Программируем Arduino. Основы работы со скетчами

Возможно, вам захочется узнать, почему может возникнуть желание использовать эту среду. Вот некоторые веские причины.

• Чтобы избавиться от загрузчика (в модели Uno он занимает 500 байт), например из-за нехватки флеш-памяти или желания обеспечить более быстрый запуск программы после сброса.

• Чтобы использовать микроконтроллеры, отличные от тех, что применяются в стандартных платах Arduino, например маленькие и недорогие микроконтроллеры семейства ATtiny.

• Просто чтобы освоить что-то новое.

Все платы Arduino снабжаются колодкой с шестью контактами, которые можно использовать для непосредственного программирования Arduino с применением AVR Studio. Фактически некоторые модели имеют две такие колодки: одна связана с основным процессором, а другая — с интерфейсом USB, поэтому будьте внимательнее при выборе нужной.

На рис. 2.5 показано, как выглядит пользовательский интерфейс программы AVR Studio 4.

Изучение AVR Studio выходит за рамки этой книги. Однако, как можно видеть на рис. 2.5, скетч Blink не стал длиннее, но определенно выглядит намного сложнее! И в результате его компиляции выполняемый код занимает намного меньше места во флеш-памяти в сравнении с его аналогом в Arduino.

На рис. 2.6 изображена плата Arduino, подключенная к программатору AVR Dragon. Это очень гибкое и мощное устройство, позволяющее в пошаговом режиме отлаживать программы, фактически выполняющиеся на микроконтроллере ATmega.

В главе 4 мы рассмотрим непосредственное взаимодействие с портами, реализацию которого можно видеть на рис. 2.5. Этот прием позволяет улучшить производительность ввода/вывода и продолжать пользоваться преимуществами Arduino IDE.

Рис. 2.5. AVR Studio

Рис. 2.6. Плата Arduino, подключенная к программатору AVR Dragon

Установка загрузчика

Установка загрузчика в плату Arduino может потребоваться по нескольким причинам. Например, вы могли по неосторожности повредить извлекаемый микроконтроллер ATmega328 на плате Arduino Uno и решили заменить его новым ATmega328, приобретенным без загрузчика. Или, занимаясь собственными разработками, вы решили взять микроконтроллер ATmega328 из платы Arduino и вставить его в плату собственной конструкции.

В любом случае имеется возможность установить загрузчик в «чистый» микроконтроллер ATmega328, используя любой из программаторов, упоминавшихся в предыдущем разделе, или с помощью второй платы Arduino.

Установка загрузчика с помощью AVR Studio и программатора

В папке установки Arduino IDE имеются шестнадцатеричные файлы загрузчиков, которые можно записать в ATmega328 с помощью AVR Studio. Эти файлы находятся в папке hardware/arduino/bootloaders. Там вы найдете шестнадцатеричные файлы для всех видов микроконтроллеров. Если вам требуется установить загрузчик в модель Uno, используйте optiboot_atmega328.hex в папке optiboot (рис. 2.7).

Но имейте в виду следующее: при установке загрузчика есть вероятность того, что ваш микроконтроллер превратится в «кирпич». Микроконтроллеры имеют то, что называют битами защиты, которые можно неправильно запрограммировать без возможности восстановления. Они встраиваются для защиты коммерческих интересов, чтобы предотвратить возможность перепрограммирования. Прежде чем сделать решающий шаг, проверьте внимательно, что биты защиты установлены правильно для той платы Arduino, которую вы собираетесь запрограммировать, и подготовьтесь к худшему. На форуме Arduino (www.arduino.cc/forum)7 вы найдете множество обсуждений этой темы наряду с советами, как избежать неприятностей.

Чтобы записать загрузчик с помощью AVR Studio и программатора AVR Dragon, подключите программатор к колодке с контактами ICSP (рис. 2.6).

Рис. 2.7. Установка загрузчика в плату Uno в среде AVR Studio 4

Обратите внимание на то, что на плате Arduino Uno имеются две такие колодки (вторая используется для программирования интерфейса USB).

В меню Tools (Инструменты) выберите пункт Program AVR (Программировать AVR) и установите соединение с микроконтроллером ATmega328 в плате Arduino. Затем в разделе Flash (Флеш-память) выберите требующийся шестнадцатеричный файл и щелкните на кнопке Program (Программировать).

Установка загрузчика с помощью Arduino IDE и второй платы Arduino

Установка нового загрузчика с другой платы Arduino выполняется очень просто. Этот подход намного проще и безопаснее, чем использование AVR Studio. Среда разработки Arduino IDE включает необходимую функцию. Далее перечислено все, что вам потребуется:

• две платы Arduino Uno;

• 6-проводной шлейф с двумя разъемами «папа–папа» (или шесть изолированных проводов);

• один короткий изолированный провод;

• конденсатор на 10 мкФ и 10 В (также подойдет конденсатор на 100 мкФ).

Сначала нужно соединить платы проводами, как описывается в табл. 2.1.

Таблица 2.1. Соединение контактов двух плат Arduino для записи загрузчика

Плата-программатор

Программируемая плата

GND