How microcontrollers work

Программы для микроконтроллера

Как уже упоминалось выше, микроконтроллер подобен ПК, а это значит, что, как и ПК, AVR также может выполнять какую-либо программу, хотя и всего одну в какой-либо момент времени.

Программа микроконтроллера может храниться во встроенной памяти контроллера и  представляет собой серию очень простых команд, которые выбирают данные и осуществляют с ними операции. В большинстве случаев это означает считывание входящих данных, проверка их состояния и вывода соответствующих выходных данных. Иногда может потребоваться изменение данных и совершение с ними некоторых операций, а также передача данных какому-либо внешнему устройству, например, индикатору, или последовательному порту.

Для таких элементарных задач используются наборы двоичных команд, каждая из которых имеет аналог на более доступном человеческому восприятию языке ассемблера. Поэтому наиболее распространенным способом написания программ для контроллера является написание их на языке ассемблера.

Преимуществом ассемблера является очень быстрый, компактный и эффективный код, но создание таких программ одновременно требует и глубоких знаний работы процессора контроллера, ручного управления памятью и контроля структуры программы. Поэтому зачастую для написания программ используются и языки высокого уровня, такие, как С, Basic и Java. В этом случае задачу по контролю структуры программы и управлению памятью берет на себя компилятор. Кроме того, часто используемые функции могут быть при этом помещены в библиотеки и извлекаться из них по мере надобности.

Основные узлы микроконтроллера

Микроконтроллер состоит из центрального процессора (ЦП, CPU), энергонезависимой памяти, энергозависимой памяти, периферийных устройств и вспомогательных цепей.

Центральный процессор (CPU)

Центральный процессор выполняет арифметические операции, управляет потоком данных и генерирует управляющие сигналы в соответствии с последовательностью инструкции, созданных программистом. Эта чрезвычайно сложная схема, необходимая для функциональности процессора, разработчику не видна. Фактически, благодаря интегрированным средам разработки и языкам высокого уровня, таким как C, написание кода для микроконтроллеров часто является довольно простой задачей.

Память

Энергонезависимая память используется для хранения программы микроконтроллера, то есть (часто очень длинного) списка инструкций машинного языка, которые точно указывают процессору, что делать. Обычно вместо «энергонезависимой памяти» вы будете видеть слово «flash» («флеш»), которое относится к определенному типу энергонезависимого хранилища данных.

Энергозависимая память (то есть ОЗУ, RAM) используется для временного хранения данных. Эти данные теряются, когда микроконтроллер теряет питание. Внутренние регистры также обеспечивают временное хранение данных, но мы не рассматриваем их как отдельный функциональный блок, поскольку они интегрированы в центральный процессор.

Периферийные устройства

Мы используем слово «периферия» для описания аппаратных модулей, которые помогают микроконтроллеру взаимодействовать с внешней системой. Следующие пункты описывают различные категории периферийных устройств и приводят их примеры.

• Преобразователи данных: аналого-цифровой преобразователь, цифро-аналоговый преобразователь, генератор опорного напряжения.

  Данный график демонстрирует данные трехосевого акселерометра, оцифрованные с помощью встроенного АЦП микроконтроллера

• Генерирование тактовых сигналов: внутренний генератор, схема на кварцевом резонаторе, петля фазовой автоподстройки частоты.
• Расчет времени: таймер общего назначения, часы реального времени, счетчик внешних событий, широтно-импульсная модуляция.
• Обработка аналоговых сигналов: операционный усилитель, аналоговый компаратор.
• Ввод/вывод: цифровые входные и выходные цепи общего назначения, параллельный интерфейс памяти.
• Последовательная связь: UART, SPI, I2C, USB

Вспомогательные цепи

Микроконтроллеры включают в себя множество функциональных блоков, которые не могут быть классифицированы как периферийные устройства, поскольку их основная цель не состоит в управлении, мониторинге или обмене данными с внешними устройствами. Тем не менее, они очень важны – они поддерживают внутреннюю работу устройства, упрощают реализацию и улучшают процесс разработки.

• Схема отладки позволяет разработчику тщательно контролировать микроконтроллер во время выполнения инструкций. Это важный, а иногда и необходимый метод отслеживания ошибок и оптимизации производительности прошивки.
• Прерывания являются чрезвычайно ценным видом работы микроконтроллера. Прерывания генерируются внешними или внутренними аппаратными событиями и заставляют процессор немедленно реагировать на эти события, выполняя определенную группу инструкций.
  Программы микроконтроллера, написанные на C, организованы в функции. Прерывание заставляет выполнение программы «переходить» в процедуру обработки прерывания (ISR), и после того, как ISR завершил выполнение своих задач, процессор возвращается к функции, которая выполнялась, когда произошло прерывание.
• Модуль генерирования тактового сигнала можно считать периферийным устройством, если он предназначен для генерирования сигналов, которые будут использоваться вне микросхемы. Но во многих случаях основная цель внутреннего генератора микроконтроллера состоит в том, чтобы предоставить тактовый сигнал для центрального процессора и периферийных устройств. Внутренние генераторы часто имеют низкую точность, но в приложениях, которые могут допускать эту низкую точность, они являются удобным и эффективными способом упростить конструкцию и сэкономить место на плате.
• Микроконтроллеры могут включать в себя различные типы схем электропитания. Интегрированные стабилизаторы напряжения позволяют в самой микросхеме генерировать необходимое напряжение питания, модули управления питанием могут использоваться для значительного снижения потребления тока устройством в неактивных состояниях, а модули супервизора могут переводить процессор в состояние сброса, когда напряжение питания недостаточно высоко, чтобы обеспечить надежную работу.

Использование микроконтроллеров

Как я уже писал, для того чтобы использовать микроконтроллер его необходимо прошить соответствующей программой, но это не все, поскольку микроконтроллер это не товар конечного потребления (как, например, MP3 плеер), а электронный компонент, на основе которого можно сделать необходимое устройство. Обычно этот процесс состоит из нескольких пунктов:

• Определение задач, которые будет исполнять микроконтроллер
• Создание схемы на основе микроконтроллера или, как бывает чаще, поиск нужной схемы в интернете
• Написание программы-прошивки для микроконтроллера или, опять же, скачка программы, сделанной другим энтузиастом
• Прошивка программы в микроконтроллер
• Сборка и подключение всего устройства
• Использование самодельного гаджета

Для того чтобы прошить микроконтроллер его необходимо подключить к ПК, для чего используется специальное устройство, которое называется программатор. С его помощью и осуществляется взаимосвязь между микроконтроллером и компьютером. Можно даже сказать, что программатор — это своеобразный мост.

Программу для микроконтроллера пишете на языке программирования Си (кстати, Си намного проще, чем ассемблер), после чего создаёте файл прошивки и с помощью программы прошивальщика прошиваете ваш микроконтроллер данной прошивкой. На самом деле всё довольно просто и, при желании, достаточно легко осваивается! Лично я использую для всех этих действий программу CodeVisionAVR так как она очень удобна и поддерживает практически все виды программаторов. От себя — очень советую!

Собирать устройство на основе микроконтроллера можно как на протравленной плате, так и на макетной или даже методом навесного монтажа, в зависимости от того, как вам удобней и сложности предполагаемого устройства.

История создания архитектуры AVR

Идея разработки нового RISC-ядра принадлежит двум студентам Norwegian University of Science and Technology (NTNU) из норвежского города Тронхейма (Trondheim) — Альфу Богену (Alf-Egil Bogen) и Вегарду Воллену (Vegard Wollen). В 1995 году Боген и Воллен решили предложить американской корпорации Atmel, которая была известна своими чипами с Flash-памятью, выпускать новый 8-битный RISC-микроконтроллер и снабдить его Flash-памятью для программ на одном кристалле с вычислительным ядром.

Идея была одобрена Atmel Corp., и было принято решение незамедлительно инвестировать в данную разработку. В конце 1996 года был выпущен опытный микроконтроллер AT90S1200, а во второй половине 1997-го корпорация Atmel приступила к серийному производству нового семейства микроконтроллеров, к их рекламной и технической поддержке.

Новое ядро было запатентовано и получило название AVR. Существует несколько трактовок данной аббревиатуры. Кто-то утверждает, что это Advanced Virtual RISC, другие полагают, что не обошлось здесь без Alf Egil Bogen Vegard Wollan RISC.

Применение

Даже и не знаю с чего начать. Иногда у нас, особенно гиков, к коим я себя все же отношу, возникает потребность в некой автоматизации различных технических процессов: ‘умный’ дом, управление отоплением, вентиляцией, освещением и еще масса других вариантов, которые можно только представить. Например – робот, приносящий вам свежесваренный кофе с кухни. Следующий вопрос, который мы задаем себе: ‘Куда пойти? Куда податься?’. Многие, в том числе и я, сразу думаем о компьютере.

Но тут возникает масса отрицательных моментов:

• габариты устройства (это немного поправимо, с появлением микрокомпьютеров типа Raspberry Pi)
• энергопотребление
• все меньший выбор интерфейсов, к которым придется стыковать некие исполнительные устройства, а это требует написания собственных драйверов и стыковочных интерфейсов. В нынешних компьютерах выбор вообще может ограничиться только USB портом
• низкая надежность при режиме работы 24х7х365
• избыточность исполняемого кода и аппаратной платформы. Представьте – для управления лампочкой установим линукс, сделаем собственную программу, сделаем собственный драйвер. Кроме того нужно еще было приобрести компьютер с ОЗУ, жестким диском, кучей фактически ненужных микросхем и интерфейсов на плате. Абсурд!

Тогда мы, и я в том числе, начинаем поиски какого-то чудо-устройства, которое лишено всех этих недостатков и, после обращения ко ‘всемогущему Гуглу’, находим нечто под названием ‘микроконтроллеры’.

И, Вы знаете, преинтереснейшие устройства, оказывается. Когда я на них наткнулся, то понял, что моя задача может быть решена очень небольшими средствами в достаточно приемлемый промежуток времени. А задача была, в общем, весьма серьезная. Управление освещением, считывание влажности, температуры помещения, считывание температур с 6 контуров, управление сервоприводами подачи теплоносителя, управление режимами вентиляции, формирование сигналов тревоги, плюс, конечно же, отображение текущих параметров и управление настройками и т. д. В целом – нетривиальная задача с увязкой всех взаимовлияющих параметров.

Что же они из себя представляют, эти микроконтроллеры? Физически – это микросхема с микрокомпьютером RISC-архитектуры внутри, в ней есть все, необходимое для нормальной работы. Ну, почти все.

Она обладает собственной памятью – постоянной перепрограммируемой флэш-памятью, пользовательской программируемой (ЭСППЗУ — EEPROM), оперативной, регистрами (они же могут быть напрямую адресованы как ячейки памяти), собственный калиброванный RC генератор частоты, таймеры, счетчики. А еще вдобавок Универсальный синхронный и асинхронный последовательный приемопередатчик (УСАПП — USART), последовательный интерфейс, Аналого-цифровой преобразователь (АЦП), входы для внешних прерываний, порты SPI, порты отладки, компаратор и всякая другая всячина. Вы даже можете безо всяких усилий соорудить штатными средствами настоящий терминал для ввода/вывода информации. Уууух…

Как видим – чем не компьютер!!? И это всего лишь в одной маленькой микросхемке! Просто здорово.

Programming environments

Microcontrollers were originally programmed only in assembly language, but various high-level programming languages are now also in common use to target microcontrollers. These languages are either designed specially for the purpose, or versions of general purpose languages such as the C programming language. Compilers for general purpose languages will typically have some restrictions as well as enhancements to better support the unique characteristics of microcontrollers. Some microcontrollers have environments to aid developing certain types of applications. Microcontroller vendors often make tools freely available to make it easier to adopt their hardware.

Many microcontrollers are so quirky that they effectively require their own non-standard dialects of C, such as SDCC for the 8051, which prevent using standard tools (such as code libraries or static analysis tools) even for code unrelated to hardware features. Interpreters are often used to hide such low level quirks.

Interpreter firmware is also available for some microcontrollers. For example, BASIC on the early microcontrollers Intel 8052; BASIC and FORTH on the Zilog Z8 as well as some modern devices. Typically these interpreters support interactive programming.

Simulators are available for some microcontrollers. These allow a developer to analyze what the behavior of the microcontroller and their program should be if they were using the actual part. A simulator will show the internal processor state and also that of the outputs, as well as allowing input signals to be generated. While on the one hand most simulators will be limited from being unable to simulate much other hardware in a system, they can exercise conditions that may otherwise be hard to reproduce at will in the physical implementation, and can be the quickest way to debug and analyze problems.

Recent microcontrollers are often integrated with on-chip debug circuitry that when accessed by an in-circuit emulator via JTAG, allow debugging of the firmware with a debugger.

Особенности семейства

Прежде всего, микроконтроллеры этой серии являются быстрыми. Большинство инструкций процессор микроконтроллера выполняет за один цикл. Микроконтроллеры AVR примерно в 4 раза быстрее, чем PIC. Кроме того, они потребляют немного энергии и могут работать в 4 режимах экономии энергии.

Большинство контроллеров AVR являются 8-разрядными, хотя сейчас существует и 32-разрядная разновидность  контроллеров AVR32. Кроме того, как уже упоминалось выше, AVR принадлежат к типу RISC-микроконтроллеров. Архитектура RISC (Complex Instruction Set Computers) означает, что набор инструкций, которые может выполнять процессор устройства, является ограниченным, но, в то же время, подобная архитектура дает преимущество в скорости.  Противоположностью архитектуры RISC является архитектура CISC (Complex Instruction Set Computers).

32-разрядная разновидность контроллеров AVR32

8-битность контроллера означает, что он способен передавать и принимать 8-битные данные. Доступные регистры ввода/вывода также являются 8-битными.

Архитектура контроллера основана на регистрах. Это означает, что для хранения исходных данных операции и ее результата в контроллере используются регистры.

Процессор контроллера берет данные из двух входных регистров, выполняет логическую операцию и сохраняет результат в выходном регистре. Все это занимает 1  исполняемый цикл.

С чего лучше всего начать программировать ?

Эта статья посвящена тем, кто ещё не научился программировать, и не освоил микроконтроллеры, а хочет. Потому что здесь, как и в любом другом деле главное желание. И если желание появилось, остаётся только правильно организовать свой «процесс самообразования».

И так ближе к сути! Прежде всего, чем дело дойдет до «прошивки» микроконтроллера  вам необходимо написать и отладить программу его работы. И на этом этапе многие начинают передирать чужие проги и судорожно пытаться понять, что же там написано – это в корне не верный подход – не делайте так. На самом деле программу проще написать самому чем разодраться в чужой, но программа начинается не с команд, кучи символов и терабайтов печатного текста. Любая программа начинается с алгоритма!!!

Как работает адресная светодиодная лента?

Наверное этот вопрос «как работает» очень многим покажется глупым. Ответ почти очевиден: адресная светодиодная лента состоит из множества последовательно соединенных «умных светодиодов». Это можно увидеть просто рассматривая устройство ленты. Видны отдельные микросхемы, припаянные к гибкому шлейфу, видны соединения: микросхемы соединены последовательно всего тремя проводами, при этом два из них это питание и земля. Только один провод передает данные о цвете пикселей. Как же это? Что такое «умный светодиод»?
Дальше я расскажу о протоколе передачи данных, используемом в светодиодной ленте на базе WS2812B, и, более того, я почти создам свою «микросхему светодиодной ленты» в микросхеме ПЛИС.

Устройства на микроконтроллерах

Каждый из видов контроллеров имеет свои периферические устройства, которые работают автономно, т. е. независимо от центрального ядра. После того как периферийное устройство выполнит свою задачу, оно может сообщить об этом ЦП, а может и не сообщать. Это зависит от того, как оно запрограммировано.

На МК могут быть следующие устройства:

• Аналоговый компаратор. Основная его задача сравнивать поступающее (измеряемое) напряжение с идеальным. Если измеряемое напряжение выше, чем идеальное, то компаратор выдает сигнал логической 1 (прибор отключается), если ниже, то логический 0 (прибор продолжает работать).
• Аналогово-цифровой преобразователь (АЦП). Измеряет аналоговое напряжение в период времени и выдает его в цифровой форме. Есть не у всех МК.
• Таймер/счетчик. Представляет собой сочетание 2-х форм таймера и счетчика. Таймер формирует интервалы времени, а цифровой счетчик считает количество импульсов, идущих от внутреннего генератора частот, или сигналы от внешних источников. Одним из представителей работы таймера /счетчика может быть ШИМ (широтно-импульсный модулятор). Он предназначен для управления средним значением напряжения при нагрузке.
• Сторожевой таймер. Его задача перезапускать программу через определенный временной промежуток.
• Модуль прерываний. Он сообщает МК о наступлении какого-либо события и прерывает выполнение программы. После завершения события возобновляет прерванную программу.

Не все из этих периферийных устройств обязательно есть в каждом МК. Существуют и другие, менее распространенные устройства.

Особенности микроконтроллеров Ардуино

Но всё же у большинства, при упоминании МК, в памяти всплывает название «Ардуино», и это не удивительно. Ведь у данной разновидности поликристальных чипов есть характерные особенности, выгодно выделяющие ее на фоне конкурентов:

1. Низкий порог входа. Так как программная среда уже написана и протестирована за вас, никаких «велосипедов» придумывать не нужно.
2. Оптимизация под конкретные задачи. У создателей есть целая линейка разнообразных чипов, которые сильно различаются по характеристикам, благодаря чему будет проще подобрать подходящий.
3. Готовая платформа и множество решений различных проблем или задач в открытом доступе.

AVR

Логотип компании Atmel

Микроконтроллеры AVR производит компания Atmel. Если не знал, это те самые контроллеры, из которых собирают Arduino. Некогда Atmel была независимой компанией, но позже ее купила упомянутая ранее Microchip, которая продолжает выпускать эти МК. Они делятся на три семейства: tinyAVR (ATtinyxxx), megaAVR (ATmegaxxx), XMEGA AVR (ATxmegaxxx).

TinyAVR имеет следующие характеристики:

• Flash-память до 16 Кбайт;
• RAM до 512 байт;
• ROM до 512 байт;
• число пинов (ножек) ввода-вывода 4–18;
• небольшой набор периферии.

MegaAVR:

• FLASH до 256 Кбайт;
• RAM до 16 Кбайт;
• ROM до 4 Кбайт;
• число пинов ввода-вывода 23–86;
• расширенная система команд (ассемблер) и периферии.

Ну и XMEGA AVR:

• FLASH до 384 Кбайт;
• RAM до 32 Кбайт;
• ROM до 4 Кбайт;
• четырехканальный контроллер DMA (для быстрой работы с памятью и вводом/выводом);
• «инновационная» система обработки событий.

Как и в случае PIC, у моделей AVR в названии содержится ценная информация. Например: ATMega328PU — семейство megaAVR, 32 Кбайта Flash, 8-битный, P — говорит о модификации (примерно как у пистолета Макарова модернизированного — ПММ).

Расшифровка названия чипа

Цена и начинка

Эти микроконтроллеры имеют, как и PIC, среднюю стоимость. Например, упомянутый ранее камень ATmega328P в Chipdip стоит 160 рублей, а ATxmega128A1 — 590 рублей.

TinyAVR дешевле и проще своих старших братьев. Немного характеристик ATmega328P: предельная частота работы 20 МГц (слышал, правда, что под охлаждением и посильнее разгоняли); 23 пина ввода-вывода; Flash-память на 32 Кбайта; 8 аналоговых входов; два 8-битных таймера и один 16-битный; 6 ШИМ-каналов; 2 Кбайта RAM; 1 Кбайт EEPROM; интерфейсы UART, SPI, I2C.

Программирование и использование AVR

Благодаря распространению плат прототипирования Arduino, как у нас, так и за рубежом, эти МК имеют низкий порог вхождения. Программируются на ассемблере, Си, C++; можно воспользоваться графическими генераторами кода типа Scratch (см. Scratchduino). Для работы есть Atmel Studio, , WinAVR. Ну и Arduino IDE, куда уж без нее. Лично я использую связку из Geany и avrdude. Для прошивки есть большое разнообразие программаторов: как дешевые, так и подороже. Я для этих целей прикупил недорогой экземпляр USBasp где-то за 1,5 доллара (на Aliexpress есть масса вариантов). А можно в качестве программатора использовать и Arduino UNO.

Информации об этих контроллерах в интернете много: чего только стоит канал AlexGyver! И благодаря Arduino существует масса обучающих наборов на любой вкус. В общем, низкий порог вхождения — весомый плюс этих контроллеров.

Кстати, если заказываешь из Китая, то взять плату с чипом будет дешевле, чем чип отдельно.

Возможности и особенности микроконтроллеров

Так что же могут микроконтроллеры? Благодаря тому что микроконтроллер является маленьким компьютером — его возможности очень широки. К примеру, микроконтроллеру можно поручить измерение разнообразных величин, обработку различных сигналов и управление широким спектром разных девайсов. Во многом возможности микроконтроллеров ограничены только вашим воображением и умениями работать с ними. Но у микроконтроллеров есть и определенные особенности, одной из которых является то, что все микроконтроллеры поступают с завода в продажу «пустые», то есть, если на них подать напряжение, то мы не получим ровным счетом ничего. Просто кусок кремния. Для того, что бы микроконтроллер начал выполнять какие-то операции, начиная с включения светодиода, заканчивая ШИМ-регулированием напряжения — ему нужно «объяснить» как это сделать, т.е. прошить микроконтроллер исполняющей программой, которую можно написать на ассемблере или на Си.

Многие, наверняка, уже догадались, что можно сделать с микроконтроллерами, дочитав для этого момента. Конечно же, их можно и нужно применять в компьютерном моддинге! Поскольку так называемым «обвесом» микроконтроллера (набором электродеталей, периферией и т.д.) может быть практически всё (реле, транзисторы, светодиоды, индикаторы, LCD дисплеи и многое другое), в зависимости от нужных функций микроконтроллера (сигнализация, управление), то и возможности использования микроконтроллеров в моддинге поистине безграничны. Коротко перечислим некоторые из них.

Микроконтроллеры можно «научить» считывать сигнал с таходатчика (датчика скорости вращения) вентилятора или помпы и выводить значения на LCD или индикаторный дисплей. Таким же образом микроконтроллер может послужить для вычисления основных электрических величин: сопротивления, напряжения и силы тока. Всё это так же можно вывести на LCD дисплей.

Если к микроконтроллеру подключить необходимый датчик, то из него можно сделать термометр на светодиодных индикаторах, который отлично впишется в ваш проект, а затраты на изготовление будут минимальными (до 4 у.е.)!

Термометр на основе светодиодных индикаторов

Если приловчиться, изучить микроконтроллеры более детально и освоить необходимый язык программирования, то можно написать программу для ШИМ-регулятора, который, в свою очередь, будет управлять скоростью вращения корпусных вентиляторов.

Так же можно использовать микроконтроллеры как средство вывода информации о загрузке процессора, оперативной памяти или заполненности винчестера на тот же LCD дисплей, который органично впишется в любой дизайн.

Индикатор, собранный на основе микроконтроллеров

Языки программирования

Языки программирования для МК мало чем отличаются от классических компьютерных. Основное отличие заключается в том, что МК ориентируются на работу с периферией. Архитектура МК требует битово-ориентированных команд. Поэтому для контроллеров создавались особые языки:

• Ассемблер. Самый низкий уровень языка. Программы, написанные на нем, получаются громоздкими и труднопонимаемыми. Но несмотря на это он позволяет наиболее полно раскрыть все возможности контроллеров и получить максимальное быстродействие и компактный код. Подходит преимущественно для маленьких 8-битных МК.
• С/С++. Более высокий уровень языка. Программа, написанная на нем, более понятна человеку. На сегодняшний день есть много программных средств и библиотек, позволяющих писать коды на этом языке. Его компиляторы есть практически на любой модели МК. На сегодня это основной язык для программирования контроллеров.
• Еще более удобный для восприятия и проектирования язык. Но он мало применяется для программирования МК.
• Старинный язык программирования. На сегодня почти не применяется.

Выбор языка для программирования зависит от решаемых задач и необходимого качества кода. Если нужен компактный код, то подойдет Ассемблер, для решения более глобальных задач выбор ограничится только С/С++.

Совместная отладка

У нас получилось запустить прошивки для разных ядер. Но современные среды разработки позволяют осуществлять отладку при одновременном запуске прошивок на двух ядрах. В некоторых случаях одновременная отладка двух ядер может оказаться полезной.

Чтобы воспользоваться таким режимом отладки, нужно сделать несколько дополнительных настроек:

1. Перейти в проект ведомого ядра (ядро 1).
2. Включить сохранение бинарного файла прошивки. Для этого нужно перейти во вкладку Converter > Output, поставить галочку Generate Additional Output и выбрать формат Raw binary.
3. Во вкладке Debugger > Download снять галочку Verify Download. При совместной отладке двух ядер эта проверка работает некорректно и мешает запуску.
4. Сохранить настройки и собрать проект.
5. Перейти в проект ведущего ядра (ядро 0).
6. В свойствах проекта перейти во вкладку Debugger > Multicore, выбирать вариант Simple и указать необходимые параметры проекта ведомого ядра.
7. Перейти во вкладку Linker > Input и подключить к проекту файл прошивки ведомого ядра. Для этого нужно задать имя символа (задаётся произвольным образом). В данном примере задано имя , привязать к этому символу бинарный файл, который был получен в результате сборки проекта для ядра 1, указать секцию и выравнивание .
8. Теперь можно сохранить настройки и запустить отладку. Если всё настроено правильно, при запуске отладки из проекта ведущего ядра должен открыться второй экземпляр среды разработки с проектом для ведомого ядра. Всё это занимает достаточно много места на экране, поэтому второй монитор может оказаться очень кстати.
   В режиме совместной отладки в IAR появляется специальная панель, которая позволяет управлять отладкой сразу нескольких ядер.

Популярные ошибки

Если возникает ошибка , скорее всего проект ведомого ядра не скомпилирован. Нужно сначала собрать проект для CPU1 и только после этого запустить отладку проекта для CPU0.

Если при запуске отладки Вы получили ошибку

скорее всего, Вы забыли снять галочку Verify download на шаге 3. Нужно проверить, что она снята, пересобрать проект ведомого ядра и попробовать запустить совместную отладку снова.

Если отладка работает странно: некорректно работают условные переходы, не происходит вызовов функций, не работают точки останова, возможно, используемая отладочная информация не соответствует исполняемому коду. Первым делом нужно пересобрать проект ведомого ядра. Также нужно проверить настройки, сделанные на шагах 6 и 7. Если они не согласованы друг с другом (в настройках компоновщика указан бинарный файл одного проекта, а в настройках отладчика указан другой проект), явных ошибок при запуске может не возникнуть, отладка будет работать, но поведение будет некорректным. Нужно проверить соответствие бинарного файла в настройках компоновщика проекту, указанному в настройках отладчика.

История появления

Работы над изобретением микропроцессора велись с начала 1970-х годов. Первой компанией, разработавшей его, была компания Intel. Уже в 1971 году ее был выпущен первый микроконтроллер 4004, который состоял из 2300 полупроводниковых транзисторов, а по размеру был не больше ладони. Это стало возможным, после того как для микросхемы был специально разработан кристалл процессора.

Несмотря на маленькие размеры, производительность микропроцессора не уступала компьютеру Eniac, имеющему габариты в 85 м3. Особенностью этого устройства было то, что оно могло обрабатывать только 4 бита информации.

В ближайшие полгода еще несколько компаний заявили о создании аналогичных изделий.

К концу 1973 года Intel выпускает 8-зарядный микропроцессор. Он был настолько удачно разработан, что и сегодня считается классикой.

Через несколько месяцев фирма Motorola выпускает свой 8-битовый микропроцессор 6800. Он стал сильным конкурентом интеловской микросхеме, т. к. имел более значительную систему прерываний и одно напряжение электропитания. В 8080 их было три.

Внутренняя архитектура 6800 тоже отличалась. В ней не было регистров общего назначения, в которых могли сохраняться как адресная информация, так и числовые показатели. Вместо них, в процессоре появился еще один полноценный аккумулятор для обработки данных и 16-разрядные регистры для хранения адресов. Работа с памятью у 6800 выполнялась быстрее и была проще, но 8080 тратил меньше времени на обмен внутренней информацией между регистрами.

Оба эти изделия имели как положительные стороны, так и недоработки. Они стали родоначальниками двух больших семейств микропроцессоров – Интел и Моторола, которые конкурируют между собой до сих пор.

В 1978 году Интел выпустила 16-разрядный микропроцессор, который IBM использовала для разработки персональных компьютеров. Моторола не отстала от своего конкурента и тоже выпустила 16-разрядный микропроцессор, который использовали Atari и Apple.

Сейчас существует более 200 разновидностей микроконтроллеров. Количество компаний, их изготавливающих, перевалило за два десятка. Широкое распространение у разработчиков получили:

• 8-битные микроконтроллеры Pic компании Microchip Technology и AVR от Atmel;
• 16-битовые MSP 430 фирмы TI;
• 32-битные ARM от одноименной компании.

Типы корпусов микроконтроллеров

Внешне микроконтроллеры ничем не отличаются от других микросхем. Кристаллы МК размещаются в стандартных корпусах, которые имеют строго определенное количество выводов. Микроконтроллеры изготавливаются в трех принципиально разных видах корпусов.

Это интересно: Что такое MAT (Manifold Air Temperature)?

Похожие записи:

Соотношение мощности ламп накаливания и светодиодных ламп? Где найти хорошего электрика Какой штраф за самовольное подключение электроэнергии в 2021 году Как читать электрические схемы автомобиля Люминофор для эпоксидной смолы Как пользоваться мультиметром: подробная инструкция для начинающих