AVR Studio 4 Tutorial.pdf - lehrer

AVR Studio 4 Tutorial
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AVR Studio 4 Tutorial
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Diese Anleitung wurde von Kai Ludwig erweitert und ins Deutsche übersetzt. Sie basiert auf der englischsprachigen Version von Len
Payne und Peter Sutton, die hier abgerufen werden kann.
AVR Studio starten
Das Programm AVR Studio wird gestartet, indem „Start->Programme->Atmel AVR Tools->AVR Studio 4“ aufgerufen wird. Wenn im
Willkommensdialog die Option „Show this dialog on open“ aktiviert ist, wird der Dialog zum Erstellen eines neuen Projektes beim Start
automatisch angezeigt:
Sonst erscheint direkt das AVR Studio Hauptfenster:
Neues Projekt erstellen
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Der Dialog zum Erstellen eines neuen Projektes kann entweder im Willkommensdialog mit dem Knopf „Create New Project“ oder im
Menü „Project“ des AVR Studio Hauptfensters über die Option „New Project“ aufgerufen werden:
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24.07.2007

AVR Studio 4 Tutorial
In dieser Anleitung wird ein kleines Programm erstellt, das einen 8-Bit Wert regelmäßig erhöht und als Binärzähler auf Port B des
AT90S2313 ausgibt.
Im Dialog sollte zunächst der Projektname eingegeben werden. Im Beispiel nennen Sie das Projekt „led“. Als Nächstes muss noch das
Projektverzeichnis angegeben werden. An dieser Stelle speichert AVR Studio alle zum Projekt gehörenden Dateien. Im Beispiel
verwenden Sie das Unterverzeichnis „C:\avr2313_assembler“. Falls das Verzeichnis noch nicht existiert, fragt AVR Studio, ob es
angelegt werden soll. Wenn der Dialog mit dem Knopf „Next>>“ bestätigt wird, erscheint ein weiterer Dialog:
Damit AVR Studio später das Programm simulieren kann, muss hier „AVR Simulator“ als Debug Plattform ausgewählt und der
verwendete Prozessortyp angegeben werden. Im Beispiel wählen Sie „AT90S2313“. Nachdem dieser Dialog mit dem Knopf „Finish“
geschlossen wurde, legt AVR Studio das neue Projekt an und öffnet die Quelltextdatei im integrierten Editor. Der Bildschirm sieht nun
folgendermaßen aus:
Nun kann mit der Eingabe des Assemblerprogramms begonnen werden.
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AVR Studio 4 Tutorial
Der Arbeitsbereich
Die Datei „led.asm“ wird automatisch als Hauptdatei des Projekts markiert. Dies ist erkennbar an dem kleinen roten Pfeil auf dem
Miniaturbild neben dem Dateinamen im Arbeitsbereich (Workpace). AVR Studio beginnt die Programmübersetzung immer bei der
Hauptdatei, von der es im Ordner „Assembler“ immer nur eine geben kann.
Wenn in einem Assemblerprojekt mehrere Dateien benötigt werden, so können neue oder bestehende Dateien dem Projekt
hinzugefügt werden. Nach Rechtsklick mit der Maus auf den Ordner Assembler im Arbeitsbereich wird mit der Option „Create new File“
eine neue Datei erstellt, deren Name danach angegeben werden muss. Durch die Option „Add existing File“ kann eine bestehende
Datei hinzugefügt werden, AVR Studio fragt automatisch nach dem Ort der Datei.
Eine neue Hauptdatei des Projektes wird festgelegt, indem auf ihren Dateinamen im Arbeitsbereich mit der rechten Maustaste geklickt
wird und dann die Option „Set as Entry File“ gewählt wird. Die neue Hauptdatei erhält dann den kleinen roten Pfeil.
Bearbeiten der Assemblerdatei
Nachdem Sie nun ein neues Projekt mit einer leeren Datei erstellt haben, beginnen Sie mit der Eingabe des Assemblerprogramms.
Sollte die Datei „led.asm“ nicht geöffnet sein, so kann diese im integrierten Editor geöffnet werden, indem im Arbeitsbereich mit
Doppelklick auf den Dateinamen geklickt wird. Die Datei ist zunächst leer, der Programmtext muß manuell eingegeben werden. Bitte
tippen Sie den folgenden Text ab oder fügen ihn durch Kopieren ein:
;**********************************************************
.include "2313def.inc" ; Definitionen für AT90S2313
rjmp RESET ; Reset Handle
;**********************************************************
RESET:
.def temp = r16 ; temp als Universalregister definieren
ldi temp,low(RAMEND) ; Stackpointer initialisieren
out SPL,temp
ser temp ; temp = FF
out DDRB,temp ; Datenrichtungsregister für Port B auf Ausgang schalten
loop: ; Endlosschleife
out PORTB,temp ; temp auf Port B ausgeben
inc temp ; temp um 1 erhöhen
rjmp loop
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Nach der Eingabe des Programms sollte es gespeichert werden. Dazu ist aus dem Menü „File“ die Option „Save“ zu verwenden. Das
AVR Studio Hauptfenster sollte nun folgendermaßen aussehen:
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Programmdatei übersetzen
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Um das Programm zu übersetzen (assemblieren) muss aus dem Menü „Project“ die Option „Build“ aufgerufen werden. Kürzer geht dies
durch die Taste „F7“.
AVR Studio übersetzt nun den Quelltext des Programms in für den Mikrocontroller ausführbare Befehle. Das AVR Studio Hauptfenster
sollte danach folgendermaßen aussehen:
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Das fertige Programm belegt 16 Bytes Speicher (8 words). Bei der Programmübersetzung kam es zu keinen Fehlern. Das fertige
Programm ist im Unterverzeichnis „C:\avr2313_assembler“ unter dem Dateinamen „led.hex“ abgelegt. Diese Datei kann später z.B. mit
PonyProg zum Mikrocontroller übertragen werden.
Zuvor sollten Sie jedoch das Programm in AVR Studio simulieren und sein Verhalten untersuchen.
Simulation
Bis hierher haben Sie alle Dateien erstellt, die zur Simulation des Programms benötigt werden. Um die Simulation zu starten, wählen
Sie aus dem Menü „Debug“ die Option „Start Debugging“:
Befehlszeiger
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Sie sehen nun im Editor einen gelben Pfeil auf der linken Seite des Programmtextes. Dieser Pfeil ist der Befehlszeiger (Instruction
Pointer) und zeigt die aktuelle Position der Programmausführung. Er zeigt auf den nächsten auszuführenden Befehl. Im Arbeitsbereich
(Workspace) ist statt des Reiters „Project“ nun der Reiter „I/O“ aktiv. Hier werden die internen Strukturen des simulierten Prozessors
angezeigt:
Öffnen Sie nun den Bereich „I/O AT90S2313“, um im Detail ansehen zu können, was mit Port B während der Programmausführung
geschieht. Dazu muss mit der linken Maustaste auf das kleine „+“ neben „I/O AT90S2313“ geklickt werden. Dadurch werden alle I/O-
Einheiten des simulierten Prozessors angezeigt. Um nun die Details für Port B anzusehen, muss mit der linken Maustaste auf das
kleine „+“ neben „PORTB“ geklickt werden:
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Es werden alle Register, die mit Port B zusammenhängen, angezeigt. Dazu gehören das „Port B Data Register“ (PORTB), das
„Datenrichtungsregister“ (DDRB) und das „Port B Eingangsregister“ (PINB). Jedes Bit in den Registern wird durch eine Checkbox
dargestellt. Eine logische ‚null’ (0) wird durch eine leere Checkbox angezeigt, eine logische ‚eins’ (1) wird durch eine ausgefüllte
Checkbox angezeigt. Diese Checkboxen werden während der Programmausführung ständig aktualisiert und zeigen den aktuellen
Zustand der einzelne Bits. Sie können die einzelnen Bits auch durch Anklicken der Checkboxen mit der linken Maustaste setzen oder
löschen. Links neben den Checkboxen sehen Sie den aktuellen Wert der Register in hexadezimaler Notation.
Programmausführung im Einzelschrittverfahren
Es gibt zwei Kommandos, um das Programm im Einzelschrittverfahren auszuführen. Dies sind „Step Over“ (F10) und „Step Into“ (F11).
Der Unterschied zwischen diesen Kommandos ist, dass „Step Over“ nicht in Unterroutinen hineinläuft. Da das Beispielprogramm keine
Unterroutinen hat, macht es im Beispiel keinen Unterschied, ob „Step Over“ oder „Step Into“ benutzt werden.
Führen Sie nun durch wiederholtes Betätigen von „Step Into“ (F11) das Programm in Einzelschritten bis zur letzten Programmzeile
(rjmp loop) aus. Die Register wechseln ihre Farbe von schwarz auf rot, sobald sie ihren Wert verändern. Dadurch lässt sich einfacher
beobachten, welche Register während der Programmausführung verändert werden.
Durch weiteres Betätigen von „Step Into“ (F11) kann die Endlosschleife mehrfach durchlaufen werden. Dabei können Sie beobachten,
wie der Wert von Port B erhöht wird.
Programmunterbrechungspunkte
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Durch Programmunterbrechungspunkte (Breakpoints) kann der Ablauf eines Programm angehalten werden. Wenn ein
Programmunterbrechungspunkt im Programmtext hinzugefügt wird, kann das Programm mit voller Geschwindigkeit ausgeführt werden
und stoppt dann in der Programmzeile mit dem Programmunterbrechungspunkt.
Im Moment müssen Sie „Step Into“ (F11) dreimal ausführen, um die Endlosschleife einmal komplett zu durchlaufen. Indem Sie in der
Zeile mit dem Befehl „rjmp loop“ einen Programmunterbrechungspunkt hinzufügen, können Sie den Simulationsprozess beschleunigen.
Bringen Sie den Cursor auf die Zeile mit dem Befehl „rjmp loop“ und wählen Sie dann aus dem Menü „Debug“ die Option „Toggle
Breakpoint“. Der Programmunterbrechungspunkt kann durch erneutes Betätigen der Taste F9 wieder entfernt werden.
Am linken Rand des Editorfensters erscheint ein roter Kreis und zeigt den soeben erstellten Programmunterbrechungspunkt an. Indem
aus dem Menü „Debug“ die Option „Run“ gewählt wird, läuft das Programm los und hält an der Stelle mit dem
Programmunterbrechungspunkt wieder an. Kürzer geht dies durch die Taste „F5“.
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Verändern des Programmtextes
Um z.B. das Programm herunter- statt heraufzählen zu lassen, muss der Programmtext editiert werden. Bringen Sie den Cursor in das
Editorfenster auf die Zeile mit dem Befehl „inc“ (increment) und ändern diesen in „dec“ (decrement). Wenn Sie nun die
Programmausführung wieder mit der Taste F5 starten, erscheint folgende Dialogbox:
AVR Studio bemerkt, das Sie den Programmtext während der Simulation geändert haben und fordert Sie auf, die Neuübersetzung der
Programms zu bestätigen. Drücken Sie bitte den Knopf „Yes“.
Das Projekt wird nun erneut übersetzt und der Befehlszeiger wird wieder auf die erste Zeile gesetzt. Der eingestellte
Programmüberwachungspunkt bleibt bestehen.
Überwachen von Variablen
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Um während der Programmausführung den Inhalt von Variablen sehen zu können, kann im Menü „View“ mit der Option „Watch“ ein
Fenster zur Überwachung der Variablen (Watch) geöffnet werden.
Variablen, die mit der Angabe „.def“ definiert wurden, können im Fenster zur Überwachung der Variablen angezeigt werden. Im Beispiel
ist „temp“ die einzige definierte Variable. Nachdem mit der rechten Maustaste in das Fenster zur Überwachung der Variablen geklickt
und dann „Add Item“ ausgewählt wurde, kann dort „temp“ eingegeben werden. Nach Betätigen der Eingabetaste erscheint die Variable
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„temp“ im Fenster zur Überwachung der Variablen. Wenn Sie nun das Programm weiter ausführen, wird der Wert der Variablen ständig
aktualisiert.
Anzeige der Prozessorsdetails
Um die internen Strukturen des simulierten Prozessors zu beobachten, kann im Arbeitsbereich (Workspace) durch Klicken mit der
linken Maustaste auf das klein „+“ neben „Processor“ dessen Detailansicht geöffnet werden.
Hier werden prozessorspezifische Informationen wie Programmzähler, aufgeführte Taktzyklen und verstrichene Zeit angezeigt. Diese
Daten sind nützlich, wenn man die genaue Länge einer Schleife oder die exakte Zeit einer Unterroutine bestimmen will. In diesem
Beispiel werden diese Informationen nicht weiter benötigt, sie stellen aber eine nützliche Informationsquelle während der Simulation
von Projekten dar.
Speichern des Projekts
Bevor Sie AVR Studio verlassen, speichern Sie das Projekt. AVR Studio merkt sich die Positionen der Fenster und stellt diese wieder
her, wenn das Projekt erneut geöffnet wird. Um das Projekt zu speichern, wird aus dem Menü „Project“ die Option „Save Project“
gewählt.
Copyright 2003-2007 Talentraspel Elektronikversand K. Ludwig / Zuletzt aktualisiert: 08:51 22/11 2005
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