Что такое avr studio 4
ИНТЕГРИРОВАННАЯ ОТЛАДОЧНАЯ СРЕДА AVR STUDIO 4
Широкое применение микроконтроллеров в мире способствовало появлению на рынке программных продуктов сопровождения разработки приложений от различных фирм-производителей. На смену отдельным программам (ассемблерам, компиляторам, отладчикам и др.) пришли интегрированные системы разработки приложений (IDE – Integrated Development Environment), разработанные под Windows, с удобным пользовательским интерфейсом, множеством функций, начиная от редактирования программ и заканчивая программированием микроконтроллеров.
AVR Studio – это интегрированная отладочная среда разработки приложений для 8-разрядных RISC – микроконтроллеров семейств AVR (Tiny, Classic, Mega). Версия AVR Studio 4 объединяет средства управления проектами, текстовый редактор. Ассемблер и отладчик программ на языках Си и Ассемблер. Таким образом, AVR Studio 4 поддерживает проектировщика на стадиях разработки, отладки и верификации программного обеспечения. Кроме того, AVR Studio 4 поддерживает аппаратную платформу STK500, которая позволяет программировать все устройства AVR, и внутрисхемные эмуляторы ICE40, ICE50, ICE200, JTAG ICE. AVR Studio 4 распространяется бесплатно, последняя версия 4.12
доступна на сайтах фирмы Atmel: http:;;www.atmel.com и http:;;www.atmel.ru.
AVR Studio 4 состоит из нескольких панелей и модулей, каждый из которых выполняет часть общей задачи. Внешний вид программы в режиме редактора показан на рис. 1.14.
Рис. 1.14. Графический интерфейс AVR Studio 4
Создание программ в среде AVR Studio 4 происходит в виде проектов, каждый из которых имеет файл, сохраняющий информацию о проекте и входящих в него файлах, установки Ассемблера, пользовательские настройки и т. д.
Редактор служит для написания программного кода, он полнофункционален, имеет подсветку синтаксиса, которая может быть изменена и дополнена пользователем. Окно редактора также используется при отладке, при этом точки возможного программного останова могут быть размещены на левой границе поля.
В панели вывода Output отображается текущая и служебная информация среды разработки. Щелкнув по ярлыку, можно выбрать то или иное окно:
• Build. Окно сообщений о процессе и результатах компиляции;трансляции.
• Messages. AVR Studio 4 составляют множество объектов, инкапсулированных по технологии Microsoft DCOM. Некоторые из них не имеют графического интерфейса. Messages – это общее окно предоставления сообщений пользователю от всех модулей приложения. Сообщения кодируются цветом. Большинство составляют простые сообщения без значимого приоритета. Они не выделяются цветом. Предупреждения о потенциальных проблемах
выделяются желтым цветом, ошибки – красным. Для всех сообщений может быть записано время прихода (опция timestamp контекстного меню). Имеется функция фильтра, позволяющая включать;выключать сообщения разных видов.
• Find in Files. AVR Studio 4 имеет функцию встроенного поиска в файлах. В окне отображается информация о результатах поиска.
• Breakpoints. Список активных точек возможного прерывания программы во всех модулях программы пользователя. Точки могут быть включены, выключены и удалены в этом окне.
Панель рабочего пространства Workspace предназначена для помощи при отладке написанного кода и имеет три вкладки:
• Project. Окно со списком файлов, составляющих проект. Если для
отладки был открыт объектный файл, то окно покажет имя загруженного файла, а также исходные файлы, с которыми связан данный.
• I;O. Окно ввода;вывода содержит несколько секций (рис. 1.15):
Регистры. Микроконтроллеры AVR имеют 32 регистра общего назначения (РОН), разбитые на две равные группы 0-15 и 16-31, которые могут свободно использоваться программистом и обновляться во время прерывания процесса симуляции. Если состояние регистра изменилось относительно последнего прерывания, он выделяется цветом (по умолчанию красным).
Процессор. В секцию входят регистры Program CouniQx (про- граммый счетчик), Stack Pointer (указатель стека). Cycle Counter (счетчик циклов). Stop Watch (системные часы) и др. Содержимое регистров процессора также обновляется при прерывании симуляции.
Регистры ввода;вывода I;O, Микроконтроллеры AVR различают по количеству и составу встроенных периферийных устройств. Все периферийные устройства имеют 8- или 16-раз- рядные регистры, образующие группу регистров ввода;вывода, которые доступны для чтения и записи. В окне I;O отображаются логически сгруппированные управляющие регистры и регистры данных периферийных устройств, что позволяет осуществить полный контроль периферийного устройства в процессе отладки. Список устройств, отображаемых в одноименной секции Ю, соответствует модели выбранного микроконтроллера и изменяется при переходе от одной модели к другой.
• Info. Окно содержит:
– список всех прерываний микроконтроллера с соответствующими адресами (векторы прерываний);
– список типов корпусов, в которых выпускается микроконтроллер, с указанием номеров и наименований выводов;
– список регистров ввода;вывода с их адресами.
Для контроля работы программы в процессе отладки можно открыть ряд окон в меню View:
– окно Watch используется для вывода значений переменных при отладке программ, необходимо мышью «перетащить» переменную из окна программы в данное окно. Если это массив или иная стрз^турная переменная, то рядом появится символ +, раскрывающийся при щелчке;
– окно памяти Memory может представлять содержимое различных видов памяти микроконтроллера: памяти данных (Data), энергонезависимой памяти (Еергот), регистров ввода;вывода (I;O), памяти программы (Program), регистров общего назначения (Register). При отладке программы можно открыть три окна памяти;
– окно Register служит для отображения содержимого всех регистров регистрового файла.
Начало работы с AVR Studio 4 (урок 1)
Для работы с AVR Studio 4 необходимо само собой её установить. Если она уже установлена, то можете пропустить этот шаг.
Установка:
создаешь каталог c:/avr/ – тут будут лежать рабочие программы.
создаешь каталог например c:/works/ – тут будут лежать твои работы.
надо что бы были короткие пути, что бы не было проблем с ними.
Дальше, качаешь и устанавливаешь в каталог c:/avr/
WinVR
AVRStudio4_SP3
Есть вообще AVRStudio5 но и AVRStudio4 пока вполне хватает.
Дальше запускаешь AVRStudio4 и создаешь проект.
Тут думаю разберешься.
AVR-GCC для того, что бы писать на Си
Atmel Avr Assembler соответственно для ассемблера.
Начинать разбираться с МК лучше с нуля. А это значит с Ассемблера, значит создаешь тот, который Atmel AVR Assembler. 
Потом выбирай микроконтроллер Atmega8. 
когда создастся проект, будет большой, белый, чистый лист. тут будет код.
немного про содержимое этого листа
“комментарии” – это текст, пропускаемый компилятором, при компиляции.
перед началом комментария должен стоять спец символ, пользуюсь символом ; “точка с запятой”, есть еще “дабл сшеш” (//),
вот примеры комментариев
команды записываются в каждой строчке. т.е. одна команда – одна строчка.
допустим есть команды с двумя “параметрами”, с одним, или без ничего
С этим все ясно. дальше сложнее. Каждая команда, имеет размер 1, 2 или 3 байта.
Видите связь размера команды с параметрами?
У каждого микроконтроллера свой ассемблер, хотя мнимоника у них похожа, т.е. команда MOV у мк одной серии будет выглядеть в машинном коде допустим 0x12 а у другого 0x55.
что бы при компиляции, скомпилировалось в нужном нам коде мы должны сказать компилятору, для какого мк у нас пишется программа.
это вообще выбирается при создании проекта.
По этому мы выбрали микроконтроллер Atmega8.
Но и тут не все. для облегчения нашей жизни, в AVRStudio4 есть набор констант, которые именуются вроде как “Макроассемблер”.
Для тог, что бы их подгрузить нужно в начале кода вставить строчку
в самом начале кода, ставится таблица прерываний. Что это такое и как это работает, объясню в другой заметке. Но а пока, будем писать её так:
После этого идет уже сам код
Но тут есть одна (точнее не одна, а много) особенностей.
Для удобства написания кода, для его понятности и для облегчения относительных переходов, нам подарили маркеры, как они выглядят? “RESET:” и “MAIN:” это маркеры, в их именах могут содержаться почти любые символы латинского алфавита и цифры. Маркеры не могут иметь имена функций и команд, допустим “NOP”.
Как к ним переходит? Допустим командой RJMP.
Так же, из Маркеров, можно сделать подпрограмму(процедуру), по завершению которой, мы вернемся туда, от куда её вызывали. Для вызова её, используем команду “RCALL (подпрограмма)”, а что бы вернуться из Подпрограммы(процедуры), нужно закончить её командой “RET”. У нас должен получиться такой код:
Как работает команда “RCALL”, при её вызове, адрес из какого места её вызвали, помещается в СТЕК, а по вызове команды “RET”, извлекается из регистра “стек”. СТЕК нужно инициализировать.
Что бы нам работать с нашим мк, нужно его инициализировать. т.к. мк, это устройство универсальное, в нем есть много портов ввода/вывода, и периферийных устройств. таких как УСАПП, ШИМ, ЦАП, АЦП и т.д. Первым делом в инициализации мк нужно указать начало “стека”. Инициализацию мы проводим после маркера “RESET:”.
Разница существенная, на мой взгляд.
СТЕК, это память магазинного типа: (последний вошедший, выходит первым).
Магазинного типа – это не супермаркет, а рожок от автомата. надеюсь все представили как в него заряжаются патроны и как они потом от туда извлекаются.
Нужно уделять очень большое внимание памяти СТЕК, т.к. любая незначительная ошибка в работе с ним, может привести к срыву стека. Это на столько важная тема, что я решил посветить ей целую тему и напишу её в отдельной заметке.
Таким образом у нас получился такой код:
На данном этапе, можно скомпилировать проект и запустить его для отладки, но по скольку код у нас ничего не делает, можно будет выявить только синтаксические ошибки в коде.
Для правильного процесса отладки, необходимо задать эмулятору частоту, с которой будет работать МК, это делается только после компиляции и запуска отладки,
значит находим в панели меню “Build”, раскрываем её и видим “Build and Run”, после чего, мы увидим желтую стрелочку на против первой команды в нашем листинге кода. Теперь мы ищем в панели меню “Debug” и нажимаем “AVR Simulator Options”, открывается такое окно:
В котором мы можем поменять МК и его частоту, так же, на панели с права, мы видим некоторую информацию о нашем МК: его максимальную частоту, объемы памяти(EEPROM, RAM, FLASH). Теперь открываем даташит на Atmega8, на странице 203 (общий список регистров) и 205 (общий список команд) и приступай к написанию своей программы.
И запомни, не бойся экспериментировать с симулятором, он от этого не сломается!
Интегрированная отладочная среда AVR Studio фирмы Atmel
AVR Studio поддерживает COFF как формат выходных данных для символьной отладки. Другие программные средства третьих фирм также могут быть сконфигурированы для работы с AVR Studio.
Окно исходного текста программ
Ключевое окно в AVR Studio это окно исходного текста программы. Когда объектный файл открыт, автоматически создается окно исходного текста программ. В окне отображается код, который выполняется в отладочном окружении (эмуляторе или программном симуляторе) а текстовый маркер всегда находится на строке, которая будет выполнена в следующем цикле.
Выполнение программ и пошаговый режим
Пользователь может выполнять программу полностью в пошаговом режиме, трассируя блоки функций, или выполняя программу до места, где стоит курсор. В дополнение можно определять неограниченное число точек останова, каждая из которых может быть включена или выключена. Точки останова сохраняются между сессиями работы.
В окне исходного текста программы выводится информация о процессе выполнения программы. В дополнение, AVR Studio имеет много других окон, которые позволяют управлять и отображать информацию о любом элементе микроконтроллера.
Список доступных окон:
Настройки рабочего окружения сохраняются при выходе. При первом запуске требуется настроить окна для управления и вывода необходимой информации. Во время следующей загрузки настройки автоматически восстанавливаются.
В AVR Studio включена поддержка отладочных средств фирмы Atmel:
С AVR Studio также совместимы любые программаторы и отладочные средства, которые поддерживают микроконтроллеры фирмы Atmel.
Среда разработки AVR studio для микроконтроллеров AVR и Arduino
IDE – это интегрированная среда разработки, в состав которой включены разные шаблоны, библиотеки и функции отладчика. Если говорить о микроконтроллерах фирмы ATMEL, с 2004 для них разрабатывался мощный программный пакет AVR studio.
Первые версии
В первых версиях студии присутствовал ассемблер для AVR, вы можете его извлечь из первых сборок, однако позже этот проект был заброшен, а в качестве основного языка избран C AVR. Компилятором был платный и очень серьезный продукт IAR. Вы можете скачать бесплатный WINAVR, для этого после установки студии нужно проинсталлировать его.
Обратите внимание! Лучше это делать только после установки AVR studio 4 и других версий.
Долгое время фигурировала AVR studio 4 (на фото выше). Многие разработчики микроконтроллеров сталкивались с ней. Позже IDE модернизировали до AVR studio 5. Кроме интерфейса, особых изменений не было, а уже потом компания разработчик сделала ребрендинг продукта и изменила название на Atmel studio 6.
Среда AVR studio 5 поддерживала следующие микроконтроллеры:
Atmel studio 6 отличалась от AVR studio 5 значительно, самые заметные нововведения версии:
В Atmel studio 6 произошел скачек в лучшую сторону для пользователя программы, что сказалось на популярности семейств Атмела. Однако адекватной поддержки русских символов в путях к файлам добиться так и не удалось.
Актуальная версия – Atmel studio 7
Среду разработки кардинально использовал Visual Studio Isolated Shell 2015; с одной стороны, это решение не поддерживается на Windows XP, с другой – эти меры были предприняты для улучшения как внешнего вида программы, так и функционального.
Пожалуй, самым знаменательным стало добавление поддержки Arduino в Atmel studio 7. Это значит, что вы можете перейти от набора простейших скетчей к использованию всех функций C, отладки, симулятора МК и прочим функциям. Совмещение Arduino и Atmel studio 7 дало новый виток в развитии этой простой обучающей платформы.
Изучение Atmel studio с Arduino даст возможность перейти к полному и продуктивному освоению и более глубокому знакомству с сердцем ардуины – микроконтроллером Atmega.
Дополнительно с сайта Atmel можно скачать пакет для работы и подключения LCD. В качестве примера для освоения можно использовать LCD 1602, в интернете по нему много уроков, а разработчику на дисплее доступно 16 символов и 2 строки.
С чего начать освоение?
Начинать стоит, конечно же, с покупки программатора; самый бюджетный – это – USBASP. Программатор USBASP не поддерживается в Atmel Studio 7.
Как выглядит USBASP
Скачивайте драйвера на программатор и программу AVRdude, а чтобы заставить это все работать вместе, можно через командную строку воспользоваться командой:
Только таким образом можно связать студио и программатор USBASP. Будьте внимательны при перепрошивке – вы можете повредить сигнатуру микроконтроллера, а восстановить её можно будет только 12 В (высоковольтным) программатором.
Какую литературу использовать для обучения?
В первую очередь скачивайте руководства с официального сайта к каждому из микроконтроллеров. Посоветовать конкретный учебник сложно, однако есть «DI Halt – AVR. Учебный курс» им можно пользоваться – создатель этого материала практик, автор многих статей на различных интернет ресурсах и просто уважаемый в кругах специалистов человек.
Интегрированная отладочная среда AVR Studio фирмы Atmel
AVR Studio поддерживает COFF как формат выходных данных для символьной отладки. Другие программные средства третьих фирм также могут быть сконфигурированы для работы с AVR Studio.
Окно исходного текста программ
Ключевое окно в AVR Studio это окно исходного текста программы. Когда объектный файл открыт, автоматически создается окно исходного текста программ. В окне отображается код, который выполняется в отладочном окружении (эмуляторе или программном симуляторе) а текстовый маркер всегда находится на строке, которая будет выполнена в следующем цикле.
Выполнение программ и пошаговый режим
Пользователь может выполнять программу полностью в пошаговом режиме, трассируя блоки функций, или выполняя программу до места, где стоит курсор. В дополнение можно определять неограниченное число точек останова, каждая из которых может быть включена или выключена. Точки останова сохраняются между сессиями работы.
В окне исходного текста программы выводится информация о процессе выполнения программы. В дополнение, AVR Studio имеет много других окон, которые позволяют управлять и отображать информацию о любом элементе микроконтроллера.
Список доступных окон:
Настройки рабочего окружения сохраняются при выходе. При первом запуске требуется настроить окна для управления и вывода необходимой информации. Во время следующей загрузки настройки автоматически восстанавливаются.
В AVR Studio включена поддержка отладочных средств фирмы Atmel:
С AVR Studio также совместимы любые программаторы и отладочные средства, которые поддерживают микроконтроллеры фирмы Atmel.