Programowanie układów AVR dla praktyków - ebook

Programowanie układów AVR dla pasjonatów!

• Reaguj natychmiastowo na tyle zewnętrznych zdarzeń, ile układ AVR ma pinów.
• Zbuduj niedrogi wykrywacz kroków.
• Zaprojektuj elektronikę sterującą silnikami prądu stałego i silnikami krokowymi oraz innymi elementami o dużym poborze prądu.
• Przygotuj gadający woltomierz, w którym próbki dźwięku zapisane są w nieulotnej pamięci mikrokontrolera.
• Wykorzystaj protokoły SPI i I2C.

Współczesny świat elektroniki jest podbijany przez układ Arduino. Przemawia za nim wygoda oraz proste tworzenie całkiem zaawansowanych projektów. Jeżeli jednak wymagasz najwyższej wydajności, reakcji na zdarzenia w czasie rzeczywistym lub wielozadaniowości, warto, żebyś wykonał kolejny krok i poznał układy AVR firmy Atmel. Brzmi zachęcająco?

Doskonale! W Twoje ręce oddajemy książkę, która pozwoli Ci poznać pasjonujący świat tych układów. W kolejnych rozdziałach nauczysz się wykorzystywać ich potencjał do pisania swoich własnych programów w języku C oraz komunikowania się ze światem zewnętrznym. Ponadto dowiesz się, jak korzystać z komunikacji szeregowej, wejść cyfrowych oraz przerwań sprzętowych. Na sam koniec, w części poświęconej zaawansowanym zagadnieniom, zobaczysz, jak używać przełączników i protokołu I2C oraz sterować silnikami. Książka ta przyda się wszystkim pasjonatom elektroniki, którzy pragną odkryć potencjał układów AVR.

Dzięki tej książce:

• skompletujesz potrzebne narzędzia
• nauczysz się programować układy AVR
• wykorzystasz Arduino do programowania AVR
• zastosujesz przerwania sprzętowe
• użyjesz układu AVR w zaawansowanych projektach

Wykorzystaj potencjał układów AVR!

Wstęp (11)

CZĘŚĆ I. PODSTAWY

1. Wprowadzenie (19)

• Czym jest mikrokontroler? Obraz ogólny (19)
  • Komputer w jednym układzie... (19)
  • ...naprawdę mały komputer (20)
  • Co mogą mikrokontrolery? (21)
• Sprzęt: obraz ogólny (21)
  • Rdzeń: procesor, pamięć i układy wejścia-wyjścia (23)
  • Układy peryferyjne: ułatwianie sobie życia (25)

2. Programowanie układów AVR (29)

• Programowanie układu AVR (29)
  • Łańcuch narzędzi (29)
• Narzędzia programowe (32)
  • Konfiguracja w systemie Linux (33)
  • Konfiguracja w systemie Windows (33)
  • Konfiguracja w systemie Mac (34)
  • Konfiguracja modułu Arduino (34)
  • Program make i pliki makefile (34)
• AVR i Arduino (35)
  • Zalety platformy Arduino (35)
  • Wady platformy Arduino (35)
  • Arduino: sprzęt czy oprogramowanie? I to, i to! (37)
  • Arduino to AVR (37)
  • Arduino to programator układów AVR (40)
• Inne programatory sprzętowe (42)
  • Moje ulubione programatory (42)
• Zaczynamy: błyskające diody LED (43)
  • Podłączenia (44)
  • Złącza ISP (46)
  • Program AVRDUDE (48)
  • Konfigurowanie plików makefile (51)
  • Pamięć Flash (53)
  • Rozwiązywanie problemów (53)

3. Wyjścia cyfrowe (55)

• blinkLED wersja 2.0 (56)
  • Struktura kodu języka C dla układu AVR (57)
  • Rejestry sprzętowe (57)
  • Podsumowanie programu blinkLED (60)
• Zabawka świetlna (61)
  • Budowanie układu (61)
  • Ładne wzorki: kod zabawki (65)
  • Eksperymentuj! (67)

4. Manipulacje na bitach (69)

• Praca z kodem: oczy Cylonów (70)
• Manipulowanie bitami a oczy Cylonów (71)
  • Przesuwanie bitów (71)
• Zaawansowane manipulowanie bitami: coś więcej niż oczy Cylonów (74)
  • Włączanie bitów operatorem OR (76)
  • Przełączanie bitów operatorem XOR (78)
  • Wyłączanie bitów operatorami AND i NOT (79)
• Popisy (81)
• Podsumowanie (83)

5. Szeregowe wejście i wyjście (85)

• Komunikacja szeregowa (85)
• Implementowanie komunikacji szeregowej w układzie AVR: projekt pętli zwrotnej (88)
  • Konfigurowanie: układ AVR (88)
  • Konfigurowanie: komputer (90)
  • Konfigurowanie: adapter USB-port szeregowy (90)
  • Sprawdzanie całości: testowanie pętli zwrotnej (91)
  • Usuwanie problemów z połączeniami szeregowymi (94)
• Konfigurowanie modułu USART: szczegóły (94)
• Organy z układu AVR (99)
  • Muzyka z mikrokontrolera (101)
  • Biblioteka muzyczna (103)
  • Kod (104)
  • Superdodatki (106)
• Podsumowanie (108)

6. Wejścia cyfrowe (109)

• Przyciski, przełączniki itd. (109)
  • Konfigurowanie wejść: rejestry DDR, PORT i PIN (111)
  • Interpretowanie naciśnięć przycisków (113)
• Zmiana stanu (115)
• Eliminowanie odbić (116)
• Przykład kodu obsługującego odbicia (118)
• Pozytywka (120)
  • Kod programu (120)
• Przycisk na szefa (122)
  • Skrypty dla komputera stacjonarnego (123)
  • Rozszerzenia (126)

7. Konwerter analogowo-cyfrowy - część 1. (129)

• Przegląd elementów układu AVR (130)
• Miernik światła (133)
  • Schemat (133)
  • Kod programu (137)
  • Inicjacja konwertera AC (140)
  • Rozszerzenia (141)
• Powolny oscyloskop (141)
  • Kod dla układu AVR (143)
  • Kod dla komputera (145)
  • Podobieństwa (147)
• Oświetlenie nocne i multiplekser (147)
  • Multiplekser (147)
  • Konfigurowanie bitów multipleksera (148)
  • Schemat (149)
  • Kod (150)
• Podsumowanie (151)

CZĘŚĆ II. ŚREDNIO ZAAWANSOWANA

8. Przerwania sprzętowe (155)

• Przerwania zewnętrzne: przykłady użycia przycisku (157)
  • Przykład z zewnętrznym przerwaniem INT0 (158)
  • Przykład przerwania wywoływanego zmianą stanu pinu (163)
• Czujnik pojemnościowy (165)
  • Czujnik (167)
  • Kod programu (169)
  • Zmienne ulotne i globalne (171)
• Debugowanie układu (173)

9. Wprowadzenie do sprzętowego zegara/licznika (175)

• Zegary i liczniki - do czego mają służyć? (175)
• Sprawdź swój refleks (177)
• Użycie zegara numer 0 do poprawienia 8-bitowych organów (182)
• Radio AM (185)
  • Schemat (187)
  • Szybkość procesora (187)
  • Radio AM: kod programu (191)
• Podsumowanie (195)

10. Modulacja szerokości impulsu (197)

• Jasne i ciemne diody: technika PWM (198)
• Siłowe rozwiązanie PWM (200)
• Modulowanie impulsów za pomocą liczników (201)
  • Inicjowanie liczników dla trybu PWM (203)
• Modulowanie szerokości impulsu na dowolnym pinie (206)
  • Przykład modulacji impulsu na dowolnym pinie (206)
• Zakończenie: inne możliwości dla PWM i listy kontrolne liczników (208)

11. Sterowanie serwomotorami (213)

• Serwomotory (214)
  • Sekretne życie serwomotorów (215)
  • Schemat (216)
  • Kod programu (217)
• Zegar słoneczny z serwomotorem (220)
  • Budowanie zegara (221)
  • Przygotuj lasery! (223)
  • Kod programu (225)
  • Kalibracja serwomotoru zegara słonecznego (232)

12. Konwerter analogowo-cyfrowy - część 2. (237)

• Woltomierz (238)
  • Schemat (239)
  • Kod programu (242)
• Wykrywacz kroków (246)
  • Schemat (246)
  • Teoria (251)
  • Wykładniczo ważona średnia krocząca (252)
  • Kod programu (255)
• Podsumowanie (258)

CZĘŚĆ III. TEMATY ZAAWANSOWANE

13. Zaawansowane sztuczki z PWM (263)

• Bezpośrednia synteza cyfrowa (264)
• Tworzenie fali sinusoidalnej (267)
• Następny krok: miksowanie i głośność (269)
  • Miksowanie (271)
  • Dynamiczna kontrola głośności (273)
• Odpytywanie portu USART (276)
• Obwiednia ADSR (276)
• Pliki uzupełniające (277)

14. Przełączniki (279)

• Sterowanie dużymi prądami: przełączniki (280)
  • Tranzystory bipolarne (281)
  • Tranzystory polowe (MOSFET) (283)
  • Polowe tranzystory mocy (284)
  • Przekaźniki (285)
  • Triaki i przekaźniki statyczne (286)
  • Przełączniki: podsumowanie (287)
• Silniki prądu stałego (288)

15. Zaawansowane sterowanie silnikami (295)

• Cofanie: mostki typu H (296)
• Program: zakręćmy sobie mostkiem (299)
  • Mostek H tylko dla ekspertów (301)
• Mostek H i modulacja szerokości impulsu (302)
  • Tryb napędu znak-moduł (303)
  • Tryb napędu blokada-antyfaza (304)
  • Porównanie trybów napędu (305)
• Silniki krokowe (307)
• Rodzaje silników krokowych (308)
• Pełne kroki i półkroki (308)
• Identyfikowanie przewodów silnika krokowego (311)
  • Zbyt wiele przewodów! (312)
• Podwójny mostek H: układ SN754410 (312)
• Kod programu (315)
• Kontrola przyspieszeń (318)
• Mikrokroki (320)

16. SPI (325)

• Jak działa protokół SPI? (326)
  • Przykład wymiany bitów (328)
  • Rejestry przesuwające (328)
• Zewnętrzna pamięć EEPROM (331)
  • Pamięć zewnętrzna (332)
• Połączenia elektryczne przykładu z protokołem SPI (334)
• Kod programu demonstracyjnego (335)
  • Plik nagłówkowy biblioteki (337)
  • Kod biblioteki obsługującej pamięci EEPROM SPI (339)
  • Funkcja initSPI() (341)
  • Funkcja SPI_tradeByte() (342)
  • Funkcje pomocnicze (343)
• Podsumowanie (344)

17. I2C (347)

• Jak działa protokół I2C? (348)
• Połączenia w przykładowym projekcie (352)
• Biblioteka obsługi magistrali I2C (353)
• Termometr z interfejsem I2C (356)
• Protokołowanie danych z użyciem protokołów I2C i SPI (359)
  • Wskaźniki w pamięci EEPROM (363)
  • Menu tworzone przez port szeregowy (363)
  • Pętla główna termometru protokołującego (364)

18. Używanie pamięci programu (367)

• Wykorzystanie pamięci programu (367)
  • Adresy pamięci (368)
  • Operator adresu: & (369)
• Wskaźniki (372)
  • Wskaźniki w skrócie (372)
  • Wskaźniki jak parametry funkcji (376)
  • Podsumowanie (379)
  • Opcjonalnie: dereferencje wskaźników (380)
• Gadający woltomierz (381)
  • Struktury danych w pamięci programu i plik nagłówkowy (382)
  • Odtwarzanie dźwięku i odczyt wartości napięcia: plik .c (386)
• Generowanie danych audio (391)
  • Różnicowa modulacja kodowo-impulsowa (391)
  • Kodowanie dźwięku metodą dwubitowego DPCM (391)
  • Kodowanie DPCM: program wave2DPCM.py (394)

19. EEPROM (399)

• Używanie pamięci EEPROM (400)
  • Zapisywanie danych w pamięci (400)
  • Odczytywanie danych z pamięci (405)
  • Zapisywanie i odczytywanie pamięci EEPROM (407)
  • Organizacja danych w pamięci EEPROM (408)
• Projekt: szyfrator kodu Vigenere'a (412)

20. Wnioski, pożegnanie i zachęta (421)

• Układ AVR: brakujące rozdziały (421)
  • Licznik watchdog (421)
  • Oszczędzanie energii (422)
  • Zewnętrzne oscylatory i inne źródła taktowania (422)
  • Programy rozruchowe (422)
  • Komparator analogowy (423)
• Debugowanie (423)
• Odłóż książkę i twórz! (423)

Skorowidz (425)