Zygmunt Kubiak Instytut Informatyki Politechnika Poznańska

Transkrypt

1 Instytut Informatyki Politechnika Poznańska

2 AVR ang. Advanced Virtual RISC Twórcami są Alf Egil Bogen, Vegard Wollan RISC Architektura AVR została opracowana przez dwóch studentów w Norweskim Instytucie Technologii (NTH) a następnie dopracowana i rozwinięta w Atmel Norway, siostrzanej firmie Atmel Podział architektur RISC (ang. Reduced Instruction Set Computer) CISC (ang. Complex Instruction Set Computer) AVR mikrokontroler architektura RISC złożone instrukcje realizowane są przy pomocy zestawu prostych Pojedynczy cykl zewnętrznego zegara dla podstawowych instrukcji 32 rejestry robocze wszystkie rejestry są bezpośrednio połączone z ALU

3 Architektura AVR RISC Pojedynczy cykl instrukcji: 8 MHz = 8 MIPS Duża liczba rejestrów ogólnego przeznaczenia (32) Każdy rejestr akumulatorem 3 pary rejestrów indeksowych Rejestry i IO są mapowane w pamięci SRAM

4 The AVR is a Harvard architecture CPU Architektura Harwardzka (ang. Harvard Architecture) Architektura komputerowa, która fizycznie wykorzystuje oddzielne magistrale dla instrukcji i danych CPU może czytać instrukcje i dane w tym samym czasie i tym samym przyspiesza operacje wykonywania kodu Architektura von Neumanna (ang. Von Neumann Architecture) CPU może czytać z pamięci instrukcje lub dane sekwencyjnie - wspólna magistrala

5 Architektura Harwardzka

6 On Chip Debugger Two Wire Interface

7 Arduino Powstało w 2005 r. w Instytucie Projektowania Interakcji we włoskim mieście Ivrea projekt stworzyli Massimo Banzi z instytutu w Ivrea oraz David Cuartielles z uniwersytetu wmalmö w Szwecji Opracowali mikrosterownik z myślą o projektach studentów sztuki i projektowania. Główne założenia to niska cena i łatwa w użyciu platforma David Mellis, student profesora Banziego, stworzył oprogramowanie Nazwa Arduino na pamiątkę lokalnego baru w Ivrea, chętnie odwiedzanego przez kadrę i studentów instytutu

8 Arduino Jedna z pierwszych wersji Arduino Diecimila ( dzięsięć tysięcy po włosku)

9 Arduino Nowsza wersja, jedna z najbardziej popularnych Arduino Duemilanove ( dwa tysiące dziewięć po włosku) Oferuje automatyczne przełączanie źródła zasilania pomiędzy portem USB a zasilaniem zewnętrznym 13 pinów cyfrowych wejść/ wyjść, w tym 6 PWM dla realizacji analogowych wyjść 6 pinów wejść analogowych Interfejs USB realizacja transmisji asynchronicznej oraz ładowanie i uruchamianie programu Do lutego 2009 r. mikrokontroler ATmega168, później ATmega kb lub 32 kb dla programu oraz 1 kb lub 2 kb dla danych Arduino bootloader

10 Arduino Nowsza wersja, jedna z najbardziej popularnych Arduino Duemilanove ( dwa tysiące dziewięć po włosku)

11 Arduino Arduino Lily

12 Arduino Arduino Mega

13 Arduino Arduino Nano

14 Arduino Arduino Mini

15 Arduino Arduino Due

16 Arduino Aktualnie, najbardziej popularna wersja Arduino Uno ( jeden po włosku)

17 Arduino Aktualnie, najbardziej popularna wersja Arduino Uno ( jeden po włosku)

18 Arduino Arduino Uno z nakładką Ethernet

19 Arduino Najnowsze opracowanie Uno Arduino Uno R

20 Arduino Najnowsze opracowanie Uno Arduino Uno R

21 Arduino Uno Mikrokontroler Atmega cyfrowych wejść / wyjść 6 wyjść może być używanych jako wyjścia PWM 6 wejść analogowych Rezonator kwarcowy 16 MHz W Uno, zamiast FTDI (interfejs USB stosowany we wcześniejszych wersjach Arduino) zastosowano mikrokontroler ATmega16U2 (w wersji R2 ATmega8U2) R2 zawiera rezystor podciągający linię HBW (ATmega8U2) do masy co ułatwia tryb DFU (ang. Device Firmware Update spec. prot. USB)

22 Arduino Uno Najnowsze opracowanie Arduino Uno R3 R3 dodano piny SDA i SCL, które są blisko AREF i dwa nowe piny umieszczone blisko IOREF co upraszcza ekranowanie sygnałów magistrali. W umożliwi to współpracę z nakładkami zasilanymi z 5V i 3,3V R3 sprawniejszy RESET R3 powrót do ATmega16U2 jako interfejsu USB R3 zalecane napięcie zasilania 7 12 V (limit 6 20 V) Pamięć Flash 32 KB (0,5 KB) Pamięć SRAM 2 KB Pamięć EEPROM 1 KB

23 Arduino Uno ATmega 168/

24 Arduino programowanie Język referencyjny Programy Arduino można podzielić na trzy główne części: struktury, wartości (zmienne i stałe) oraz funkcje Struktura setup () loop () Struktury sterowania if if else for switch case while do while break continue return goto

25 Arduino programowanie Struktura Dalsza składnia ; (średnik) {} (nawiasy klamrowe) // (komentarz w jednej linii) /*/ (komentarz wieloliniowy) #define #include Operatory arytmetyczne = (operator przypisania) + (dodawanie) - (odejmowanie) * (mnożenie) / (dzielenie) % (modulo)

26 Arduino programowanie Struktura Operatory porównania == (równy)!= (różny) < (mniejszy) > (mnożenie) <= (mniejszy lub równy) >= (większy lub równy) Operatory logiczne && (i) (lub)! (nie) Operatory wskaźnikowe * (operator adresowania pośredniego (wyłuskania ang. dereference operator)) & (operator adresu (odniesienia- ang. reference operator))

27 Arduino programowanie Struktura Operatory bitowe & (bitowe i) (bitowe lub) ^ (bitowe XOR) ~ (bitowe nie) << (przesunięcie bitów w lewo) >> (przesunięcie bitów w prawo) Operatory złożone ++ (inkrementacja) -- (dekrementacja) += (złożone przypisanie) -= (złożone przypisanie) *= (złożone przypisanie) /= (złożone przypisanie) &= (złożone przypisanie bitowe) = (złożone przypisanie bitowe)

28 Arduino programowanie Zmienne Stałe HIGH LOW INPUT OUTPUT INPUT_PULLUP LED_BUILTIN true false integer constants floating point constants Typy danych void boolean char unsigned char byte int unsigned int word long unsigned long short float double string - (char array) String - (object) array

29 Arduino programowanie Zmienne Konwersje char() byte() int() word() long() float() Zakres zmiennych i kwalifikatory Variable scope static volatile const Narzędzia sizeof()

30 Arduino programowanie Funkcje Cyfrowe we/wy pinmode() digitalwrite() digitalread() Analogowe we/wy analogreference() analogread() analogwrite() - (PWM) Tylko Due analogreadresolution() analogwriteresolution() Zaawansowane we/wy tone() notone() shiftout() shiftin() pulsein()

31 Arduino programowanie Funkcje Czasowe millis() micros() delay() delaymicroseconds() Matematyczne min() max() abs() constrain() map() pow() sqrt() Trygonometryczne sin() cos() tan()

32 Arduino programowanie Funkcje Liczby pseudolosowe randomseed() random() Bity i Bajty lowbyte() highbyte() bitread() bitwrite() bitset() bitclear() bit() Przerwania zewnętrzne interrupts() nointerrupts()

33 Arduino programowanie Funkcje Komunikacja Serial Stream USB (tylko Due i Leonardo) Keyboard Mouse Przerwania zewnętrzne interrupts() nointerrupts() Więcej?

34 Arduino programowanie Środowisko

35 Arduino programowanie Ładowanie szkicu

36 Arduino programowanie Wybór modułu

37 Arduino programowanie Wybór portu

38 Arduino programowanie Aplikacja Blink

39 Arduino programowanie Aplikacja Blink

40 Arduino programowanie Aplikacja Blink

41 Arduino programowanie Aplikacja Blink - modyfikacja

42 Arduino programowanie Aplikacja Blink - modyfikacja

43 Arduino narzędzia Fritzing

44 Dziękuję