Programování jednočipů AVR pod linuxem - úvod

7.7.2008 21:41 | Přečteno: 4420× | Avr | poslední úprava: 7.7.2008 21:43

Nedávno se v diskuzi pod blogem o elektronice v Linuxu objevila žádost o zmínce o programování jednočipů AVR. Jelikož se tomu momentálně věnuji, rád se podělím o své zkušenosti.

Dnes se vydáme hlavně pro zásoby a v příštím díle si jako správní ledkofilové osvojíme základy pradávného umění Prométheova a za využítí moci jednočipu ATMEGA16 rozsvítíme LED diodu při stisku tlačítka. Tato na první pohled triviální úloha nám otevře brány k jedné z nejdůležitějších části AVR světa - k ovládání vstupů a výstupů na jeho portech. Ale nejdříve směle na nákupy...

Uz jsme na strankach GM? Vyborne, krome mikrokontroleru(ve svých příkladech budu používat atmega16, ale lze použit prakticky jakýkoliv uC z rodiny osmibitových AVR) a nekolika nezbytnych součástek (ledku, kterou nekoupíte, prostě nerozsvítíte ani kdybyste se rozkrájeli) budete potrebovat také něco, čím své dítko do avr vaničky narvete - naštěstí nám nedávno vyšel Atmel vstříc a vydal levný (za 2k kc u naších vydřiduchů, ze státu 50$ + ty všemožné poplatky...) programátor se schopností debuggingu pres JTAG rozhraní, komunikující s PC přes USB - AVR Dragon(a hlavně je dodávaný v nádherné krabičce ;o)). Je plně podporován programem avrdude, sloužícím v linuxu pro komunikaci s mnoha druhy programátoru - a tím se dostávám k softwarové výbavě...

Standardní C knihovna na našem běžném Linuxu neví nic o AVR architektuře, o jejich registrech atd. Chceme-li využívat jazyk C k programování AVR mikrokontroleru, musíme použít knihovnu avr-libc. O překlad z vyššího jazyka(v našem případě je to jazyk C, ale může jít i o C++ či Adu) do jazyka symbolických adres(běžně nesprávně nazývaný assembler) se stará avr-gcc vycházející z klasického GNU gcc. Vysledný objektovy kód se vytvoří pomocí assembleru(avr-as) a linkeru(avr-ld) z balíku GNU binutils. Mikrokontroléry AVR nicméně tomuto objektovému GNU formátu nerozumí - naštěstí máme k dispozici program avr-objcopy, díky kterému získame běžný intel HEX formát. Těď jěště potřebujeme avrdude k přenesení tohoto výsledného souboru a můžeme začít zjišťovat proč se nám to nechová tak jak by mělo;o) Takže vzhůru k instalaci...

na debianích systémech (a všech těch *buntech):

apt-get install gcc-avr avr-libc gdb-avr avrdude

-- by mělo stačit na pokrytí všech výše zmíněných nástrojů, ale nemám teď debian po ruce, abych si to ověřil

V Gentoo:

Tady je to trochu složitější - ale nic co byste nezvládli - viz třeba návod na konci tohodle návodu Pravděpodobně vám to failne - v jedné ze starších diskuzí jsem popisoval jak to vyřešit(jen upravte aktualní verze gcc a binutils) - tady

A tím pro dnešek končím, abych vám dal prostor k obstarání si potřebného hardwaru ;o))

Na závěr uvádím pár užitečných odkazu:

Programátor AVR Dragon na GMe

Stránky AVR Libc knihovny[EN]

Avrdude - aneb dejte svym hexa souborum smysl[EN]        

Komentáře

[Grunt]

do jazyka symbolických adres(běžně nesprávně nazývaný assembler)

A nejmenuje se to náhodou strojový kód?

BTW: Mohli byste mi doporučit nějaký mikrokontroler(nebo spíš SoC) na kterém by se dalo rozjet linuxové jádro? Pokukoval jsem po architektuře AVR32, protože už jsem se hrál s ATtiny a mam jen pozitivní zkušenost jenže v GMku nic takového nemají a 1000 kusů by mi bylo k ničemu.

[Ladicek]

No, myslím, že ve strojáku nejsou adresy ani náhodou symbolické Assembler je v podstatě (cha, plácnu blbost, tak mne někdo opravte) program, který ze zápisu v jazyce symbolických adres udělá zápis ve strojovém kódu. Tak nějak bych z toho dedukoval, že z kontextu je vždy jednoznačné, zda se mluví o jazyce či překladači, a ten běžně nesprávný výraz bych s klidem toleroval a vůbec se nad ním nepozastavoval.

[Grunt]

Omlouvám se, špatná citace. Spíš jsem měl na mysli, jestli z avr-gcc neleze implicitně strojový kód(binárka?)? Přepínač -S znám, ale proč by to někdo dělal?

[ashen]

Ne, strojový kód je vytvořen až z lidsky čitelného jazyka symbolických adres(instrukce, labely - to stroj moc nezajímá;o)

Pokud vim linux běží až na 32 bitové avr architektůře, zde budu psát jen o osmibitech...

[Grunt]

Pokud vim linux běží až na 32 bitové avr architektůře, zde budu psát jen o osmibitech...

AVR32 je 32-bitová architektura mikrokontrolerů(SoC´s?) od Atmelu na kterých asi Linux běží(/usr/src/linux-2.6.25.10/arch/avr32). Ale jak říkám, nepatří zrovna k nejdostupnějším.

[skywaker]

Ahoj potreboval by som poradit... mam programtor pre PIC 16f84 je to fakt jednoduche - je to schema JDM koli tomu som sa dal na PICy lebo postavit si JDM programator mi prislo jednoduchsie nez programtory pre atmel ale nasiel som na SOS electronics u nas na slovensku lacny programator pre Atmely a rozmyslam ze si ho kupim a dam sa na atmel... ale prosim poradte mi ci je dobry!!!

ATAVRISPmkII http://www.sos.sk/?str=371&artnum=55355

a ci spolupracuje s Linuxom.. taktiez mi poradte nejaku dobru knizku o Atmeloch.. momentlane mam 2 knihy a to:

1.. Moderna ucebnica programovania PIC -- ta je asi najlepsia pre PICy a vela som z nej sa naucil a vela pochopil

a dalsia ktoru mam.. ale je dost povrchna 2.. Mikrokontrolery ATMEL AVR ASSEMBLER od Vladimira Vana

tato kniha nie je zla ale zaobera sa hlavne len asemblerom a ja by som chcel aj nieco po elektronickej stranke prosim poradte..

Lukas.

[trekker.dk]

postavit si JDM programator mi prislo jednoduchsie nez programtory pre atmel

Nejjednodušší programátor se udělá tak, že se natvrdo propojí čtyři dráty paralelního portu s čtyřmi vývody na tom mikroprocesoru.

Zapojení najdeš tady: http://www.stud.fit.vutbr.cz/~xvasic11/cl.cpld/img.php?id=jtagc&alt=Cheap+JTAG (zapojení pinů 18-25 na zem není nutné a spojení pinů 8, 11 a 12 taky ne) a v avrdude se tento programátor jmenuje xil. Umí jenom programovat, neumí ladit. V případě, že chceš chránit port, je možné vložit mezi port a procesor buffer.

Až zjistíš, že ti AVR vyhovuje víc, než PICy, tak si můžeš pořídit něco lepšího. Na netu se povaluje dost návodů, jak si postavit nějaký klon programátorů/debuggerů od Atmelu doma...

[gnat]

Edimax BR-6104KP. Za cca 600 Kč deska s ethernetem a USB. Levnější vývojovej kit neseženeš. Distro tady: http://midge.vlad.org.ua/wiki/

[xxx]

Ja si ted hraju s OvisLinkem WL 5460AP, asi bych hledal neco s vetsi ROM, ty 2MB jsou dost malo.

Ale hlavne bych shanel neco na cem pobezi primo OpenWRT, ne jen nejaka jeho odvozenina. Se ted do toho svojeho bazmeku snazim dostat IPv6, ale pridani do jadra hazi SEGFAULT. Navic jadro je 2.4.18 opatchovane ze SDK od vyrobce (je tam RTL8186, ta odkazovana vec ma nejakej jinej o trochu MIPS).

Proste bych vzal neco kde beha genericky OpenWRT, clovek se tak vyhne zavislosti na silen toolchainu, kterym treba nektere veci nezkompiluje.

BTW: zrovna vcera jsem si psal zapisek do blogu o tom jak sestavit a rozbehat vlastni fw pro RTL8186, kde je veskera dokumentace v azbuce. Bohuzel jsem si oteverl jedne bookmark v okne se zapiskem, a po kliknuti na zpet jsem nemel RelationID.

[Ondrej 'SanTiago' Zajicek]

Doporucuju RB133, je to pomerne levne (~ 1500 Kc), ma to normalni seriovy port, 32 MB RAM a 64 MB flashky. Jede na tom genericky OpenWRT s 2.6 jadrem.

[Grunt]

No tak to je ten krám co vedle mě zrovna přede(akorát je to RB153, ale na tom nesejde) což je naprosto zbytečný luxus.

[Grunt]

Tak jedna deska na Infineon ADM5120 s OpenWRT zrovna v tuto chvíli vedle mě přede, jenže to není to co hledám. Většinou jsou to všelijaká routrovací zařízení(5 rozhraní, bezdrátový čip, USB, 32MB RAM…to všechno je zbytečný luxus který si klidně mohu odpustit) a navíc jsou to jednodeskáče a ne jednočipy(něco jako ATMega).

[xxx]

Ta ATMega ma i v sobe i pameti? Protoze to je to jediny co je na tech deskach, samozrejme krome bizuterie okolo ethernetu a wifi.

[Grunt]

Ta ATMega ma i v sobe i pameti?

To netuším, spíš jsem ho uvedl jen jako příklad co si představuji pod pojmem jednočip. Třeba takové AT32AP7000, které AVR32 Linux podporuje, je plně funkční SoC(i když teď čtu, že tam šaškují s nějakými boardy…budu se na to muset ráno pořádně mrknout) a s těmi parametry a za ty ceny…

Protoze to je to jediny co je na tech deskach, samozrejme krome bizuterie okolo ethernetu a wifi.

A právě ta bižuterie mi docela vadí. A vůbec, proč pamět, NAND, BIOS a já nevím co ještě musí být na samostatném čipu, když by se to do té jedné mrchy dalo pěkně integrovat?

[gnat]

Jenže pak to bude dostupné jen jako BGAčko a to doma nezapájíš. Za ty prachy nekoupíš u českejch zlatokopů pomalu ani ethernetový trafo. WiFi to nemá, ta zbytečně žere. Mám to na řízení topení. Ty RouterBoardy jsou sice pěkný, ale na tuhle aplikaci zbytečně předimenzovaný a nenažraný. Jen zdroj nebo krabice k tomu stojí stejně jak celej ten Edimax.

[Grunt]

Jenže pak to bude dostupné jen jako BGAčko a to doma nezapájíš.

Teď jsem zjistil, že ty AVRka nejsou jednočipy ale SoC bez paměti i uloženého prostoru(prostě úplně to samé co je na Edimaxech). Ta deska se všemi těmi periferiemi určená k programování také nepatří zrovna k nejlevnějším. Existuje vůbec nějaký jednočip s pamětí a úložným prostorem vše na jednom integrovaném obvodu?

Mám to na řízení topení.

A nehodily by se zrovna na tyto činnosti více právě ty malé Atmely?

Ty RouterBoardy jsou sice pěkný, ale na tuhle aplikaci zbytečně předimenzovaný a nenažraný.

A hlavně optimalizované na sítové operace. A také co se velikosti týče, nic moc.

Jen zdroj nebo krabice k tomu stojí stejně jak celej ten Edimax.

To jsou jen šmínky pro lenochy. Trafo se dá použít i od ťamanců a pixli mi otec sbouchal doma na koleňe.

[gnat]

A nehodily by se zrovna na tyto činnosti více právě ty malé Atmely?

Ne, nejlevnější deska s AVRkem a ethernetem vyjde na cca 4.000,- Kč, což při 4 místnostech dělá naprosto nesmyslné náklady.

[Grunt]

Měl jsem na mysli ATtiny,ATmega,…

[trekker.dk]

Ta ATMega ma i v sobe i pameti?

Nejméně 1kB RAM, nejméně 4kB flash, nejméně 512B EEPROM - podle typu.

[Leoš Fridrich]

zdarvim, skuste se podivat na www.tme.cz je mozno si objednat referencni kit od atmelu /ATNGW100/. v tomto uz jede linux a da se to programovat nekolika zpusoby /pomoci tftp, sd karet, seriove linky, nebo pomoci jtag adpteru/. oboji se da sehnat v celku rozumnych cenovych relacich.

leo

[trekker.dk]

A když se člověk obejde bez ladění přes JTAG, tak mu stačí paralelní port a programování přes ISP. Přece jenom pokud člověk začíná a neví, jestli mu to sedne, tak ušetřit 2000 se docela hodí.

[Smajchl]

Nebo se dá vytvořit programátor na sériák a taky za pár korun....

[Konqui]

Anebo se dá lehce vyrobit programátor na USB taky za pár korun....A komunikuje s ním avrdude

[trekker.dk]

Nechci vám do toho kecat, ale na ten paralelák je to pořád nejjednodušší.

[Filip Hesse]

Děkuji, těším se na další, jen tak dál.

[skywaker]

prosim poradte ci by tento programator fungoval pod linuxom napr. pomocou avrdude..

http://www.skywaker.7crows.net/electronic/AvrprogSerialPonyPrg.gif

jeho vyhodou je ze napetie si berie zo serioveho portu

dakujem.

[skywaker]

alebo co poviete na tento jednoduchy programator?

http://www.pavolmaria.org/index.php?id=elektronika/avrspserial#

musim sa skontaktovat s autorom.

[Yokotashi]

Programator je popsan v dokumentaci od UISP - jsou to ctyri draty z paralelniho portu. Ja jsem je posilil 74HC244 a jsem s nim spokojen uz nekolik let.

JTAG to samozrejme neumi.

[ok2zar]

Nazdar lidi, mam dotaz trosku mimo misu. Jaky pouzivate bootloader do mega16 a vetsich? Ja jsem zkousel asi 6 a korm STK500LOAD mi nejelo lautr nic. Bohuzel STK500LOAD mi nekomunikuje s CVAVR. Pak jsem zkousel MEGABOOT - uplne fiasko. Proste ani prd. Zkousel jsem jeste asi 7 dalsich a to se stejnym vysledkem. Proto hledam nejaky skutecne funkcni bootloader a to nejlepe standartu AVR 109/910. Nevi nekdo o necem?

[Sonic X]

Zdravím, jsem tak blbej? Nebo prostě tenhle seriál nemá pokračování?