcript

1 ΣΔΥΝΟΛΟΓΙΚΟ ΔΚΠΑΙΓΔΤΣΙΚΟ ΙΓΡΤΜΑ ΚΑΒΑΛΑ ΥΟΛΗ ΣΔΥΝΟΛΟΓΙΚΩΝ ΔΦΑΡΜΟΓΩΝ ΣΜΗΜΑ ΗΛΔΚΣΡΟΛΟΓΙΑ ΠΣΤΥΙΑΚΗ ΔΡΓΑΙΑ ΤΥΝΟΜΔΣΡΟ ΒΑIΜΔΝΟ Δ ΜΙΚΡΟΔΛΔΓΚΣΗ ποςδαζηέρ : Παλαγηψηεο Καξαράιηνο A.E.M & Γηψξγνο Παληειή A.E.M Δπιβλέπων : Γξ. Αλδξέαο ντιεκέο

2 ΕΙΣΑΓΩΓΗ ηφρνο ηεο πηπρηαθήο εξγαζίαο είλαη λα κεηξήζνπκε ζπρλφηεηα κε ηελ βνήζεηα κηθξνειεγθηή. Ζ ζπζθεπή πνπ ζα θαηαζθεπάζνπκε ζα έρεη ηελ δπλαηφηεηα κέηξεζεο νπνηαζδήπνηε ζπρλφηεηαο απφ 1 Hz σο 10kHz θαη πιάηνπο απφ 100mV έσο 2Vp-p. Γηα απηήλ ηελ πηπρηαθή εξγαζία ρξεζηκνπνηήζεθε ν AVR Butterfly πνπ πεξηέρεη ην κηθξνυπνινγηζηή ΑΣmega169P. Γηα ηνλ πξνγξακκαηηζκφ ηνπ AVR Butterfly ρξεζηκνπνηήζεθε ε πιαηθφξκα πξνγξακκαηηζκνχ AVR Dragon ε νπνία είλαη ζπκβαηή κε ηνπο πεξηζζφηεξνπο κηθξνειεγθηέο AVR ηεο Atmel. Γηα ηελ δεκηνπξγία ηνπ πξνγξάκκαηνο ζε γιψζζα C ρξεζηκνπνηήζεθε ην πξφγξακκα AVR Studio 4, καδί κε ην WinAVR πνπ εκπεξηείρε ηηο βηβιηνζήθεο πνπ ρξεηαδφκαζηαλ θαη ηέινο ην LCD Editor γηα ηελ πξνβνιή ζε simulation mode. Γηα ηηο αλάγθεο πινπνηήζεθε κηα θαηαζθεπή πνπ πεξηιακβάλεη ην AVR Dragon, ην AVR Butterfly, έλαλ ηξνθνδνηηθφ θαη γηα ηηο αλάγθεο ηεο εξγαζίαο, κηα "γελλήηξηα" ζπρλφηεηαο 50 Hz (πινπνηεκέλε κε ηε βνήζεηα ελφο κεηαζρεκαηηζηή). Δπραξηζηνχκε ηνλ θαζεγεηή ηνπ Σ.Δ.Η. Καβάιαο Γξ. ντιεκέ Αλδξέα γηα ηελ βνήζεηα πνπ καο πξφζθεξε θαη ηελ ζηελή ζπλεξγαζία πνπ είρακε ζε φιε ηελ δηάξθεηα ηεο πηπρηαθήο θαη γηα ηελ ζπκπαξάζηαζε πνπ έδεημε ψζηε λα ππεξθεξάζνπκε ηα πξνβιήκαηα πνπ αληηκεησπίζακε. Καη ηέινο έλα αθφκα επραξηζηψ ζηνπο δηθνχο καο αλζξψπνπο, γνλείο θαη θίινπο πνπ ήηαλ δίπια καο κέρξη ην ηέινο ησλ ζηφρσλ πνπ είρακε βάιεη. 1

3 Πεπιεσόμενα Διζαγυγή 3 AVR Butterfly 4 Υξεζηκνπνηψληαο ην AVR Butterfy 5 ρέζε Μεηαμχ LCD Data Registers θαη LCD Segments 7 ρεκαηηθφ 10 Pin Configuration 11 Pinout 12 AVR Dragon 13 Γηαδπλδέζεηο Πξνγξακκαηηζκνχ 13 Δίδε Γηαδπλδέζεσλ 14 Βαζηθά Υαξαθηεξηζηηθά 14 AVR Studio 15 Δηζαγσγή 15 Γηα λα εγθαηαζηήζνπκε ην AVR Studio απφ ην WEB 15 Πεξηγξαθή 15 Σα παξάζπξα ηνπ AVR Studio 17 Σν παξάζπξν ηνπ πεγαίνπ θψδηθα 17 Σν Watch Window 18 Watches 19 Πξνζζήθε watches 19 Γηαγξαθή watches 19 Γηαγξαθή φισλ ησλ watches 19 εκεία Γηαθνπήο 19 Toggle Breakpoint 19 Clear all Breakpoint 20 Show List 20 Μπάξα Δξγαιείσλ 20 Execution Target 20 Δπηινγέο εμνκνησηή 20 Ρπζκίζεηο Ρνινγηνχ 20 Lcd Editor 21 C Λίγα Λόγια για ηην C 23 Μικποελεγκηέρ 26 Ση είλαη έλαο κηθξνειεγθηήο 26 Πνπ Υξεζηκνπνηείηαη 26 Βαζηθφ Γηάγξακκα ελφο κηθξνειεγθηή 27 CPU 27 ROM ( Read Only Memory) 27 2

4 Flash Memory 28 Μλήκε EEPROM 28 RAM ( Random Access Memory) 28 I/0 Ports 28 Adc 29 Timers 29 Registers 29 Data Direction Register, DDRn 30 Port Pin Register, PINn 30 Port Drive Register, PORTn 30 πλήζε Τπνζπζηήκαηα 31 Γηαθνξέο κηθξνεπεμεξγαζηή κε κηθξνειεγθηή 32 Αλαιπηηθά, ηα πιενλεθηήκαηα ησλ κηθξνειεγθηψλ 32 Καηεγνξίεο κηθξνειεγθηψλ 33 Μεξηθνί θνηλνί Μηθξνειεγθηέο 34 Atmel AVR 35 JTAG 37 Καηασυπηηέρ 41 σημαηικά & Avr Butterfly 43 Τλικά Καηαζκεςήρ 45 Λειηοςπγία ςζκεςήρ 49 Ανάλςζη Λειηοςπγίαρ Hardware 49 Ανάλςζη ηηρ Πειπαμαηικήρ Γιάηαξηρ 49 Block Γιάγπαμμα 50 Ανάλςζη Λειηοςπγίαρ Software 51 Λογικό Γιάγπαμμα Software 52 Σο Ππόγπαμμά Μαρ 54 Βιβλιογπαθία 61 3

5 AVR BUTTERFLY Σν AVR BUTTERFLY είλαη έλα νινθιεξσκέλν kit(εξγαιείν) επίδεημεο θαη αμηνιφγεζεο γηα ηνλ κηθξνειεγθηή ATmega 169 ηεο AVR. Σν εξγαιείν αμηνιφγεζεο απνζηέιιεηαη κε πξνεγθαηεζηεκέλν ινγηζκηθφ πνπ ππνζηεξίδεη ηελ αίζζεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο, ηε κέηξεζε θσηφο, ηελ αλάγλσζε ηεο ηάζεο, ηελ αλαπαξαγσγή κνπζηθήο, θηι. Σν AVR butterfly κπνξεί αθφκε λα ρξεζηκνπνηεζεί σο κηα πηλαθίδα. Δπίζεο ην AVR butterfly κπνξεί λα πξνγξακκαηηζηεί απφ ην AVR Studio ρξεζηκνπνηψληαο έλα ζεηξηαθφ θαιψδην γηα ρξήζε σο έλα θηη αλάπηπμεο γηα ηελ ATmega169PV, ή αθφκε θαη σο πιηθφ γηα απιέο εθαξκνγέο. O BUTTERFLY πνπ ζα ρξεζηκνπνηήζνπκε έρεη ηα εμήο ραξαθηεξηζηηθά (πεξηιακβάλεη): - Έλα κηθξνειεγθηή ATmega 169 ηεο AVR - Μηα νζφλε LCD κε 100 ηκήκαηα (segments) - 4 Mbit dataflash - Έλαλ ηαιαλησηή 32 KHz γηα RTC - Έλα ρεηξηζηήξην 4 θαηεπζχλζεσλ, κε θεληξηθφ πάηεκα - Αηζζεηήξα ζεξκνθξαζίαο (NTC) - Μεγάθσλν γηα ηελ παξαγσγή ήρνπ - Πξφζβαζε ζηα πεξηθεξεηαθά κέζσ ησλ header connectors - RS-232 επίπεδα κεηαηξνπέα - Αλάγλσζε ηάζεο 0-5 V 4

6 σημαηική αναπαπάζηαζη ηος AVR BUTTERFLY Μπποζηινή πλεςπά Πίζυ πλεςπά Ο πξνγξακκαηηζκφο ηνπ butterfly κπνξεί λα γίλεη κε ηνπο παξαθάησ ηξφπνπο : JTAG ISP In System programming High-voltage Parallel Programming Ο bootloader ζε ζπλδπαζκφ κε ην νινθιεξσκέλν κεηαηξνπήο ζηάζκεο ζε επίπεδα RS-232 δίλεη ηε δπλαηφηεηα λα αλαβαζκηζηεί ε εθαξκνγή, ρσξίο νπνηαδήπνηε εμσηεξηθή κνξθή πιηθνχ. Σα δεδνκέλα κεηαδίδνληαη δηακέζνπ ηεο επαθήο RS-232. ΥΡΗΙΜΟΠΟΙΩΝΣΑ ΣΟ AVR BUTTERFLY Μεξηθά απφ ην πηλάθηα Η/Ο ζηνλ ATmega169 είλαη δηαζέζηκα ζηηο ππνδνρέο ηνπ AVR BUTTERFLY. Απηέο νη ππνδνρέο ρξεζηκνπνηνχληαη γηα ηελ επηθνηλσλία, ηνλ πξνγξακκαηηζκφ θαη γηα ηελ είζνδν δεδνκέλσλ ζην ADC ηνπ ATmega169. Γηα ηνλ πξνγξακκαηηζκφ ηνπ Atmega169 ρξεζηκνπνηήζακε ην JTAG. Γηα ηελ εμσηεξηθή ηξνθνδνζία κπνξνχκε λα ρξεζηκνπνηήζνπκε ηα pin 3 θαη 4 ηεο ζχξαο Δ. 5

7 Σο JTAG ζηο BUTTERFLY Ο PORTE ζηο BUTTERFLY Ζ νζφλε LCD απνηειείηαη απφ ηα ηα segments ηα νπνία ζρεκαηίδνπλ ηα δηάθνξα ςεθία ζηελ νζφλε. Ζ νζφλε LCD έρεη ζπλνιηθά 120 segments,πνπ ειέγρνληαη απφ ηέζζεξηο common γξακκέο θαη 30 segment γξακκέο. Δπεηδή ν Atmega169 είλαη ηθαλφο λα νδεγήζεη κφλν 100 segments,θάπνηα απφ ηα segments ηεο νζφλεο LCD δελ είλαη ζπλδεδεκέλα. Ζ νζφλε ηνπ Butterfly έρεη έμη παλνκνηφηππα γθξνππο, φπνπ ην θάζε γθξνππ είλαη ηθαλφ λα επηδείμεη έλαλ αιθαξηζκεηηθφ ραξαθηήξα θαη αλαθέξεηαη ζαλ έλα LCD ςεθίν. Σν νπνίν απνηειείηαη απφ 14 δηαθνξεηηθά segments. Ζ παξαθάησ εηθφλα δείρλεη έλα ηέηνην ςεθίν θαη ηα γξάκκαηα πάλσ ηνπ αλαθέξνληαη ην θάζε έλα ζε έλα segment ηνπ LCD ςεθίνπ. 6

8 σέζη Μεηαξύ LCD Data Registers και LCD Segments Σα άξηηα ςεθία ρξεζηκνπνηνχλ ηα 4 ρακειά bits απν ηα LCD Data Registers πνπ ζπλδένληαη θαη ηα πεξηηηά ρξεζηκνπνηνχλ ηα 4 πςειά bits. Γηα θάζε έλα ςεθίν ρξεζηκνπνηνχληαη ηέζζεξηο δηαθνξεηηθέο LCD Data Registers. Ζ ζρέζε κεηαμχ ησλ LCD Data Registers θαη ησλ ςεθίσλ είλαη νξγαλσκέλε έηζη ψζηε ε δηεχζπλζε αλάκεζα ζε θάζε LCD Data Register πνπ ρξεζηκνπνηήηε είλαη ζηαζεξή, ε δηάζηαζε αλάκεζα ζε θάζε δηεχζπλζε ζε φιεο ηεο πεξηπηψζεηο είλαη 0x05. Σα ςεθία 2 θαη 3, 4 θαη 5, 6 θαη 7 μεθηλνχλ αληίζηνηρα απφ ην LCDDR0, LCDDR1 θαη LCDDR2. Γηα λα ζρεκαηηζηεί ην γξάκκα Α ρξεηάδεηαη λα ελεξγνπνηήζνπκε ηα segment ηεο LCD A, B, C, E, F,G, L. Βιέπνληαο ηνλ παξαθάησ πίλαθα (πνπ πεξηγξάθεη θαη γηα ηα πεξηηηά θαη γηα ηα άξηηα ςεθία) κπνξνχκε λα θαηαιάβνπκε πηεο δηεπζχλζεηο ζηα κεηξψν πξέπεη λα ελεξγνπνηήζνπκε. 7

9 LCDDRx = Segments (K, -, -, A) =0,0,0,1 LCDDRx+5 = Segments (J, F, H, B) =0,1,0,1 LCDDRx+10 = Segments (L, E, G, C) =1,1,1,1 LCDDRx+15 = Segments (M, P, N, D) =0,0,0,0 νπνχ x ην αλάινγν δεχγνο (πεξηηηνχ, άξηηνπ ) ςεθίνπ ζέινπκε. π.ρ. Γηα ην ςεθίν 2 ζα είλαη LCDDR0 = 0bXXXX0001 =0xX1 LCDDR5 = 0bXXXX0101 =0xX5 LCDDR10 = 0bXXXX1111 =0xXf LCDDR15 = 0bXXXX0000 =0xX0 Ο σάπηηρ για ηα bit ηος ππώηος αλθαπιθμηηικού τηθίος ηηρ LCD. Ο σάπηηρ για ηα bit ηος δεύηεπος αλθαπιθμηηικού τηθίος ηηρ LCD. 8

10 Ο σάπηηρ για ηα bit ηος ηπίηος αλθαπιθμηηικού τηθίος ηηρ LCD. Ο σάπηηρ για ηα bit ηος ηέηαπηος αλθαπιθμηηικού τηθίος ηηρ LCD. Ο σάπηηρ για ηα bit ηος πέμπηος αλθαπιθμηηικού τηθίος ηηρ LCD. Ο σάπηηρ για ηα bit ηος έκηος αλθαπιθμηηικού τηθίος ηηρ LCD. 9

11 10

12 PIN CONFIGURATIONS 11

13 PINOUT Πάνω Όψη Κάτω Όψη AVR DRAGON 12

14 AVR DRAGON O AVR Dragon είλαη κηα πιαηθφξκα αλαπηχμεο, ρακεινχ θφζηνπο γηα ηηο δπλαηφηεηεο ηνπ, πνπ ππνζηεξίδεη ζρεδφλ φινπο ηνπο κηθξνεπεμεξγαζηέο ηεο AVR. Μπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα λα πξνγξακκαηίζεη, λα εμνκνηψζεη θαη λα απνζθαικαηψζεη. Δπίζεο πεξηιακβάλεη πιήξε ππνζηήξημε γηα ηηο ζπζθεπέο εμνκνίσζεο κε 32KB ή ιηγφηεξε κλήκεflash. ΓΙΑΤΝΓΔΔΙ ΠΡΟΓΡΑΜΜΑΣΙΜΟΤ ISP In System programming High-voltage serial Programming JTAG programming Parallel Programming 13

15 ΔΙΓΗ ΓΙΑΤΝΓΔΔΩΝ JTAG debug WIRE O AVR Dragon ηξνθνδνηείηαη απφ ην θαιψδην USB, θαη κπνξεί επίζεο λα πξνκεζεπηεί έλα εμσηεξηθφ-ζηφρν κε έσο θαη 300mA (απφ ηελ VCC ππνδνρή) θαηά ηνλ πξνγξακκαηηζκφ ή ηνλ εληνπηζκφ ζθαικάησλ. Δάλ ν ζηφρνο έρεη ήδε ηξνθνδνζία απφ κηα εμσηεξηθή πεγή ελέξγεηαο, ν AVR Dragon ζα πξνζαξκνζηεί απηφκαηα ζην ίδην επίπεδν, κεηαηξέπνληαο φια ηα ζήκαηα κεηαμχ ηνπ ζηφρνπ θαη ηνπ AVR DRAGON. Αλ ν ζηφρνο ηξνθνδνηείηαη απφ εμσηεξηθή πεγή ελέξγεηαο, θακία ζχλδεζε δελ πξέπεη λα γίλεηαη κεηαμχ ηεο VCC ππνδνρή θαη ην εμσηεξηθφ ηνπ ζηφρνπ. Ο AVR Dragon ππνζηεξίδεηαη πιήξσο απφ ην AVR Studio. Απηφ επηηξέπεη ηελ εχθνιε ελεκέξσζε ηνπ AVR Dragon firmware γηα ηελ ππνζηήξημε λέσλ ζπζθεπψλ θαη πξσηφθνιισλ. Καηά ηε ζχλδεζε ηνπ AVR Dragon, ην AVR Studio ζα ειέγμεη απηφκαηα ην firmware θαη καο ελεκεξψλεη γηα ην εάλ, κηα ελεκεξσκέλε firmware είλαη δηαζέζηκε. ΒΑΙΚΑ ΥΑΡΑΚΣΗΣΙΚΑ 1) Τπνζηεξίδεη κέρξη θαη 3 ζεκεία δηαθνπήο ηνπ πξνγξάκκαηνο ηνπ πιηθνχ ή 1 maskable αξρείν δηαθνπήο (αλάινγα κε ηε κνλάδα OCD ζηε ζπζθεπή AVR) 2) Τπνζηεξίδεη κέρξη θαη 32 ζεκεία δηαθνπήο ινγηζκηθνχ 3) Me 128KB SRAM on board γηα γξήγνξε αλαβάζκηζε - δήισζε επηπέδνπ 4) ηηβαξoχ επηπέδνπ κεηαηξνπείο πνπ ππνζηεξίδνπλ απφ 1.8V ζε 5.5V ζηφρν ιεηηνπξγίαο. 5) Γέηλνπλ/αλεβάδνπλ 256KB θψδηθα ζε 60 δεπηεξφιεπηα 6) Full-speed USB 2.0 ζπκβαηή δηεπαθή (12 MB/sec) 7) Γπλαηφηεηα αλαβάζκηζεο firmware γηα ηελ ππνζηήξημε ησλ κειινληηθψλ ζπζθεπψλ AVR 8) Τπνζηεξίδεη NanoTrace (αλάινγα κε ηε κνλάδα OCD ζηε ζπζθεπή AVR Υξεζηκνπνηεί κλήκε ηεο ζπζθεπήο ) 9) Σξνθνδνζία κέζσ USB, θαη κπνξεί λα πξνκεζεχεη ελέξγεηαο ζε έλαλ εμσηεξηθφ ζηφρν 14

16 1) Διζαγωγή Σν AVR Studio είλαη έλα αλαπηπμηαθφ εξγαιείν γηα ηνπο κηθξνειεγθηέο ηεο νηθνγέλεηαο. Δδψ πεξηγξάθεηαη πψο λα εγθαηαζηήζεηε θαη λα ρξεζηκνπνηήζεηε ην AVR Studio. Σν AVR Studio επηηξέπεη ζηνλ ρξεζηή λα ειέγρεη πιήξσο ηελ εθηέιεζε ησλ πξνγξακκάησλ ζην εμσηεξηθφ ( hardware )πξνζνκνησηή. Σν AVR Studio επηηξέπεη ηελ εθηέιεζε ζε επίπεδν πεγαίνπ θψδηθα ηεο assembly πνπ έρεη δεκηνπξγεζεί κε ηνλ assembler ηεο Atmel θαη πξνγξάκκαηα γξακκέλα ζε C αθνχ γίλνπλ compile κε ηνλ ζπγθεθξηκέλν compiler. 2) Για να εγκαηαζηήζοςμε ηο AVR Studio από ηο WEB 1.Δληνπίδνπκε ην ASTUDIO.EXE ζην ηκήκα ηεο software ηεο Atmel. 2.Καηεβάδνπκε ην ΑSTUDIO.EXE ζην κέξνο πνπ επηζπκνχκε. 3.Σξέρνπκε ην ΑSTUDIO.EXE απφ ηνλ ηνπηθφ δίζθν. Θα απνζπκπηέζεη ην πξφγξακκα εγθαηάζηαζεο. 4.Σξέρνπκε ην SET UP.EXE. 5.Αθνινπζνχκε ηηο νδεγίεο ηνπ πξνγξάκκαηνο εγθαηάζηαζεο. Μφιηο εγθαηαζηήζνπκε ην AVR Studio, κπνξνχκε λα ην ηξέρνπκε απφ ην εηθνλίδην πνπ ζα δεκηνπξγήζεη. Αλ ν ζηφρνο καο είλαη λα ρξεζηκνπνηήζνπκε έλαλ hardware πξνζνκνίσζε ηφηε πξέπεη λα έρνπκε ζπλδέζεη ηνλ πξνζνκνίσζε θαη λα έρνπκε αλνίμεη ηελ ηξνθνδνζία ηνπ.( ζεκείσζε: Δάλ ην AVR Studio δελ βξεη ηνλ εμνκνησηή φηαλ μεθηλάεη, ηφηε απηφκαηα κπαίλεη ζε ιεηηνπξγία πξνζνκνίσζεο δει. κέζσ software). 3) Πεπιγπαθή Απηφ ην ηκήκα δίλεη κηα ζχληνκε πεξηγξαθή ησλ βαζηθψλ ραξαθηεξηζηηθψλ ηνπ AVR Studio. Γηα λα εθηειέζνπκε έλα πξφγξακκα κε ην AVR Studio πξέπεη πξψηα λα έρεη γίλεη compile κε θάπνηνλ compiler ή λα έρεη γίλεη κε ηνλ assembler ηεο Atmel ψζηε λα δεκηνπξγεζεί έλα αξρείν object πνπ λα κπνξεί λα δηαβαζηεί απφ ην AVR Studio. Μαδί κε ην παξάζπξν ηνπ πεγαίνπ θψδηθα ην AVR Studio νξίδεη θαη έλαλ αξηζκφ άιισλ παξαζχξσλ πνπ κπνξνχλ λα ρξεζηκνπνηεζνχλ γηα λα δνχκε ηα δηάθνξα resources ηνπ κηθξνειεγθηή. Tν βαζηθφ παξάζπξν ζην AVR Studio είλαη ην παξάζπξν πνπ θαίλεηαη ν πεγαίνο θψδηθαο. Όηαλ αλνίγνπκε έλα object αξρείν ηφηε ην παξάζπξν ηνπ πεγαίνπ θψδηθα δεκηνπξγείηαη απφ ην AVR Studio. Σν παξάζπξν ηνπ πεγαίνπ πξνβάιεη ηνλ θψδηθα πνπ εθηειείηαη απηήλ ηελ ζηηγκή θαη ην ζήκα επηινγήο θεηκέλνπ δείρλεη πάληα ζηελ εληνιή πνπ πξφθεηηαη λα εθηειεζηεί ακέζσο κεηά. 15

17 Ζ πξνεπηινγή είλαη λα εθηειείηαη ν θψδηθαο ζε επίπεδν πεγαίνπ θψδηθα, έηζη αλ ππάξρνπλ πιεξνθνξίεο γηα ηνλ πεγαίν θψδηθα AVR Studio μεθηλάεη λα δνπιεχεη κε ηνλ πεγαίν. Δπηπξφζζεηα εθηφο απφ ηελ ιεηηνπξγία κε πεγαίν θψδηθα είηε ζε C είηε ζε assembly ην AVR Studio βιέπεη θαη εθηειεί πξνγξάκκαηα ζε disassembly επίπεδν. Ο ρξήζηεο κπνξεί λα αιιάμεη ηνλ ηξφπν ιεηηνπξγίαο ηνπ AVR Studio απφ πεγαίν θψδηθα ζε disassembly, φηαλ ε εθηέιεζε ηνπ πξνγξάκκαηνο ζηακαηάεη. Ο ρξήζηεο κπνξεί λα εθηειεί ην πξφγξακκα κε απιά βήκαηα είηε αθνινπζψληαο ηνλ θψδηθα κέζα ζηηο ζπλαξηήζεηο είηε εθηειψληαο ηηο ζπλαξηήζεηο ρσξίο λα καο δείρλεη ηνλ θψδηθά ηνπο. Δπίζεο κπνξεί λα εθηειεί κνλνθφκαηα ηνλ (ππφινηπν) θψδηθα κηαο ζπλάξηεζεο κέρξη ην ηέινο ηεο, αθφκα κπνξεί λα εθηειέζεη ηνλ θψδηθα απφ ην ζεκείν πνπ έρεη ζηακαηήζεη κέρξη φπνην ζεκείν απνθαζίζεη ν ρξήζηεο.σέινο κπνξεί λα ζηακαηήζεη ηελ εθηέιεζε ηνπ θψδηθα ή λα θάλεη reset ζηνλ ζηφρν ηνπ πξνγξάκκαηνο. Δπίζεο ν ρξήζηεο κπνξεί λα νξίζεη έλαλ άπεηξν αξηζκφ απφ ζεκεία δηαθνπήο θαζέλα απφ ηα νπνία κπνξεί λα είλαη είηε ελεξγφ είηε φρη. Σα ζεκεία δηαθνπήο δελ δηαγξάθνληαη φηαλ θιείλνπκε ην πξφγξακκα. Σν παξάζπξν ηνπ πεγαίνπ δίλεη πιεξνθνξίεο γηα ηελ ξνή ηεο εθηέιεζεο ηνπ πξνγξάκκαηνο. Δπηπξφζζεηα ην AVR πξνζθέξεη έλαλ αξηζκφ απφ δηάθνξα παξάζπξα ηα νπνία επηηξέπνπλ ζηνλ ρξήζηε λα έρεη πιήξε έιεγρν ηεο θαηάζηαζεο θάζε ζηνηρείνπ πνπ πεξηιακβάλεη ν ππνζεηηθφο κηθξνειεγθηήο πνπ εμνκνηψλεηαη. Σα δηαζέζηκα παξάζπξα είλαη: 1) Σν Watch window: Γείρλεη ηηο ηηκέο ησλ δηάθνξσλ ζπκβφισλ πνπ έρσ νξίζεη. ε απηφ ην παξάζπξν ν ρξήζηεο κπνξεί λα «δεί» ηεο ηηκέο ησλ κεηαβιεηψλ ελφο πξνγξάκκαηνο ζε C πνπ ηξέρεη. 2) Σν Register window: Γείρλεη ηηο ηηκέο ησλ θαηαρσξεηψλ.οη ηηκέο ησλ θαηαρσξεηψλ κπνξνχλ λα αιιάμνπλ φηαλ ζηακαηάεη ε εθηέιεζε ηνπ πξνγξάκκαηνο. 3) Σα Memory window(1,2,3): Γείρλνπλ ηα πεξηερφκελα ηεο κλήκεο πξνγξάκκαηνο δεδνκέλσλ ή εηζφδνπ / εμφδνπ. Σα πεξηερφκελα κπνξνχλ λα θαλνχλ είηε ζε δεθαεμαδηθή κνξθή είηε ζε ASCII.Σα πεξηερφκελα ηεο κλήκεο κπνξνχλ λα αιιάμνπλ φηαλ ζηακαηάεη ε εθηέιεζε ηνπ πξνγξάκκαηνο. 4) Σν Message window:γείρλεη κελχκαηα ηνπ AVR Studio πξνο ηνλ ρξήζηε. 5) Σν Processor window:γείρλεη δσηηθέο γηα ηνλ κηθξνειεγθηή πιεξνθνξίεο φπσο : program counter, stack pointer, status register, cycle counter, X,Y&Z pointer, rampd register and eind register. Όιεο απηέο νη πιεξνθνξίεο κπνξνχλ λα αιιαρζνχλ φηαλ έρεη ζηακαηήζεη ε εθηέιεζε ηνπ πξνγξάκκαηνο. Σελ πξψηε θνξά πνπ έλα αξρείν object εθηειείηαη ν ρξήζηεο πξέπεη λα ξπζκίζεη ηα παξάζπξα πνπ είλαη βνιηθά γηα ηελ παξαηήξεζε ηεο εθηέιεζεο ηνπ πξνγξάκκαηνο ψζηε λα βιέπεη ηηο πιεξνθνξίεο πνπ ζέιεη γηα ην ζπγθεθξηκέλν πξφγξακκα. Σελ επφκελε θνξά πνπ ζα μαλαθνξησζεί ην ίδην project νη ξπζκίζεηο παξακέλνπλ σο είραλ. 16

18 4) Σα παπάθςπα ηος AVR Studio 1. Σο παπάθςπο ηος πηγαίος κώδικα Σν παξάζπξν ηνπ πεγαίνπ θψδηθα είλαη ην θεληξηθφ παξάζπξν ηνπ AVR Studio. Γεκηνπξγείηαη φηαλ αλνίγεη έλα αξρείν object θαη είλαη παξφλ θαζ φιε ηελ δηάξθεηα ρξήζεο ηνπ AVR Studio.Αλ ν ρξήζηεο θιείζεη ην παξάζπξν ηνπ πεγαίνπ ηφηε θιείλεη θαη ην αξρείν object. Σν παξάζπξν ηνπ πεγαίνπ δείρλεη ηνλ θψδηθα πνπ εθηειείηαη απηή ηελ ζηηγκή.ζ επφκελε πξνο εθηέιεζε εληνιή είλαη πάληα καξθαξηζκέλε απφ ην AVR Studio. Αλ ην καξθάξηζκα κεηαθηλεζεί απφ ηνλ ρξεζηή ηφηε κπνξνχκε αθφκα λα αλαγλσξίζνπκε πηα είλαη ε επφκελε πξνο εθηέιεζε εληνιή θαζψο ην πξνεγνπκέλσο κπαξθαξηζκέλν θείκελν γίλεηαη κπιε. Έλα ζεκείν δηαθνπήο αλαγλσξίδεηαη ζην παξάζπξν ηνπ πεγαίνπ θψδηθα ζαλ κηα ηειεία ζηα αξηζηεξά ηεο εληνιήο νπνχ έρνπκε ζέζε ην ζεκείν δηαθνπήο. Αλ ηνπνζεηήζνπκε ην δξνκέα (cursor) ζε έλα ζεκείν θαη επηιέμνπκε ηελ εληνιή run to cursor ηφηε ην πξφγξακκα ζα εθηειεζηεί κέρξη λα θηάζεη ζηελ εληνιή πνπ έρνπκε ηνπνζεηήζεη ην δξνκέα. Σα ζεκεία δηαθνπήο ηνπνζεηνχληαη κε παξφκνην ηξφπν. Σνπνζεηνχκε ην δξνκέα ζηε εληνιή πνπ ζέινπκε λα ζέζνπκε ην ζεκείν δηαθνπήο θαη επηιέγνπκε ην toggle break point.αλ ππάξρεη έλα ζεκείν δηαθνπήο ηφηε απηφ δηαγξάθεηαη αιιηψο ηνπνζεηείηε έλα ζεκείν δηαθνπήο. Έλα αξρείν object κπνξεί λα απνηειείηε απφ πνιιά ηκήκαηα. Έλα ηκήκα εκθαλίδεηαη θάζε θνξά αιιά ν ρξήζηεο κπνξεί λα αιιάμεη ην ηκήκα πνπ εκθαλίδεηαη δηαιέγνληαο απηφ πνπ ζέιεη λα δεη ζην πιαίζην επηινγήο, επάλσ αξηζηεξά ζην παξάζπξν ηνπ πεγαίνπ θψδηθα. Απηφ είλαη έλα αξθεηά ρξήζηκν ραξαθηεξηζηηθφ θαζψο καο επηηξέπεη λα νξίζνπκε ζεκεία δηαθνπήο θαη ζε άιια ηκήκαηα ηνπ θψδηθα εθηφο απηνχ πνπ εθηειείηαη. Αλ ην θνπκπί δεμηά απφ ην πιαίζην επηινγήο ηκήκαηνο παηεζεί, ηφηε ην παξάζπξν αιιάδεη κεηαμχ εθηέιεζεο πεγαίνπ θψδηθα θαη θψδηθα κεραλήο. Όηαλ ην AVR STUDIO δνπιεχεη κε θψδηθα κεραλήο. ε νξηζκέλεο πεξηπηψζεηο φηαλ δελ είλαη δηαζέζηκνο ν πεγαίνο θψδηθαο, φπσο π.ρ. φηαλ θνξηψλσ έλα αξρείν ηχπνπ Intel-hex.Σφηε ε εθηέιεζε γίλεηαη ζε επίπεδν θψδηθα κεραλήο. Σν παξάζπξν ηνπ πεγαίνπ θψδηθα ππνζηεξίδεη ηνλ clipboard ησλ windows.ο ρξήζηεο κπνξεί λα επηιέμεη ηκήκα (ή νιφθιεξν) ηνπ πεξηερνκέλνπ ηνπ παξαζχξνπ θαη λα ηα αληηγξάςεη ζην clipboard επηιέγνληαο copy ζην κελνχ edit. Οη εληνιέο Toggle Breakpoint, Run to cursor, θαη εληνιέο αληηγξαθήο θεηκέλνπ είλαη επίζεο δηαζέζηκεο ζην κελνχ πνπ εκθαλίδεηαη θάλνληαο δεμί θιίθ κε ην πνληίθη. Μφιηο παηεζεί ην δεμί πιήθηξν ηνπ πνληηθηνχ έλα κελνχ εκθαλίδεηαη. 17

19 2. To watch window Σν watch window κπνξεί λα εκθαλίζεη ηνλ ηχπν θαη ηελ ηηκή ζπκβφισλ φπσο π.ρ. κηα κεηαβιεηή ζε έλα πξφγξακκα γξακκέλν ζε C. Καζψο ην AVR Studio δελ κπνξεί λα δεκηνπξγήζεη πιεξνθνξίεο ζρεηηθά κε ηα ζχκβνια, απηφ ην παξάζπξν έρεη λφεκα κφλν φηαλ έρνπκε ηξνθνδνηήζεη ην AVR Studio κε πεγαίν θψδηθα ζε C. Σν watch window έρεη ηξία πεδία. Σν πξψην πεδίν πεξηέρεη ην φλνκα ηνπ ζπκβφινπ ην νπνίν είλαη ππφ παξαθνινχζεζε. Σν επφκελν έρεη ηνλ ηχπν ηνπ ζπκβφινπ θαη ην ηξίην ηελ ηηκή. Δμ νξηζκνχ ην παξάζπξν ησλ watches είλαη άδεην,νπφηε φια ηα ζχκβνια πνπ ζέιεη ν ρξήζηεο λα παξαθνινπζεί πξέπεη λα ηνπνζεηεζνχλ ζην watch window.μφιηο έλα ζχκβνιν ηεζεί ππφ παξαθνινχζεζε παξακέλεη φζεο θνξέο θαη λα μαλά-εθηειέζνπκε ηνλ θψδηθα. Αθφκα θαη αλ θιείζνπκε ην παξάζπξν κε ηα watches απηά δελ δηαγξάθνληαη. Τπάξρνπλ εληνιέο γηα λα πξνζζέηνπκε θαη λα αθαηξνχκε watches θαζψο θαη γηα λα ηα δηαγξάςνπκε φια. Έλα watch πξνζηίζεηαη κε ηελ εληνιή add watch απφ ην κελνχ watch ή απφ ηελ κπάξα εξγαιείσλ απαζθαικάησζεο.δπίζεο κπνξνχκε λα πξνζζέζνπκε έλα watch αλ παηήζνπκε ην πιήθηξν INS φηαλ είλαη ελεξγφ παξάζπξν ην watch window. Οηαλ εθηειεζηεί κηα εληνιή add watch ρξήζηεο πξέπεη λα δψζεη ην φλνκα ηνπ ζπκβφινπ πνπ ζέιεη λα παξαθνινπζεί. Μπνξεί λα δψζεη, είηε λα κελ δψζεη πιεξνθνξίεο γηα ηελ εκβέιεηα ηνπ ζπκβφινπ (SCOPE). Σν AVR Studio πξψηα ζα ςάμεη γηα ην ζχκβνιν ζαλ λα πεξηέρεη πιεξνθνξίεο εκβέιεηαο. Αλ απνηχρεη απηφ ην AVR Studio ςάρλεη αλ ππάξρεη απηφ ην ζχκβνιν ζηελ εκβέιεηα ηνπ θψδηθα πνπ εθηειείηαη απηήλ ηελ ζηηγκή. Αλ ην ζχκβνιν, ην πεδίν ηνπ ηχπνπ δείρλεη??? θαη ην πεδίν ηηκήο είλαη άδεην. Κάζε θνξά πνπ ε εθηέιεζε ηνπ πξνγξάκκαηνο ζηακαηάεη ην AVR Studio ςάρλεη ζηελ ηξέρνπζα εκβέιεηα θαη πξνζπαζεί λα βξεί ην ζχκβνιν ζην νπνίν αλαθέξεηαη ην φλνκα πνπ δψζακε. Αλ ην βξεη ηφηε ζην παξάζπξν κε ηα watches δείρλεη, εθηφο ηνπ νλφκαηνο, ηελ εκβέιεηα ηνπ ζπκβφινπ. Γελ είλαη δπλαηφλ λα έρνπκε ζχκβνια πνπ αιιάδνπλ εκβέιεηεο. Αλ έλα ζχκβνιν βξεζεί, δελ πξφθεηηαη λα αιιάμεη εκβέιεηα. Σα watches παξακέλνπλ αλ θιείζεη ην πξφγξακκα. Σν αλ έλα ζχκβνιν είλαη εληφο εκβέιεηαο ή φρη απνηειεί κέξνο ηεο πιεξνθνξίαο πνπ πξνζθέξεη ην παξάζπξν παξαθνινχζεζεο. Αλ θάπνην ζχκβνιν είλαη εθηφο εκβέιεηαο ηφηε ην πεδίν πνπ θαίλεηαη ε ηηκή ηνπ αλαθέξεη out of scope. Γηα λα δηαγξάςνπκε έλαλ watch πξέπεη πξψηα λα θάλνπκε θιίθ ζην ζχκβνιν κε ην αξηζηεξφ θνπκπί ηνπ πνληηθηνχ. Όηαλ έλα ζχκβνιν κε απηφλ ηνλ ηξφπν ην AVR Studio δέρεηαη ηελ επηινγή Delete Watch απφ ην κελνχ watch. Αλ ην παξάζπξν παξαθνινχζεζεο είλαη ην ελεξγφ παξάζπξν ηφηε κπνξνχκε λα δηαγξάςνπκε έλα watch παηψληαο ην πιήθηξν DEL. Σν παξάζπξν παξαθνινχζεζεο κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα λα παξαθνινπζήζνπκε πίλαθεο ή δνκέο ηεο C. Ζ ζχληαμε είλαη ίδηα κε απηήλ ηεο C, (αγθχιεο ([,]) γηα πίλαθεο θαη ηελ ηειεία (.) γηα ηηο δνκέο). Όηαλ παξαθνινπζνχκε πίλαθεο κπνξνχκε λα ρξεζηκνπνηήζνπκε κεηαβιεηέο ζαλ δπλακηθνχο δείθηεο ζηα ζηνηρεία ηνπ πίλαθα. Δίλαη δπλαηφλ δειαδή λα παξαθνινπζνχκε ην ζχκβνιν my array[i] αλ ην i είλαη κηα αθέξαηα κεηαβιεηή θαη έρνπλ θνηλή εκβέιεηα κε ην my array[]. 18

20 Γελ γίλεηαη λα ππάξρνπλ παξαπάλσ απφ έλα ελεξγά παξάζπξα παξαθνινχζεζεο ηαπηφρξνλα. Σα ζχκβνια πνπ είλαη ππφ παξαθνινχζεζε δελ ράλνληαη αλ θιείζνπκε ην πξφγξακκα. Σν παξάζπξν παξαθνινχζεζεο κπνξεί λα απελεξγνπνηεζεί θαη λα ελεξγνπνηεζεί θαη πάιη ηα ζχκβνια ππφ επηηήξεζε δελ ράλνληαη. 5) Watches Όηαλ ε εθηέιεζε γίλεηαη ζε επίπεδν πεγαίνπ θψδηθα ηφηε ην παξάζπξν κε ηα watches κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα λα παξαηεξνχκε ηελ ηηκή θάπνησλ κεηαβιεηψλ. Όηαλ ρξεζηκνπνηνχκε object αξρεία πνπ δεκηνπξγήζεθαλ απφ ηνλ AVR Assembler ηφηε δελ ππάξρνπλ δηαζέζηκεο νη απαξαίηεηεο πιεξνθνξίεο θαη δελ κπνξνχκε λα ρξεζηκνπνηήζνπκε ηα watches Πποζθήκη watches Γηα λα πξνζζέζεη ν ρξήζηεο έλα λέν watch πξέπεη λα επηιέμεη ην add watch απφ ην κελνχ debug ή λα παηήζεη ην θνπκπί add watch απφ ηελ κπάξα εξγαιείσλ. Αλ ην παξάζπξν κε ηα watches δελ είλαη ελεξγφ ηφηε κπνξνχκε λα ρξεζηκνπνηήζνπκε ην INS Γιαγπαθή watches Ο ρξήζηεο κπνξεί λα δηαγξάςεη έλα watch καξθάξνληαο ηνλ ζην watch window θαη έπεηηα δίλνληαο κηα εληνιή delete watch είηε απφ ην κελνχ debug είηε απφ ηελ κπάξαο εξγαιείσλ. Δάλ ην παξάζπξν ησλ watches είλαη ελεξγφ ηφηε κπνξνχκε λα ρξεζηκνπνηήζνπκε ην DEL Γιαγπαθή όλων ηων watches Ζ εληνιή Delete all watches είλαη δηαζέζηκε απφ ην κελνχ debug. Όηαλ θιεζεί απηή ε εληνιή ηφηε δηαγξάθνληαη φια ηα watches. 6) ημεία Γιακοπήρ Ο ρξήζηεο κπνξεί λα νξίζεη απεξηφξηζην αξηζκφ απφ ζεκεία δηαθνπήο.σα ζεκεία δηαθνπήο δελ ράλνληαη φηαλ θιείλνπκε ην πξφγξακκα εθηφο αλ ρξεζηκνπνηήζνπκε πην θαηλνχξγην αξρείν object. Όηαλ έλα ζεκείν ηεζεί, θαίλεηαη ζηα αξηζηεξά ηεο εληνιήο ζαλ κηα ηειεία. 6.1 Toggle Breakpoint Ζ εληνιή Toggle Breakpoint ελεξγνπνηεί ή απελεξγνπνηεί ην ζεκείν δηαθνπήο γηα ηελ εληνιή ζηελ νπνία βξηζθφκαζηε. Ζ επηινγή απηή είλαη δηαζέζηκε κφλν φηαλ ην ελεξγφ παξάζπξν είλαη απηφ ηνπ θψδηθα. 19

21 6.2 Clear all Breakpoint Απηή ε εληνιή δηαγξάθεη φια ηα ζεκεία δηαθνπήο.ζ επηινγή απηή είλαη δηαζέζηκε κνλφ φηαλ ην ελεξγφ παξάζπξν είλαη απηφ ηνπ θψδηθα. 6.3 Show List Δκθαλίδεηαη έλα παξάζπξν ζην νπνίν ν ρξήζηεο κπνξεί λα δεη πνπ έρεη βάιεη ζεκεία δηαθνπήο, λα πξνζζέζεη έλα θαηλνχξγην λα δηαγξάςεη λα απελεξγνπνηήζεη ή λα απελεξγνπνηήζεη θαη λα δεη ηνλ θψδηθα φπνπ έρεη βάιεη ην ζεκείν δηαθνπήο. 7) Μπάπα Δπγαλείων Σν AVR Studio πεξηέρεη 3 κπάξεο εξγαιείσλ: 1)Γεληθά εξγαιεία 2)Δξγαιεία απαζθαικάησζεο (debug) 3) Δξγαιεία views 8) Execution Target To AVR Studio κπνξεί λα δνπιέςεη κε έλαλ V3 In Circuit Emulator. Όηαλ ν ρξήζηεο θνξηψλεη έλα αξρείν ηφηε απηνκάησο ν AVR Studio ειέγρεη αλ ππάξρεη ν Emulator θαη ηφηε ηνλ ζέηεηο σο ζηφρν γηα εθηέιεζε ηνπ πξνγξάκκαηνο. Ο εμνκνησηήο πξέπεη λα είλαη ζπλδεκέλνο ζε θάπνηα ζεηξηαθή ζχξα. 8.1 Δπιλογέρ εξομοιωηή Οη επηινγέο ηνπ εμνκνησηή εκθαλίδνληαη φηαλ μεθηλάεη έλα θαηλνχξγην project. ζα εκθαληζηεί έλα παξάζπξν πνπ έρεη δηαζέζηκα 4 θχιια: κλήκε, Ρνιφη, Γηα πξνρσξεκέλνπο, θαη LCD Display (ην LCD Display δελ είλαη δηαζέζηκν αθφκε). 8.2 Ρςθμίζειρ Ρολογιού Ο ρξήζηεο κπνξεί λα επηιέμεη αλ ν εμνκνησηήο ζα ρξνλίδεηαη απφ ην δηθφ ηνπ πξνγξακκαηηδφκελν θξχζηαιιν ή αλ ζα ρξνλίδεηε απφ θάπνηα εμσηεξηθή πεγή. Αλ ρξεζηκνπνηεζεί ν εζσηεξηθφο θξχζηαιινο ηφηε ν ρξήζηεο κπνξεί λα επηιέμεη νπνηαδήπνηε ζπρλφηεηα κεηαμχ 400 KHz- 20MHz. Ο ρξήζηεο κπνξεί λα επηιέμεη νπνηαδήπνηε ζπρλφηεηα.απφ θάπνηεο πξνθαζνξηζκέλεο ή λα γξάςεη νπνηαδήπνηε ζπρλφηεηα ζέιεη. Γελ είλαη δπλαηφ λα δεκηνπξγεζεί ε θάζε ζπρλφηεηα. Ζ πξαγκαηηθή ζπρλφηεηα ηνπ ξνινγηνχ είλαη απηή πνπ ηππψλεηαη ζην κήλπκα. 20

22 LCD EDITOR Πεπιγπαθή: Ζ νζφλε LCD Icon Editor είλαη έλα κνλφρξσκν εξγαιείν ζρεδίαζεο γηα λα παξάγεη γξαθηθά ζχκβνια, εηθφλεο θαη πίλαθεο. Έρεη ζρεδηαζηεί γηα ρξήζε θαηά ηε δηάξθεηα ηεο αλάπηπμεο ησλ γξαθηθψλ LCD θαη ησλ εθαξκνγψλ ηνπ εθηππσηή. Δίλαη θαηάιιειν γηα ρξήζε ζε ελζσκαησκέλα αλαπηπμηαθά εθαξκνγψλ, φπνπ είλαη ζπρλά απαξαίηεην γηα λα πξνβάινπκε θαη λα επεμεξγαζηνχκε γξαθηθά ζχκβνια κε ηελ ίδηα αλάιπζε pixel πνπ ρξεζηκνπνηείηαη απφ ηελ νζφλε LCD ή ην πιηθφ εθηππσηή. Ζ LCD κε εηθνλίδηα έθδνζεο θαζηζηά εχθνιν λα πεξηζηξαθεί θαη λα επζπγξακκίζεη έλα γξαθηθφ ζχκβνιν θαη λα απνζεθεχηεί ην ζχκβνιν κε ηε κνξθή πνπ είλαη πην θαηάιιειν γηα έλα ζπγθεθξηκέλν γξαθηθφ ειεγθηή. Σα αξρεία εμφδνπ απφ ην πξφγξακκα επεμεξγαζίαο LCD κε εηθνλίδηα κπνξνχλ λα πεξηιεθζνχλ άκεζα ζην C πεγαίν θψδηθα γηα λα δεκηνπξγήζνπκε έλα-rom πνπ είλαη ζε ζέζε ζπκβφινπ ή πίλαθα γξακκαηνζεηξάο. Ζ ίδηα δνκή C ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηηο γξακκαηνζεηξέο, ηα ζχκβνια θαη ηα εηθνλίδηα ραξαθηήξα. 21

23 Παπάθςπο επγαλειοθήκηρ γπαθικών Αναλογικέρ γπαμμαηοζειπέρ και κυδικοζελίδερ: 22

24 C Λίγα λόγια για ηην C Ζ Γιψζζα Πξνγξακκαηηζκνχ C είλαη κία γεληθνχ ζθνπνχ γιψζζα πξνγξακκαηηζκνχ, πνπ ππνζηεξίδεη πιήξσο ην πξνγξακκαηηζηηθφ πξφηππν δηαδηθαζηψλ (procedural programming paradigm). Με ιίγα ιφγηα ππνζηεξίδεη ηνλ πξνγξακκαηηζκφ κέζσ δηαδηθαζηψλ (κε ηε κνξθή ζπλαξηήζεσλ) πιήξσο. Δπίζεο είλαη γιψζζα κέζνπ θαη ρακεινχ επηπέδνπ. Σν ηειεπηαίν ζεκαίλεη φηη βξίζθεηαη θνληά ζην πιηθφ (hardware). Γελ ππάξρεη ρψξνο γηα άιιε γιψζζα πξνγξακκαηηζκνχ ρακειφηεξνπ επηπέδνπ απφ ηελ C (θαη ηελ C++), εθηφο απφ ηε ζπκβνιηθή γιψζζα (assembly language). Ζ C ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ δεκηνπξγία Λεηηνπξγηθψλ πζηεκάησλ, πξνγξακκάησλ πνπ ηξέρνπλ απεπζείαο ζην hardware, αιιά θαη ζπλεζηζκέλσλ πξνγξακκάησλ ρξεζηψλ. Έλα πξφγξακκα πνπ είλαη γξακκέλν ζχκθσλα κε ην επίζεκν Πξφηππν, είλαη θνξεηφ (δειαδή γίλεηαη compiled ζε κεραλήκαηα δηαθνξεηηθψλ αξρηηεθηνληθψλ κε compilers πνπ ππνζηεξίδνπλ ην επίζεκν Πξφηππν), ρσξίο ή κε ειάρηζηεο αιιαγέο. Γηα παξάδεηγκα, ε ρξήζε ζηαζεξψλ ραξαθηήξσλ (π.ρ. 'A', '\n', θ.ι.π.) αληί ζπγθεθξηκέλσλ αθέξαησλ ηηκψλ πνπ αληηζηνηρνχλ ζε ραξαθηήξεο ελφο ζπγθεθξηκέλνπ ζπζηήκαηνο ραξαθηήξσλ (π.ρ. ASCII), θάλεη έλα πξφγξακκα λα δνπιεχεη ρσξίο αιιαγέο ζε νπνηνδήπνηε ζχζηεκα ραξαθηήξσλ (π.ρ. ASCII, EBCDIC, Unicode). Άιια παξαδείγκαηα θνξεηφηεηαο απνηεινχλ ηα κεγέζε ζε Bytes θαη ην εχξνο ηηκψλ ησλ ελζσκαησκέλσλ ηχπσλ, πνπ κπνξνχλ λα δηαθέξνπλ απφ κεράλεκα ζε κεράλεκα (εθηφο ηνπ κεγέζνπο ζε Bytes ησλ ηχπσλ char, signed char θαη unsigned char, πνπ θαηαιακβάλνπλ πάληνηε 1 Byte). Γηα παξάδεηγκα, ηα εχξε ηηκψλ ησλ ελζσκαησκέλσλ ηχπσλ πεξηέρνληαη ζηηο ηππηθέο θεθαιίδεο limits.h θαη float.h. Έηζη, ε κέγηζηε θαη ε ειάρηζηε ηηκή ηνπ ελζσκαησκέλνπ ηχπνπ int ζε έλα ζχζηεκα δίλνληαη απφ ηηο ζηαζεξέο INT_MAX θαη INT_MIN ηεο ηππηθήο θεθαιίδαο limits.h. Ο αξηζκφο ησλ bits ελφο Byte ζε νπνηνδήπνηε ζχζηεκα, δίλεηαη απφ ηελ ζηαζεξά CHAR_BIT ηεο limits.h (ππάξρνπλ θαη ζπζηήκαηα φπνπ έλα Byte πεξηέρεη πεξηζζφηεξα απφ 8 bits). Σέινο, απφ άπνςε πιηθνχ (hardware), ε Γιψζζα Πξνγξακκαηηζκνχ C ρξεζηκνπoηείηαη γηα ηνλ πξνγξακκαηηζκφ κηθξψλ εκθπηεπκέλσλ ζπζθεπψλ (π.ρ. BIOSes γξακκέλα ζε C, απηφκαηα πνηηζηηθά ζπζηήκαηα, ζπζηήκαηα ζπλαγεξκνχ) κέρξη ηεξάζηηα Mainframes. Δνζωμαηωμένοι ακέπαιοι ηύποι ηαξινομημένοι καηά μέγεθορ, από ηον μικπόηεπο ηύπο ππορ ηον μεγαλύηεπο: char: Μέγεζνο 1 Byte. Μπνξεί λα είλαη πινπνηεκέλνο ζαλ πξνζεκαζκέλνο ή απξφζεκνο. Υξεζηκνπνηείηαη ζπλήζσο γηα ηελ απνζήθεπζε ραξαθηήξσλ. 23

25 signed char: Πξνζεκαζκέλνο char. Μέγεζνο 1 Byte. unsigned char: Απξφζεκνο char. Μέγεζνο 1 Byte. short ή signed short ή short int ή signed short int: Πξνζεκαζκέλνο αξηζκεηηθφο αθέξαηνο ηχπνο. unsigned short ή unsigned short int: Απξφζεκνο αθέξαηνο ηχπνο. int ή signed int ή signed: Πξνζεκαζκέλνο αθέξαηνο ηχπνο. unsigned ή unsigned int: Απξφζεκνο αθέξαηνο ηχπνο. long ή signed long ή signed long int: Πξνζεκαζκέλνο αθέξαηνο ηχπνο. unsigned long ή unsigned long int: Απξφζεκνο αθέξαηνο ηχπνο. Δνζωμαηωμένοι (πποζημαζμένοι) ηύποι κινηηήρ ςποδιαζηολήρ ηαξινομημένοι καηά μέγεθορ από ηον μικπόηεπο ηύπο ππορ ηον μεγαλύηεπο: float double long double (πνιχ κεγάιεο αθξηβείαο) Οπιζμοί πινάκων: Παξαδείγκαηα: int array[4]= {1, 2, 3, 4}; char a[4]= { 'a', 'b', 'c', '7'}; int b[7]; /*... */ b[0]=3; b[1]= 4; b[2]= 6; b[3]= 2; b[4]= 7; b[5]= 0; b[6]= 5; int c[7]={3, 4, 6}; /* Σα ππφινηπα ζηνηρεία παίξλνπλ ηελ ηηκή 0 */ int d[]= {1,3,5,7}; /* Ηζνδχλακν κε int d[4]= { 1,3,5,7}; */ char str[]= Some Text ; /* Ηζνδχλακν κε char str[]={ 'S', 'o', 'm', 'e', ' ', 'T', 'e', 'x', 't','\0'}; */ Οπιζμοί ζηαθεπών: Οη ζηαζεξέο νξίδνληαη κε ηελ κνξθή: const ηχπνο φλνκα_ζηαζεξάο= ηηκή; 24

26 Παξαδείγκαηα: const char ENTER= '\n'; const double PI= ; ςναπηήζειρ: Κάζε πξφγξακκα ηεο C κπνξεί λα πεξηέρεη κφλν κία ζπλάξηεζε πνπ ιέγεηαη main() ε νπνία απνηειεί ηνλ βαζηθφ θνξκφ εθηέιεζεο ηνπ πξνγξάκκαηνο. Ζ main() κπνξεί λα νξηζηεί κε ηηο εμήο κνξθέο: int main(void), int main(int argc, char *argv[]), int main(int argc, char **argv); Ζ πην ζπλεζηζκέλε κνξθή είλαη: int main(void). Ο int είλαη ν ηχπνο επηζηξνθήο ηεο ζπλάξηεζεο, ην void σο φξηζκα δειψλεη φηη ε ζπλάξηεζε δελ παίξλεη φξηζκα. Ζ επηζηξνθή ηηκήο 0 κέζα ζηνλ νξηζκφ ηεο main() ζεκαηνδνηεί επηηπρή ηεξκαηηζκφ ηνπ πξνγξάκκαηνο. Παξάδεηγκα: #include <stdio.h> int main(void) { printf("hello world!\n"); return 0; } Ζ ζπλάξηεζε printf() ηππψλεη ζηελ πξνθαζνξηζκέλε έμνδν (ζπλήζσο ε νζφλε) κελχκαηα, κεηαβιεηέο θαη ζηαζεξέο. Ζ ζπλάξηεζε printf() δειψλεηαη ζηελ ηππηθή θεθαιίδα (δειαδή κία επίζεκε θεθαιίδα ηεο γιψζζαο C) stdio.h. πκπεξηιακβάλνπκε κία θεθαιίδα (πνπ είλαη ζπλήζσο πινπνηεκέλε σο αξρείν) κε ηελ εληνιή #include. Ο ραξαθηήξαο '\n' είλαη έλαο ραξαθηήξαο δηαθπγήο θαη ν ζπγθεθξηκέλνο ζεκαίλεη αιιαγή γξακκήο. Οη πην ζπλεζηζκέλνη σαπακηήπερ δηαθπγήο είλαη νη: \a: ραξαθηήξαο πξνεηδνπνίεζεο (θνπδνχλη) \b: νπηζζνρψξεζε \n: λέα γξακκή \t: νξηδφληηνο ζηεινγλψκνλαο (Tab) \\: Αλάπνδε θάζεηνο (\) \?: ιαηηληθφ εξσηεκαηηθφ \': κνλφ εηζαγσγηθφ \ : δηπιφ εηζαγσγηθφ \ooo: νθηαδηθφο αξηζκφο, φπνπ ooo είλαη έλα έσο ηξία νθηαδηθά ςεθία \xhh: δεθαεμαδηθφο αξηζκφο, φπνπ hh έλα ή πεξηζζφηεξα δεθαεμαδηθά ςεθία 25

27 ΜΙΚΡΟΔΛΔΓΚΣΔ Σι είναι έναρ μικποελεγκηήρ: Ο κηθξνειεγθηήο είλαη έλαο ηχπνο επεμεξγαζηή, νπζηαζηηθά κηα παξαιιαγή κηθξνεπεμεξγαζηή, ν νπνίνο κπνξεί λα ιεηηνπξγήζεη κε ειάρηζηα εμσηεξηθά εμαξηήκαηα, ιφγσ ησλ πνιιψλ ελζσκαησκέλσλ ππνζπζηεκάησλ πνπ δηαζέηεη. Με άιια ιφγηα, έλαο κηθξνειεγθηήο (φπσο επίζεο θαη ν MCU ή ν κc) είλαη έλα ππνινγηζηηθφ ιεηηνπξγηθφ ζχζηεκα ζε έλα ηζηπάθη. Πεξηιακβάλεη έλαλ θεληξηθφ επεμεξγαζηή, ηελ κλήκε θαη ηα πξνγξακκαηηδφκελα πεξηθεξεηαθά εηζφδνπ θαη εμφδνπ. Σν Micro δείρλεη φηη ε ζπζθεπή είλαη κηθξή θαη ν ειεγθηήο ιέεη φηη ε ζπζθεπή ζα κπνξνχζε λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηνλ έιεγρν αληηθεηκέλσλ, δηαδηθαζίσλ ή γεγνλφησλ. Έλαο άιινο φξνο γηα λα πεξηγξάςεηο έλαλ κηθξνειεγθηή είλαη ν ελζσκαησκέλνο ειεγθηήο, δηφηη ν κηθξνειεγθηήο θαη ηα θπθιψκαηα ππνζηήξημήο ηνπ είλαη ζπλήζσο ελζσκαησκέλα ζηηο ζπζθεπέο πνπ ειέγρνπλ. Πος Υπηζιμοποιείηαι: Υξεζηκνπνηείηαη επξχηαηα ζε φια ηα ελζσκαησκέλα ζπζηήκαηα ειέγρνπ, ρακεινχ θαη κεζαίνπ θφζηνπο, φπσο απηά πνπ ρξεζηκνπνηνχληαη ζε απηνκαηηζκνχο, ειεθηξνληθά θαηαλαισηηθά πξντφληα, ειεθηξηθέο ζπζθεπέο θαη θάζε είδνπο απηνθηλνχκελα ηξνρνθφξα νρήκαηα. 26

28 ΒΑΙΚΟ ΓΙΑΓΡΑΜΜΑ ΔΝΟ ΜΙΚΡΟΔΛΔΓΚΣΗ: 1) CPU: Ζ CPU θάλεη φιεο ηηο αξηζκεηηθέο θαη ινγηθέο πξάμεηο. Διέγρεη ηε ξνή ηεο εθηέιεζεο ησλ εληνιψλ. 2) ROM ( Read Only Memory) : Ζ ROM έρεη πνιχ ζεκαληηθά δεδνκέλα θαη πξνεηνηκαζία γηα ηνλ κηθξνειεγθηή. Καηέρεη ην πξφγξακκα παξαθνινχζεζεο. Δίλαη γξακκέλν απφ ηνλ θαηαζθεπαζηή. 27

29 3) Flash Memory : Ζ Flash κλήκε είλαη βαζηθά ε EEPROM. Καηέρεη ην πξφγξακκα πνπ γξάθηεθε απφ ηνλ ρξήζηε. Σν πξφγξακκα κπνξεί λα δηαγξαθεί ή λα γξαθηεί εδψ πνιιέο θνξέο. (Καζνξίδεηαη απφ ηνλ θαηαζθεπαζηή) 4) Μνήμη EEPROM: ρεδφλ φινη νη AVR κηθξνειεγθηέο έρνπλ εζσηεξηθή EEPROM ( Erasable Programmable Read Only Memory ) γηα κφληκε απνζήθεπζε δεδνκέλσλ. Όπσο θαη ε Flash Memory, ε EEPROM κπνξεί λα δηαηεξήζεη ην πεξηερφκελφ ηεο αθφκε θαη κε απνπζία ηάζεο. ηouο πεξηζζφηεξνπο AVR, απηή ε εζσηεξηθή κλήκε EEPROM δελ δηεπζπλζηνδνηείηαη ζην ρψξν ηεο κλήκεο ηνπ κηθξνειεγθηή.μπνξεί κφλν λα γίλεη ε πξνζπέιαζε απηήο θαηά ηξφπν φκνην κε κηα εμσηεξηθή πεξηθεξεηαθή ζπζθεπή.απηφ γίλεηαη κε ηε ρξήζε εηδηθψλ θαηαρσξεηψλ δείθηε (Pointer Registers) θαη εληνιέο αλάγλσζεο / εγγξαθήο ηεο EEPROM πνπ θάλεη πνιχ ηελ φιε δηαδηθαζία ζαθψο πην αξγή απφ ηελ πξνζπέιαζε ηεο εζσηεξηθήο RAM ηνπ κηθξνειεγθηή. Ωζηφζν, κεξηθέο ζπζθεπέο ηεο ηερλνινγίαο SecureAVR ρξεζηκνπνηνχλ κηα εηδηθή ραξηνγξάθεζε ηεο EEPROM ζηα δεδνκέλα ή ηε κλήκε ηνπ πξφγξακκαηνο. 5) RAM ( Random Access Memory): Ζ RAM θαηέρεη ην ζχλνιν ησλ εληνιψλ (πξφγξακκα), δειαδή εθηειείηαη απφ ηελ CPU. Γηαζέηεη ζεκαληηθά ζηνηρεία πνπ απαηηνχληαη απφ ην πξφγξακκα. Καηέρεη νξηζκέλεο ζεκαληηθέο δνκέο δεδνκέλσλ φπσο ε «ζηνίβα». Έρεη επκεηάβιεην ραξαθηήξα. 6) I/0 Ports : Κάζε κηθξνειεγθηήο έρεη ζχξεο I / O. Κάζε ζχξα απνηειείηαη απφ n-θαξθίηζεο(pins) (σο επί ην πιείζηνλ 8 pins). 28

30 Κάζε pin κπνξεί λα ξπζκηζηεί είηε σο pin εηζφδνπ είηε σο pin εμφδνπ. Αλ ην pin είλαη pin εηζφδνπ, δέρεηαη δεδνκέλα απφ ηε ζπζθεπή κε ηελ νπνία ζπλδέεηαη. Αλ ην pin είλαη pin εμφδνπ, ζηέιλεη ηα δεδνκέλα ζηε ζπζθεπή κε ηελ νπνία ζπλδέεηαη. Έηζη, απηά ηα pins δηακνξθψλνπλ ηελ είζνδν/ έμνδν σο κέζνλ γηα ηνπο κηθξνειεγθηέο. 7) ADC : Σα πεξηζζφηεξα ζηνλ πξαγκαηηθφ θφζκν ζήκαηα είλαη αλαινγηθά ζηε θχζε. Αιιά έλαο κηθξνειεγθηήο είλαη κηα ςεθηαθή ζπζθεπή, έηζη δελ κπνξεί λα επεμεξγαζηεί αλαινγηθά ζήκαηα. Έηζη φινη νη κηθξνειεγθηέο έρνπλ θαηαζθεπαζηεί κε κεηαηξνπείο AD. Σν ADC ςεθηνπνηεί ην αλαινγηθφ ζήκα θαη ην δίλεη ζηνλ κηθξνειεγθηή γηα πεξαηηέξσ επεμεξγαζία. 8) TIMERS : ε πνιιέο εθαξκνγέο, ην λα θξαηάκε έλα ρξφλν είλαη απν ηα <<πξέπεη>>. Π.ρ.. Αλ ζεξκαίλνπκε έλα γεχκα ζε έλα θνχξλν. Έηζη νη κηθξνειεγθηέο έρνπλ ρξνλφκεηξα γηα λα κεηξνχλ ην ρξφλν. 9) Registers: Όιεο νη δηακνξθψζεηο ζε έλαλ κηθξνειεγθηή έρoπλ νξηζηεί έσο 8 bit (1 byte) ζέζεηο ζηε κλήκε RAM (ε RAM είλαη κηα ηξάπεδα ησλ bytes κλήκεο) ηνπ κηθξνειεγθηή, απνθαινχκελεο Registers (Μεηξψα). Όιεο νη ιεηηνπξγίεο αληηζηνηρίδνληαη ζε ζέζεηο ηνπ (κηθξνειεγθηή) ζηε κλήκε RAM θαη ε αμία πνπ θαζνξίδνπκαη ζε απηή ηε ζέζε πνπ βξίζθεηαη ζην ελ ιφγσ κεηξψν ξπζκίδεη ηε ιεηηνπξγία ηνπ κηθξνειεγθηή. 29

31 10) Data Direction Register, DDRn: Καζνξίδεη ηελ θαηεχζπλζε ησλ κεκνλσκέλσλ pins ησλ ports. Αλ ην bit ηνπ DDR έρεη νξηζηεί (1) ην αληίζηνηρν pin ηνπ port έρεη δηακνξθσζεί σο pin εμφδνπ. Αλ ην bit ηνπ DDR έρεη νξηζηεί (0) ην αληίζηνηρν pin ηνπ port έρεη δηακνξθσζεί σο pin εηζφδνπ. DDRA = 0xF0? 4 MSB pins of PORTA είλαη pins εμφδνπ. 4 LSB pins of PORTA είλαη pins εηζφδνπ. 11) Port Pin Register, PINn: Σν λα δηαβάζεηο ηα pins εηζφδνπ ηνπ port γίλεηαη κε ηελ αλάγλσζε ηνπ κεηξψνπ PIN. Temp = PINA; (Γηαβάζηε ηελ είζνδν PORTΑ θαη απνζεθεχζηε ζηε κεηαβιεηή temp) 12) Port Drive Register, PORTn: Δάλ ην pin έρεη δηακνξθσζεί σο έξοδο (DDRn [x] = 1) ην κεηξψν PORTn νδεγεί ηελ αληίζηνηρε ηηκή ζηα εμσηεξηθά pins. DDRA = 0xFF; PORTA = 0xF0; Έμνδνο ινγηθνχ πςεινχ ζε 4 MSB pins θαη ζε ινγηθφ ρακειφ ζε 4 LSB pins. Γηα pins δηακνξθσκέλα σο είζοδο (DDRn[x] = 0) 30

32 ςνήθη Τποζςζηήμαηα Ο κηθξνεπεμεξγαζηήο, απνηειείηαη κφλν απφ έλα νινθιεξσκέλν θχθισκα ην νπνίν πεξηέρεη ηελ Λνγηθή θαη Αξηζκεηηθή Μνλάδα (ALU), ζηνηρεηψδεηο θαηαρσξεηέο (registers), πξνζσξηλή κλήκε RAM πνιχ πςειήο ηαρχηεηαο (cache memory) θαη θάπνηεο θνξέο, ηνλ ειεγθηή κλήκεο (memory controller). Όκσο, γηα ηε ιεηηνπξγία ελφο πιήξνπο ελζσκαησκέλνπ ππνινγηζηηθνχ ζπζηήκαηνο, απαηηνχληαη πνιιά εμσηεξηθά ππνζπζηήκαηα θαη πεξηθεξεηαθά. Σέηνηα είλαη: -Κχθισκα ζπλδεηηθήο ινγηθήο (glue logic) γηα ηε ζχλδεζε ησλ εμσηεξηθψλ κλεκψλ θαη άιισλ πεξηθεξεηαθψλ παξάιιειεο ζχλδεζεο ζηελ αξηεξία δεδνκέλσλ (bus) ηνπ επεμεξγαζηή. -Μλήκε πξνγξάκκαηνο (ηχπνπ ROM, FLASH, EPROM θιπ) ε νπνία πεξηέρεη ην ινγηζκηθφ ηνπ ζπζηήκαηνο. ε θάπνηα κνληέια, είλαη δπλαηφ ην θιείδσκα απηήο ηεο κλήκεο, κεηά ηελ εγγξαθή ηεο, ψζηε λα πξνζηαηεπηεί ην πεξηερφκελφ ηεο απφ αληηγξαθή. -Μεγάιε πνζφηεηα κλήκεο RAM. -Μφληκε κλήκε απνζήθεπζεο παξακέηξσλ ιεηηνπξγίαο (ηχπνπ EEPROM ή NVRAM) ε νπνία λα κπνξεί λα γξάθεη ζηνλ ππξήλα ηνπ κηθξνειεγθηή. Απηή ε κλήκε έρεη, έλαληη ηεο FLASH, ην πιενλέθηεκα ηεο δπλαηφηεηαο δηαγξαθήο θαη εγγξαθήο νπνηνπδήπνηε κεκνλσκέλνπ byte. -Κχθισκα αξρηθνπνίεζεο (reset). -Γηαρεηξηζηή αηηήζεσλ δηαθνπήο (interrupt request controller) απφ ηα πεξηθεξεηαθά. -Κχθισκα επηηήξεζεο ηξνθνδνζίαο (brown-out detection) ην νπνία παξαθνινπζεί ηελ ηξνθνδνζία θαη αξρηθνπνηεί νιφθιεξν ην ζχζηεκα φηαλ απηή πέζεη θάησ απφ ηα αλεθηά φξηα, πξνιακβάλνληαο έηζη ηελ αιινίσζε ησλ δεδνκέλσλ. -Κχθισκα επηηήξεζεο ιεηηνπξγίαο (watchdog timer) ην νπνίν αξρηθνπνηεί ην ζχζηεκα, αλ απηφ εκθαλίζεη ζεκάδηα δπζιεηηνπξγίαο ιφγσ θνιιήκαηνο (hang). -Σνπηθφ ηαιαλησηή γηα ηελ παξνρή παικψλ ρξνληζκνχ (clock). -Έλαλ ή πεξηζζφηεξνπο ρξνληζηέο-απαξηζκεηέο πςειήο ηαρχηεηαο (hardware timercounter) γηα ηε δεκηνπξγία θαζπζηεξήζεσλ, κέηξεζε δηάξθεηαο γεγνλφησλ, απαξίζκεζε γεγνλφησλ θαη άιισλ ιεηηνπξγηψλ αθξηβνχο ρξνληζκνχ. -Ρνιφη πξαγκαηηθνχ ρξφλνπ (Real Time Clock, RTC) ην νπνίν ηξνθνδνηείηαη απφ αλεμάξηεηε κπαηαξία θαη γη απηφ πξέπεη λα έρεη πνιχ ρακειή θαηαλάισζε ξεχκαηνο. -εηξά αλεμάξηεησλ ςεθηαθψλ εηζφδσλ θαη εμφδσλ (Parallel Input-Output, PIO). Γεληθά, φιεο νη νηθνγέλεηεο κηθξνειεγθηψλ ελζσκαηψλνπλ ηα πεξηζζφηεξα απφ ηα παξαπάλσ πεξηθεξεηαθά, κε δηαθνξνπνηήζεηο θπξίσο ζηελ χπαξμε ή κε εζσηεξηθήο κλήκεο πξνγξάκκαηνο θαη ζην είδνο ηεο. Έηζη, ππάξρνπλ: -Μηθξνειεγθηέο ρσξίο κλήκε πξνγξάκκαηνο, νη νπνίνη ραξαθηεξίδνληαη σο ROM-less. Απηνί παξέρνπλ πάληνηε κηα παξάιιειε αξηεξία (bus) δεδνκέλσλ, πάλσ ζηελ νπνία ζπλδένληαη εμσηεξηθέο κλήκεο πξνγξάκκαηνο θαη RAM. Σέηνηνη ηχπνη κηθξνειεγθηψλ πξννξίδνληαη γηα πην ηζρπξά ππνινγηζηηθά ζπζηήκαηα ειέγρνπ, κε κεγαιχηεξεο απαηηήζεηο κλήκεο. 31

33 -Μηθξνειεγθηέο κε κλήκε ROM, ε νπνία θαηαζθεπάδεηαη κε ην ινγηζκηθφ ηεο (Mask ROM) ή γξάθεηαη κφλν κηα θνξά (One Time Programmable, OTP). Παξέρνπλ ηε δπλαηφηεηα πνιχ ρακεινχ θφζηνπο, φηαλ αγνξάδνληαη ζε πνιχ κεγάιεο πνζφηεηεο. -Μηθξνειεγθηέο κε κλήκε FLASH, νη νπνίνη κπνξνχλ λα πξνγξακκαηηζηνχλ πνιιέο θνξέο. Απηή είλαη ε πην δηαδεδνκέλε θαηεγνξία. πρλά ν πξνγξακκαηηζκφο ηεο κλήκεο κπνξεί λα γίλεη αθφκε θαη πάλσ ζην θχθισκα ηεο ίδηαο ηεο ελζσκαησκέλεο (embedded) εθαξκνγήο (δπλαηφηεηα In Circuit Programming, ISP). Απηνί νη κηθξνειεγθηέο έρνπλ νπζηαζηηθά αληηθαηαζηήζεη ηνπο παιαηφηεξνπο ηχπνπο EPROM πνπ έζβελαλ κε ππεξηψδε αθηηλνβνιία (απφ ην εηδηθφ ηδακάθη). Γιαθοπέρ μικποεπεξεπγαζηή με μικποελεγκηή ηνπο ζχγρξνλνπο κηθξνεπεμεξγαζηέο γηα κε ελζσκαησκέλα ζπζηήκαηα (πρ ηνπο κηθξνεπεμεξγαζηέο ησλ πξνζσπηθψλ ππνινγηζηψλ), δίλεηαη έκθαζε ζηελ ππνινγηζηηθή ηζρχ. Ζ επειημία αλάπηπμεο δηαθνξεηηθψλ εθαξκνγψλ είλαη κεγάιε, θαζψο ε ιεηηνπξγηθφηεηα ηνπ ηειηθνχ ζπζηήκαηνο θαζνξίδεηαη απφ ηα εμσηεξηθά πεξηθεξεηαθά ηα νπνία δηαζπλδένληαη κε ηελ θεληξηθή κνλάδα (κηθξνεπεμεξγαζηή), ε νπνία δελ είλαη εμεηδηθεπκέλε. Αληίζεηα, ζηνπο κηθξνεπεμεξγαζηέο γηα ελζσκαησκέλα ζπζηήκαηα (κηθξνειεγθηέο), νη νπνίνη έρνπλ κηθξφηεξεο ή θαη κεδακηλέο δπλαηφηεηεο ζπλεξγαζίαο κε εμσηεξηθά πεξηθεξεηαθά, απηνχ ηνπ είδνπο, ε επειημία είλαη πεξηνξηζκέλε, θαζψο θαη ε ππνινγηζηηθή ηζρχο. Οη κηθξνειεγθηέο δίλνπλ έκθαζε ζην κηθξφ αξηζκφ νινθιεξσκέλσλ θπθισκάησλ πνπ απαηηείηαη γηα ηε ιεηηνπξγία κηαο ζπζθεπήο, ην ρακειφ θφζηνο θαη ηελ εμεηδίθεπζε. Αναλςηικά, ηα πλεονεκηήμαηα ηυν μικποελεγκηών -Απηνλνκία, κέζσ ηεο ελζσκάησζεο ζχλζεησλ πεξηθεξεηαθψλ ππνζπζηεκάησλ φπσο κλήκεο θαη ζχξεο επηθνηλσλίαο. Έηζη πνιινί κηθξνειεγθηέο δελ ρξεηάδνληαη θαλέλα άιιν νινθιεξσκέλν θχθισκα γηα λα ιεηηνπξγήζνπλ. -Ζ ελζσκάησζε πεξηθεξεηαθψλ ζεκαίλεη επθνιφηεξε πινπνίεζε εθαξκνγψλ ιφγσ ησλ απινχζηεξσλ δηαζπλδέζεσλ. Δπίζεο, νδεγεί ζε ρακειφηεξε θαηαλάισζε ηζρχνο, κεγηζηνπνηψληαο ηε θνξεηφηεηα θαη ειαρηζηνπνηεί ην θφζηνο ηεο ζπζθεπήο ζηελ νπνία ελζσκαηψλεηαη ν κηθξνειεγθηήο. -Υακειφ θφζηνο. -Μεγαιχηεξε αμηνπηζηία, θαη πάιη ιφγσ ησλ ιηγφηεξσλ δηαζπλδέζεσλ. -Μεησκέλεο εθπνκπέο ειεθηξνκαγλεηηθψλ παξεκβνιψλ θαη κεησκέλε επαηζζεζία ζε αληίζηνηρεο παξεκβνιέο απφ άιιεο ειεθηξηθέο θαη ειεθηξνληθέο ζπζθεπέο. Σν πιενλέθηεκα απηφ πξνθχπηεη απφ ην κηθξφηεξν αξηζκφ θαη κήθνο εμσηεξηθψλ 32

34 δηαζπλδέζεσλ θαζψο θαη ηηο ρακειφηεξεο ηαρχηεηεο ιεηηνπξγίαο. -Πεξηζζφηεξνη δηαζέζηκνη αθξνδέθηεο γηα ςεθηαθέο εηζφδνπο-εμφδνπο (γηα δεδνκέλν κέγεζνο νινθιεξσκέλνπ θπθιψκαηνο),ιφγσ ηεο κε δέζκεπζήο ηνπο γηα ηε ζχλδεζε εμσηεξηθψλ πεξηθεξεηαθψλ. -Μηθξφ κέγεζνο ζπλνιηθνχ ππνινγηζηηθνχ ζπζηήκαηνο. Ζ βαζηθή αξρηηεθηνληθή ησλ κηθξνειεγθηψλ δελ δηαθέξεη απφ απηή ησλ θνηλψλ κηθξνεπεμεξγαζηψλ, αλ θαη ζηνπο πξψηνπο απαληάηαη ζπρλά ε αξρηηεθηνληθή κλήκεο ηχπνπ Harvard, ε νπνία ρξεζηκνπνηεί δηαθνξεηηθέο αξηεξίεο ζχλδεζεο ηεο κλήκεο πξνγξάκκαηνο θαη ηεο κλήκεο δεδνκέλσλ (πρ νη ζεηξέο AVR απφ ηελ Atmel θαη PIC απφ ηελ Microchip). ηνπο θνηλνχο κηθξνεπεμεξγαζηέο ζπλεζίδεηαη ε εληαία δηάηαμε κλήκεο ηχπνπ von-neumann. Καηηγοπίερ μικποελεγκηών Λφγσ ηνπ ηζρπξφηαηνπ αληαγσληζκνχ αιιά θαη ηεο ηάζεο ελζσκάησζεο ησλ κηθξνειεγθηψλ ζε θάζε ειεθηξηθή θαη ειεθηξνληθή ζπζθεπή, ε βηνκεραλία κηθξνειεγθηψλ έρεη θαηαιήμεη ζηελ παξαγσγή αληαγσληζηηθψλ κνληέισλ καδηθήο παξαγσγήο θαζψο θαη κηθξνειεγθηψλ γηα πην εμεηδηθεπκέλεο εθαξκνγέο. Έηζη δηαθξίλνληαη νη εμήο θπξίσο θαηεγνξίεο: -Μηθξνειεγθηέο (θακηά θνξά 4-bit αιιά ζπλήζσο 8-bit) πνιχ ρακεινχ θφζηνπο, γεληθήο ρξήζεο, κε πνιχ κηθξφ αξηζκφ αθξνδεθηψλ (αθφκε θαη ιηγφηεξνπο απφ 8). ρεδηάδνληαη κε έκθαζε ζηε ρακειή θαηαλάισζε ηζρχνο θαη ηελ απηάξθεηα, ψζηε λα ρξεηάδνληαη ειάρηζηα ή θαη θαζφινπ εμσηεξηθά εμαξηήκαηα θαη λα κε κπνξεί λα αληηγξαθεί εχθνια ην εζσηεξηθφ ινγηζκηθφ ηνπο. Απνπζηάδεη ε δπλαηφηεηα επέθηαζεο ηεο κλήκεο ηνπο. Μεξηθά κνληέια είλαη επξέσο γλσζηά ζηνπο εξαζηηέρλεο ειεθηξνληθνχο, φπσο πρ νη πεξηζζφηεξνη κηθξνειεγθηέο ησλ ζεηξψλ PIC (Microchip), AVR (Atmel) θαη 8051 (Intel, Atmel, Dallas θα). -Μηθξνειεγθηέο (ζπλήζσο 8-bit αιιά θαη 16 ή 32-bit) ρακεινχ θφζηνπο, γεληθήο ρξήζεο, κε κέηξην έσο ζρεηηθά κεγάιν αξηζκφ αθξνδεθηψλ. 3ηαζέηνπλ κεγάιν αξηζκφ θνηλψλ πεξηθεξεηαθψλ, φπσο ζχξεο UART, I2C, SPI ή CAN, κεηαηξνπείο αλαινγηθνχ ζε ςεθηαθφ θαη ςεθηαθνχ ζε αλαινγηθφ. ηνπο θαηαζθεπαζηέο ηεο Άπσ Αλαηνιήο (Ηαπσλία, Κνξέα), ζπλεζίδεηαη ε ελζσκάησζε ειεγθηψλ νζφλεο πγξψλ θξπζηάιισλ θαη πιεθηξνινγίνπ. Μεξηθέο θνξέο παξέρνπλ δπλαηφηεηα εμσηεξηθήο επέθηαζεο ηε κλήκεο ηνπο. -Μηθξνειεγθηέο (θπξίσο 32-bit) κέζνπ θφζηνπο, γεληθήο ρξήζεο, κε κεγάιν αξηζκφ αθξνδεθηψλ. Υαξαθηεξίδνληαη απφ έκθαζε ζηελ ηαρχηεηα εθηέιεζεο εληνιψλ, πςειή απηάξθεηα πεξηθεξεηαθψλ θαη κεγάιεο δπλαηφηεηεο εζσηεξηθήο ή εμσηεξηθήο κλήκεο πξνγξάκκαηνο (FLASH) θαη RAM. ην ρψξν απηφ έρνπλ ηζρπξή παξνπζία νη αξρηηεθηνληθέο κε πςειή θνξεηφηεηα ινγηζκηθνχ (portability) απφ ηνλ έλα ζηνλ άιιν θαηαζθεπαζηή. Π.ρ. κεηαμχ ησλ κηθξνειεγθηψλ ηχπνπ ARM ή MIPS, ην ζχλνιν ησλ βαζηθψλ εληνιψλ πνπ αλαγλσξίδεη ε ALU είλαη αθξηβψο ην ίδην, κεηψλνληαο έηζη ηηο κεγάιεο αιιαγέο ζην ινγηζκηθφ, φηαλ ζην κέιινλ ν πειάηεο πηνζεηήζεη έλα κηθξνειεγθηή 33

35 άιινπ θαηαζθεπαζηή (αξθεί, θπζηθά, λα ππνζηεξίδεη θη απηφο ην ζχλνιν εληνιψλ ARM ή MIPS, αληίζηνηρα). -Μηθξνειεγθηέο εμεηδηθεπκέλσλ εθαξκνγψλ, νη νπνίνη ελζσκαηψλνπλ ζπλήζσο θάπνην εμεηδηθεπκέλν πξσηφθνιιν επηθνηλσλίαο ην νπνίν πινπνηείηαη πάληνηε ζε hardware. Σέηνηνη κηθξνειεγθηέο ρξεζηκνπνηνχληαη ζε ηειεπηθνηλσληαθέο ζπζθεπέο φπσο Modem. Ζ κεγάιε κεξίδα πσιήζεσλ ησλ κηθξνειεγθηψλ εμαθνινπζεί λα αθνξά απηνχο ησλ 8-bit, θαζψο είλαη ε θαηεγνξία κε ην ρακειφηεξν θφζηνο θαη ην κηθξφηεξν κέγεζνο ινγηζκηθνχ γηα ην ίδην απνηέιεζκα, ηδίσο επεηδή νη ζχγρξνλεο νηθνγέλεηεο νθηάκπηησλ κηθξνειεγθηψλ έρνπλ πνιχ βειηησκέλεο επηδφζεηο ζε ζρέζε κε ην παξειζφλ. Μεπικοί κοινοί Μικποελεγκηέρ: Intel Atmel Atmega 16 PIC ARM 34

36 ATMEL AVR Έλα ραξαθηεξηζηηθφ παξάδεηγκα ζχγρξνλσλ κηθξνειεγθηψλ είλαη εθείλνη ηεο νηθνγέλεηαο AVR ηεο εηαηξείαο ATMEL, νη νπνίνη θαη ρξεζηκνπνηνχληαη ζηελ θαηαζθεπή καο. Οη κηθξνειεγθηέο απηνί πξνζθέξνληαη κε έλα πιήζνο ελαιιαθηηθνχ αξηζκνχ αθξνδεθηψλ, μεθηλψληαο απφ κηθξά θαη θηελά νινθιεξσκέλα ησλ 8 αθξνδεθηψλ γηα εθαξκνγέο πνιχ ρακεινχ θφζηνπο κε πεξηνξηζκέλεο απαηηήζεηο ζε πιήζνο πξνγξακκαηηδφκελσλ αθξνδεθηψλ γεληθνχ ζθνπνχ. Οη πην εμειηγκέλνη κηθξνειεγθηέο ηεο νηθνγέλεηαο δηαζέηνπλ πεξηζζφηεξνπο απφ 60 πξνγξακκαηηδφκελνπο αθξνδέθηεο γεληθνχ ζθνπνχ. Δπίζεο πνιιά κέιε ηεο ζεηξάο δηαηίζεληαη ζε ηξεηο παξαιιαγέο: ηνπο απινχο κηθξνειεγθηέο πνπ ιεηηνπξγνχλ ζηα 5V, ηνπο ρακειήο θαηαλάισζεο ζηα 2.7V, (θαηάιεμε L) θαη ηνπο πνιχ ρακεινχο ζε θαηαλάισζε ζηα 1.8V (θαηάιεμε V). πλήζσο νη αθξνδέθηεο γεληθνχ ζθνπνχ έρνπλ πνιππιεγκέλεο πεξηζζφηεξεο απφ κία ιεηηνπξγίεο, φπσο γηα παξάδεηγκα είζνδνη κε ηθαλφηεηα λα πξνθαινχλ δηαθνπή (interrupt) ζηνλ εζσηεξηθφ επεμεξγαζηή, είζνδνη αλαινγηθψλ ζπγθξηηψλ ή κεηαηξνπέσλ αλαινγηθνχ ζε ςεθηαθφ (ADC), είζνδνη θεληξηθνχ u961 ξνινγηνχ (oscillator) ή αζχγρξνλεο νδήγεζεο κεηξεηψλ (counters), αθξνδέθηεο γηα ζχλδεζε κε δηάθνξεο δηεπαθέο φπσο USART, SPI θ.α. ηα πην εμειηγκέλα κέιε ηεο νηθνγέλεηαο δηαηίζεληαη ελζσκαησκέλα πεξηθεξεηαθά αθφκα θαη γηα ηελ νδήγεζε LCD νζφλεο ή ηε ζχλδεζε κε USB interface. ην εζσηεξηθφ ελφο κηθξνειεγθηή φπσο ν AVR ππάξρεη έλαο αξηζκφο απφ δηαθνξεηηθνχο ηχπνπο κλήκεο, φπσο Flash γηα ηελ εγγξαθή ηνπ ινγηζκηθνχ ζπζηήκαηνο (firmware), EEPROM γηα ηελ απνζήθεπζε δηαθφξσλ παξακέηξσλ, θαζψο θαη θάπνηνο αξηζκφο ζέζεσλ κλήκεο Ram γηα ηηο κεηαβιεηέο ηνπ ινγηζκηθνχ. Γηα ην ιφγν απηφ νη AVR δελ βγάδνπλ ζε αθξνδέθηεο ηελ εζσηεξηθή αξηεξία δηεπζχλζεσλ ή δεδνκέλσλ παξά κφλν αθξνδέθηεο γεληθνχ ζθνπνχ. Με φια ηα παξαπάλσ πεξηθεξεηαθά είλαη θαλεξφ φηη ην πιήζνο ησλ εμσηεξηθψλ ζηνηρείσλ πνπ απαηηνχληαη γηα ηε δεκηνπξγία ελφο ζπζηήκαηνο κε κηθξνειεγθηή AVR είλαη ειάρηζην. To βαζηθφ κεηνλέθηεκα κηαο ηέηνηαο αξρηηεθηνληθήο κηθξνειεγθηή είλαη ε δπζθνιία επεθηαζηκφηεηαο. Π.ρ, αλ νη απαηηήζεηο ζε κλήκε RAM είλαη κεγάιεο, ν κηθξνειεγθηήο δελ είλαη εχθνιν λα ζπλδεζεί κε εμσηεξηθή κλήκε, κηα θαη δελ έρεη αξηεξία δηεπζχλζεσλ θαη δεδνκέλσλ. Γηα λα γίλεη απηφ ζα πξέπεη λα πινπνηεζνχλ ηέηνηεο αξηεξίεο κε ηε ρξήζε αθξνδεθηψλ γεληθνχ ζθνπνχ νη νπνίεο σζηφζν ζα ήηαλ αδχλαην λα επηηχρνπλ γξήγνξνπο ρξφλνπο πξνζπέιαζεο ηεο κλήκεο. Δπίζεο ε ζπρλφηεηα ξνινγηνχ ζηελ νπνία ιεηηνπξγνχλ ηέηνηνη κηθξνειεγθηέο δελ μεπεξλά ηα 20 MHz ζηα πην εμειηγκέλα κνληέια κηαο ζεηξάο φπσο νη AVR mega. 35

37 Δζυηεπικοί Καηασυπηηέρ Οη AVRs έρνπλ 32 single-byte θαηαρσξεηέο θαη έρνπλ ηαμηλνκεζεί σο 8-bit RISC. ηηο πεξηζζφηεξεο παξαιιαγέο ηεο αξρηηεθηνληθήο AVR, ε νκάδα εξγαζίαο θαηαρσξεηψλ ραξηνγξαθνχληαη ζε 32 δηεπζχλζεηο κλήκεο ( F 16), αθνινπζνχκελε απφ ηνπο 64 I / O θαηαρσξεηέο ( F 16). H πξαγκαηηθή SRAM αξρίδεη κεηά απφ ην ηκήκα θαηαρσξεηψλ (δηεχζπλζε ). εκεηψζηε φηη ν ρψξνο γηα θαηαρσξεηέο I / O κπνξεί λα είλαη κεγαιχηεξνο γηα πην εθηεηακέλεο ζπζθεπέο. Αθφκε θαη αλ ππάξρνπλ μερσξηζηά ζπζηήκαηα δηεπζπλζηνδφηεζεο θαη βειηηζηνπνηεκέλα opcodes γηα ην αξρείν θαηαρσξεηψλ (Register File) θαη γηα ηελ πξφζβαζε ησλ θαηαρσξεηψλ I / O, φια κπνξνχλ λα δηεπζπλζηνδνηεζνχλ θαη λα ρεηξηζηνχλ ζαλ λα ήηαλ ζηελ SRAM. επηηξέπεη επίζεο ζηελ EEPROM λα αληηζηνηρίδεηαη κε ηνλ ρψξν δηεπζχλζεσλ δεδνκέλσλ (data address space). Σέινο λα αλαθέξνπκε νηη ν αξηζκφο εγγξαθψλ ηεο EEPROM δελ είλαη απεξηφξηζηνο. Ζ Atmel ζηα datasheets ησλ κηθξνειεγθηψλ ηεο δηεπθξηλίδεη πσο έρνπλ γχξσ ζηνπο θχθινπο εγγξαθήο. 36

38 JTAG Σν JTAG είλαη έλα πξφηππν ηεο IEEE (1149.1) ην νπνίν αλαπηχρζεθε ζηα ηέιε ηεο δεθαεηίαο ηνπ 1980, γηα λα βνεζήζεη ζηελ επίιπζε θαηαζθεπαζηηθψλ πξνβιεκάησλ ζε πιαθέηεο ειεθηξνληθψλ ζηνηρείσλ. ήκεξα ρξεζηκνπνηείηαη θπξίσο γηα ηελ απνζθαικάησζε νινθιεξσκέλσλ θπθισκάησλ (IC) ή σο ζχξα γηα Probe ζε νινθιεξσκέλα. Δπηπιένλ ρξεζηκνπνηείηαη θαη γηα πξνγξακκαηηζκφ OTPROM (Οne Time Programmable ROM) πνπ θέξνπλ ηα chip, γηα πξνγξακκαηηζκφ αζθαιεηψλ αιιά θαη bit θιεηδψκαηνο. Σα νινθιεξσκέλα (IC) πνπ έρνπλ θαηαζθεπαζηεί γηα λα ππνζηεξίδνπλ ην πξσηφθνιιν ηεο ΗΔΔE θέξνπλ εζσηεξηθά έλαλ ειεγθηή (controller) πνπ νλνκάδεηαη TAP. Ο ειεγθηήο TAP ειέγρεηαη απφ ηα ζήκαηα TCK θαη TMS. Πεπιθεπειακή άπυζη (Boundary Scan): Σν JTAG Boundary Scan std. πξνζθέξεη ηε δπλαηφηεηα ειέγρνπ νξζήο ιεηηνπξγίαο ελφο νινθιεξσκέλνπ θπθιψκαηνο. Γηα λα γίλεη απηφ πξέπεη ζην νινθιεξσκέλν λα ππάξρεη κηα ζχξα πξφζβαζεο ειέγρνπ JTAG, ε νπνία απνηειείηαη απφ 4 ή 5 αθξνδέθηεο. Έρεη σο πξσηφθνιιν 2 ηξφπνπο ιεηηνπξγίαο. Καηά ηνλ πξψην ηξφπν ειέγρεηαη ε νξζή ιεηηνπξγία εζσηεξηθά ελφο νινθιεξσκέλνπ ελψ θαηά ηνλ δεχηεξν ηξφπν ειέγρνληαη νη δηαζπλδέζεηο κεηαμχ 2 ή πεξηζζφηεξσλ νινθιεξσκέλσλ. Παξάδεηγκα Boundary Scan ηνπ JTAG Έζησ φηη έρνπκε ζε κηα PCΒ δχν νινθιεξσκέλα. Μηα CPU θαη έλα FPGA chip. ήκεξα ηα νινθιεξσκέλα θπθιψκαηα (ICs) έρνπλ κεγάιν πιήζνο αθξνδεθηψλ. Δηδηθά δε ππάξρνπλ θάπνηα κεγάια ICs ζε ζπζθεπαζία BGA (Ball Grid Array) κπνξεί λα έρνπλ θαη κεξηθέο εθαηνληάδεο αθξνδέθηεο. 37

39 Καη θπζηθά απηά ζπλδένληαη κεηαμχ ηνπο κέζσ ησλ δηαχισλ ησλ PCB. ε απηφ ην παξάδεηγκα ζα ζαο δείμνπκε ηελ δηαζχλδεζε 4 αθξνδεθηψλ, ην νπνίν θπζηθά ηζρχεη θαη γηα κεγαιχηεξν πιήζνο. Σψξα έζησ φηη θαηαζθεπάδνπκε κεξηθέο ρηιηάδεο πιαθέηεο φπσο απηή πνπ είδακε ζηελ παξαπάλσ εηθφλα θαη νη νπνίεο έρνπλ κεξηθέο ρηιηάδεο ζπλδέζεηο. ίγνπξα θάπνηεο απφ απηέο ζα έρνπλ θάπνηα πξνβιήκαηα θαηά ηελ θαηαζθεπή. Πψο ινηπφλ δνθηκάδνπκε ηελ νξζή ιεηηνπξγία φισλ απηψλ ησλ πιαθεηψλ (φηη δειαδή φιεο νη ζπλδέζεηο έρνπλ επηηεπρζεί νξζά); αθψο θαη δελ κπνξνχκε λα θαηαιάβνπκε κε ην κάηη αλ έρνπλ γίλεη φιεο νη ζπλδέζεηο ζσζηά. Έηζη δεκηνπξγήζεθε ην JTAG. Σν JTAG φηαλ ελεξγνπνηεζεί έρεη ηελ δπλαηφηεηα λα πάξεη ηνλ πιήξε έιεγρν ησλ αθξνδεθηψλ φισλ ησλ νινθιεξσκέλσλ. ηελ παξαπάλσ εηθφλα πνπ βιέπνπκε ζα ζέζεη ηνπο αθξνδέθηεο ηεο CPU σο Δμφδνπο ελψ ηνπο αθξνδέθηεο ηνπ FPGA σο Δηζφδνπο. Έηζη ζηέιλνληαο δεδνκέλα πξνο ηνπο αθξνδέθηεο ηεο CPU θαη δηαβάδνληαο ηηο ηηκέο απφ ηνπο αθξνδέθηεο ηνπ FPGA, αλαγλσξίδεη αλ φιεο νη ζπλδέζεηο έρνπλ γίλεη νξζά. Απηή ε δηαδηθαζία βάζεη ηνπ JTAG ειέγρεη πιήξσο αθφκα θαη ηηο ζπλδέζεηο ηεο PCB, ηηο νπέο γηα βξαρπθπθιψκαηα θηι. θαηεπζείαλ κέζσ ησλ νινθιεξσκέλσλ. Απηφο ν έιεγρνο νλνκάδεηαη φπσο πξνείπακε Πεξηθεξεηαθή άξσζε. 38

40 To JTAG απνηειείηαη απφ 4 ινγηθά ζήκαηα ηα νπνία νλνκάδνληαη TDI, TDO, TMS θαη TCK. Απφ πιεπξάο ηνπ PC απηά είλαη 3 Έμνδνη πξνο ην θχθισκα θαη 1 Δίζνδνο. Απηά ηα 4 ζήκαηα ζα δηνρεηεπηνχλ ζηα νινθιεξσκέλα κε ζπγθεθξηκέλν ηξφπν. Πξψηα ηα ΣMS θαη TCK ζπλδένληαη παξάιιεια ζε φια ηα νινθιεξσκέλα πνπ ππνζηεξίδνπλ JTAG. 39

41 Ακέζσο κεηά ζπλδένληαη ηα TDI θαη ην TDO θαηά ηέηνην ηξφπν ψζηε λα δεκηνπξγήζνπλ αιπζίδα. Απηφ νλνκάδεηαη ζηελ νξνινγία ηνπ JTAG σο "JTAGchain". Έηζη φπσο είδακε θάζε ζπκβαηφ νινθιεξσκέλν κε JTAG, έρεη 4 αθξνδέθηεο γηα ηελ επηθνηλσλία (3 Δηζφδνπο θαη 1 Έμνδν). Δπηπιένλ γηα πξναηξεηηθή ρξήζε ππάξρεη πνιιέο θνξέο θαη έλαο πέκπηνο αθξνδέθηεο ν TRST, πνπ ρξεζηκνπνηείηαη γηα ην reset ηνπ JTAG. Απηνί νη αθξνδέθηεο είλαη αθνζησκέλνη κφλν γηα ρξήζε ζε JTAG θαη γηα θακία άιιε ρξήζε. 40

42 ΚΑΣΑΥΩΡΗΣΔ 1) EICRA External Interrupt Control Register A Ο EICRA ΠΔΡΗΛΑΜΒΑΝΔΗ ΣΑ BITS ΔΛΔΓΥΟΤ ΓΗΑ INTERUPT SENCE CONTROL. ΔΠΔΗΓΖ ΘΔΛΟΤΜΔ ΝΑ ΓΖΜΗΟΤΡΓΔΗΣΑΗ ΜΗΑ ΑΗΣΖΖ ΓΗΑ ΓΗΑΚΟΠΖ Δ ΚΑΘΔ ΑΝΟΓΟ ΣΟΤ ΠΑΛΜΟΤ (ΚΑΘΔ ΠΔΡΗΟΓΟ) ΘΑ ΠΡΔΠΔΗ ΣΟ ISC01 (BIT 1) ΚΑΗ ISC00 (BIT 0 ) ΝΑΗ ΔΗΝΑΗ ΛΟΓΗΚΟ 1 ΚΑΗ ΟΛΑ TA ΤΠΟΛΟΗΠΑ ΒΗΣ ΝΑ ΔΗΝΑΗ 0. 2) EIMSK External Interrupt Mask Register ΣΟΝ EIMSK ΜΑ ΔΝΓΗΑΦΔΡΔΗ ΣΟ ΒΗΣ 6 - PCIE0 ΟΠΟΤ ΑΝ ΓΗΝΔΗ 1, ΟΠΩ ΚΑΗ TO ΒΗΣ TOY SREG ΓΗΝΔΗ 1 ΣΟΣΔ Ζ ΛΔΗΣΟΤΡΓΗΑ PIN CHANGE INTERRUPT ΔΝΔΡΓΟΠΟΗΔΗΣΑΗ. ΟΠΟΣΔ ΑΝ ΑΛΛΑΞΟΤΜΔ ΣΖΝ ΚΑΣΑΣΑΖ ΣΟΤ PCINT6 ΘΑ ΠΡΟΚΑΛΔΔΗ ΜΗΑ ΓΗΑΚΟΠΖ. ΔΠΗΖ ΟΣΑΝ Ο INT0 KAI O SREG ΓΗΝΟΤΝ 1 ΣΟΣΔ Ζ ΛΔΗΣΟΤΡΓΗΑ EXTERNAL PIN INTERRUPT ΔΝΔΡΓΟΠΟΗΔΗΣΑΗ. Ζ ΓΗΑΚΟΠΖ SENCE CONTROL REGISTER 0 ME TA PIN 1 KAI 0 (ISC01 and ISC00) ΣΟΝ ΚΑΣΑΥΩΡΖΣΖ EICRA ΚΑΘΟΡΗΕΔΗ ΚΑΣΑ ΣΟ ΠΟΟ Ζ ΔΞΩΣΔΡΗΚΖ ΓΗΑΚΟΠΖ ΔΝΔΡΓΟΠΟΗΔΗΣΑΗ ΣΖΝ ΑΝΟΓΟ ΚΑΘΔ ΠΔΡΗΟΓΟΤ ΣΟΤ PIN INT0. 3) EIFR External Interrupt Flag Register Ο ΚΑΣΑΥΩΡΖΣΖ EIFR ΥΡΖΗΜΟΠΟΗΔΗΣΑΗ ΓΗΑ ΣΟΝ ΔΛΔΓΥΟ ΣΖ ΠΖΓΖ ΠΡΟΔΛΔΤΖ ΜΗΑ ΓΗΑΚΟΠΖ. 41

43 ΔΓΩ ΥΡΖΗΜΟΠΟΗΟΤΜΑΗ ΣΟ BIT 6 PCIF0 ΓΗΑ PINS PCIE 0 ΜΔΥΡΗ 7. ΟΠΟΣΔ ΟΣΑΝ ΜΗΑ ΟΠΟΗΑΓΖΠΟΣΔ ΑΛΛΑΓΖ ΣΟ PIN PCIE6 ΘΔΣΔΗ ΜΗΑ ΓΗΑΚΟΠΖ, ΚΑΗ ΣΟ PCIF0 ΓΗΝΔΣΑΗ 1. TO PIN PCIF1 ΓΔΝ ΥΡΔΗΑΕΔΣΑΗ ΓΗΑΣΗ ΜΗΛΑΔΗ ΓΗΑ PINS ΑΠΟ 8 ΜΔΥΡΗ 15 ΣΑ ΟΠΟΗΑ ΓΔΝ ΣΑ ΥΡΔΗΑΕΟΜΑΣΔ. ΔΠΗΖ ΟΠΟΗΑΓΖΠΟΣΔ ΑΛΛΑΓΖ ΣΟΤ PIN INT0, ΘΔΣΔΗ ΜΗΑ ΓΗΑΚΟΠΖ, ΚΑΗ ΣΟ PCIF0 ΓΗΝΔΣΑΗ 1. ΣΟ FLAG ΚΑΘΑΡΗΕΔΣΑΗ ΟΣΑΝ Ζ INTERRUPT ΡΟΤΣΗΝΑ ΔΚΣΔΛΔΗΣΑΗ.Ζ ΑΛΛΗΩ ΓΡΑΦΟΝΣΑ ΛΟΓΗΚΟ 1 Δ ΑΤΣΟ. 4) PCMSK1 Pin Change Mask Register 1 ΓΔΝ ΣΟΝ ΥΡΖΗΜΟΠΟΗΟΤΜΔ ΓΗΑΣΗ ΜΗΛΑΔΗ ΓΗΑ PINS PCINT 8 ΜΔΥΡΗ 15 ΣΑ ΟΠΟΗΑ ΓΔΝ ΣΑ ΥΡΔΗΑΕΟΜΑΣΔ. 5) PCMSK0 Pin Change Mask Register 0 Ο ΚΑΣΑΥΩΡΖΣΖ ΑΤΣΟ ΔΛΔΓΥΔΗ ΠΟΗΑ PINS ΤΜΒΑΛΛΟΤΝ ΣΖΝ ΛΔΗΣΟΤΡΓΗΑ PIN CHANGE INTERRUPT. ΑΝ ΣΟ PCINT6 ΟΡΗΣΔΗ ΣΟΣΔ ΚΑΗ ΣΟ BIT PCIE0 TOY KATAXΩΡΖΣΖ EIMSK ΟΡΗΕΔΣΑΗ, ΣΟΣΔ Ζ ΛΔΗΣΟΤΡΓΗΑ PIN CHANGE INTERRUPT ΔΝΔΡΓΟΠΟΗΔΗΣΑΗ ΣΟ ΑΝΣΗΣΟΗΥΟ Η/Ο PIN. AN TO PCINT6 ΟΜΩ "ΚΑΘΑΡΗΣΔΗ" ΣΟΣΔ Ζ ΛΔΗΣΟΤΡΓΗΑ PIN CHANGE INTERRUPT ΑΠΔΝΔΡΓΟΠΟΗΔΗΣΑΗ. 42

44 σημαηικά & Πλακέηα σημαηικό 1 σημαηικό 2 43

45 44

46 Τλικά Καηαζκεςήρ Πιαθέηα θαηαζθεπψλ VEROBOARD Πιαθέηα Καηαζθεπήο Avr Bytterfly Microcontroller ΑtMega169 Γίνδνο (4001) Ζ δίνδνο απηή ρξεζηκνπνηείηαη γηα ηελ πξνζηαζία ησλ ηξαλδίζηνξ Darlington, απφ ηηο αηρκέο ηάζεσλ πνπ εκθαλίδνληαη ζηα πελία ηνπ θηλεηήξα. 45

47 πλδεηήξαο (Connector) Γηα ηελ ζχλδεζε ηνπ ζπρλφκεηξνπ κε ην ππφινηπν θχθισκα ρξεζηκνπνηείηαη ζπλδεηήξαο πέληε αθξνδεθηψλ. Flat Cable Γηα ηε ζχλδεζε ηνπ Avr Butterfly κε ην Avr Dragon ρξεζηκνπνηήζεθε θαιψδην <<FLAT CAMBLE>> κε ζπλδεηήξεο (Connector IDC 2x5) δέθα αθξνδεθηψλ. Κεξακηθφο ππθλσηήο ηνπο θεξακηθνχο ππθλσηέο ην δηειεθηξηθφ είλαη θεξακηθφ πιηθφ, φπσο κίγκαηα ππξηηηνχρνπλ καγλεζίνπ, αινπκίλαο, νμεηδίνπ ηνπ δηξθνλίνπ, θηι.σν πιηθφ κίγκα γηα ηελ ζηαζεξνπνίεζή ηνπ ςήλεηαη ζε πςειέο ζεξκνθξαζίεο θαη νη νπιηζκνί ηνπ ππθλσηή κπαίλνπλ ζην θεξακηθφ πιηθφ κε επηκεηάιισζε. Απνζηάηεο Υξεζηκνπνηνχληαη ζαλ πνδαξάθηα γηα ηελ ζηήξημε ηεο πιαθέηαο κε ην AVR. 46

48 ηαζεξνπνηεηήο Lm 317 ηαθεποποίηζη με LM 317. Σν LM 317 είλαη έλαο νινθιεξσκέλνο ζηαζεξνπνηεηήο κε ηξία άθξα (είζνδν-γε-έμνδν) θαη ξπζκηδφκελε ηάζε. Οη νινθιεξσκέλνη ξπζκηδφκελνη ζηαζεξνπνηεηέο 3 αθξνδεθηψλ, ηεο ζεηξάο LM317 (ζεηηθφο),έρνπλ ηελ δπλαηφηεηα λα δίλνπλ ζηελ έμνδν ηνπο, ηάζεηο απαιιαγκέλεο απφ δηαθπκάλζεηο, απφ 1,25V έσο 37V θαη ξεχκα 1,5Α. Αληηζηάζεηο Αληηζηάζεηο ζε δηάθνξα κεγέζε (4.7θσ, 120σ, θ.α) Οινθιεξσκέλν SCL 4069U 47

49 Μπνπηφλ Μηθξνδηαθφπηεο κπνπηφλ, γηα άκεζε ηνπνζέηεζε ζε πιαθέηα. Θειηθφ βχζκα γηα Μ/ Γηα ηνπνζέηεζε αξζεληθνχ βχζκαηνο Μ/. Καιψδηα Καιψδηα πνπ δελ ιηψλνπλ θαηά ηελ δηάξθεηα ζπγθφιεζεο ζε πιαθέηα (Veroboard). 48