Programmer Notepad的配置与AVRGCC入门.docx
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ProgrammerNotepad的配置与AVRGCC入门
ProgrammerNotepad的配置与AVRGCC入门
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佚名 来源:
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2008-7-2619:
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单片机AVR的编程工具很多，有C，ASM，PASCAL，BASIC等等。
除ASM由ATMEL公司免费提供外，其它大多数的工具都是需要收费的。
而C编译器更是其中收费最高的编译器。
但也有例外，那就是GCC——它不但免费而且功能也几乎是“最强”的。
所以我作为入门者，就开始学习它了！
一、单片机编程
1、单片机与电脑的编程有些许不同，它除一些必要地算法外，更重要的是对端口的操作。
如开关量
采集、开关量控制输出、模拟量的输入、通讯的操作、显示器与键的控制等等都需要操作端口。
2、电脑存储永久数据一般都在硬盘等介质中。
而单片机则存放在EPROM、EEPROM、FLASH等存储器中。
3、通讯接口的编程对单片机来说是至关重要的，特别在工控、网络等的应用中犹为重要。
4、单片机的编程与电脑编程相比有诸多限制。
这就要求编程者对单片机硬件有一定的了解。
二、AVR单片机编程
1、AVR单片的硬件：
我们以ATMega16为例为说明一下AVR单片机吧！
这是ATMEGA16的引脚及其功能图（来自其DataSheet）
A、从图中我们可以看出有4个8位端口共32个引脚，大多有双重功能。
它们分别命名为PORTA、PORTB、PORTC、PORTD。
B、PORTA具备普通IO口功能外还有AD转换功能，其精度可以达到10位，即采集到的ADC的值最大不超过1023（0-1023），对应外面实际电压值的精度需要一定的简单换算（主要看其参考电压）。
如参考电压为2.5V，则有2.5V为1023，则其精度为2.5V/1023就是0.00244V。
如参考电压为5V，则有5V/1023也就是0.0049V。
C、PORTB口除了基本的IO功能外，特别要提的是PB4、5、6、7的功能，它是SPI（同步串行接口），更重要的是，它可以用来下载程序。
D、其它的暂且不说，必竟不是AVR单片机的介绍文章嘛。
2、AVR单片机的软件：
软件当然是用来控控制这些接口的运作及其代表的含义的。
这也是个非常大的问题，如果你一点都不懂软件，请也找本计算机编程的书看看吧。
三、开始AVRGCC编程吧
好了，下面我们来看一个简单的程序吧。
在WinAVR的ProgrammerNotePad2中的图：
图2
执行MakeAll后，生成HEX文件（本例中的文件名2.HEX）。
以下是它的全过程。
>"make.exe"all
--------begin--------
avr-gcc（GCC）3.4.1//告知avr-gcc的版本号
Copyright（C）2004FreeSoftwareFoundation,Inc.//编译器所属于公司及其版权信息
Thisisfreesoftware;seethesourceforcopyingconditions.ThereisNO
warranty;notevenforMERCHANTABILITYorFITNESSFORAPARTICULARPURPOSE.
//这是ELF文件的一些信息，ELF文件用于调试。
Sizebefore:
//转换前的ELF文件信息
2.elf:
sectionsizeaddr
.text2080
.data08388704
.bss08388704
.noinit08388704
.eeprom08454144
.stab7800
.stabstr14690
Total2457
ConvertingtoAVRExtendedCOFF:
2.cof//将ELF文件转换成AVRStudio能够接受的格式
avr-objcopy--debugging--change-section-address.data-0x800000--change-section-address.bss-0x800000--change-section-address.noinit-0x800000--change-section-address.eeprom-0x810000-Ocoff-ext-avr2.elf2.cof
Discardinglocalsymboloutsideanycompilationunit:
.do_copy_data_start
Discardinglocalsymboloutsideanycompilationunit:
.do_copy_data_loop
Discardinglocalsymboloutsideanycompilationunit:
.do_clear_bss_start
Discardinglocalsymboloutsideanycompilationunit:
.do_clear_bss_loop
Sizeafter:
//转换后的文件信息。
2.elf:
sectionsizeaddr
.text2080
.data08388704
.bss08388704
.noinit08388704
.eeprom08454144
.stab7800
.stabstr14690
Total2457
Errors:
none//编译过程中产生的错误数
--------end--------//编译结束
>ProcessExitCode:
0//avr-gcc结束信息，0表示正常结束
接下来用AVRISP程序将2.hex文件下载后AVR单片机中，观看效果。
（可以考虑买个双龙的试验器SL_AVRAD）。
下面我们来看看avr-gcc的IDE吧。
主窗口（图3）
这是非常标准的WindowsStyle窗口。
当然它由于不是专为avr-gcc设计，所以对它进行设置是必不可少的！
下面我就来设置它，以使它成为我们好用的工具吧。
（呵呵！
可千万别小看它哦）
在设置它之前让我们来看看，我们希望是一个怎样的工具吧。
参照其它软件的IDE。
首先，我们得有个工程（项目）管理器，这点PN已有，不需我们去设它。
其次，得方便我们编辑源代码，最好是有关键字（代码）高度显示，以方便我们识别它们。
如果能再给我们实时的一些提示就更好了！
这方便PN做得非常很好（有人说SI很好，不过我觉得每个人有每个人的习惯，不必强求）。
再次，我们得在不离开IDE的情况下，编辑C语言的makefile文件。
生成我“目标代码”（计算机中术语的话叫可执行文件），并且，下载到我们单片机中。
好了！
来看看我们对它的设置吧！
1、代码高亮设置将它设置成你习惯的模式。
步骤如下：
打开PN菜单Tools->Options，在Options对话框中选择Style->Schemes，你说看到了如图4、5、6所示的内容了。
现在开始你的设置吧。
代码高亮设置1-预编译（图4）
代码高亮设置2-操作符（如+-*/括号等）（图5）
代码高亮设置3-数字（图6）
别小看这点小功能啊，它能帮你找到不少编程错误哦（图7）
想将代码打印出来吗，有帮助的！
（图8）
其它高亮设置同上请大家自已动手吧！
一定要按自己的习惯哦。
3、设置PN中的菜单“新建”和工具栏图标，点击它新建文件时的文件缺省类型。
我们当然希望是C类型文件啦，如下图：
定义新建缺省的文件类型（图9）
4、下面开始设置的我们的avr-gcc工具菜单吧！
C语文的Make工具设定（图10）:
精心的设置可以让你的PN，不必其它工具差哦。
5、C语言Makefile对于初学者来说太难了，根本不知道它是干嘛的，怎么工作（说的有点夸张）及怎么编写。
幸好WinAVR提供给了我们一个非常好用的工具mfile。
下面就将它集成到我们的PN中来吧！
Makefile工具在PN中的设定（图11）（注意本工具设置为特殊设置）
Makefile的设置是将C:
\WinAVR\bin下的wish84.exe、tcl84.dll、tk84.dll三个文件复制到C:
\WinAVR\mfile目录下。
并用PN打开C:
\WinAVR\mfile\mfile.tcl。
修改成下图所示
修改mfile.tcl为图中选中的部分并保存（图12）
6、设置ISPProgrammer工具
ISP串行下载器的设置（图13）
按下F4后运行的结果（图14）
7、到现在，我想你对PN有了一些了解了吧。
看看下面几个图吧！
几个快捷键及其对应工具的设置（图15）它们用着实在是方便啊
Makefile执行后的图（图16）
这是PN对大项目、大工程管理的超强部分了（图17）
到此，ProgrammerNotePad设置完成。
四、Avr-gcc简易入门
1、对端口的操作：
A、如果我想将PORTB端口设置为输出口（8位），则在gcc中用如下方式
DDRB=0xFF;注意：
0xFF=0B11111111表示全为1，代表了输出。
如果你改上式为：
DDRB=0x01;//即0B00000001，则表示，你将PORTB的第0位（PB0）设置为输出，其它PB1-7为输入。
DDRB为AVR的端口设置寄存器。
B、从端口PORTB中读入状态，用如下方式：
UnsignedChara=PINB;//读入端口PORTB的状态。
若端口PORTB的状态如下：
PB0为高电平1
PB1为低电平0
PB2为高电平1
PB3为高电平1
PB4为高电平1
PB5为低电平0
PB6为低电平0
PB7为高电平1
则有a=0b10011101=0x9D
C、向端口PORTB写状态（设置状态）：
若要装PORTB第0位和第2位置1（高电平）。
DDRB=0；//PORTB全部为输出。
PORTB=0x03;//0b00000101
D、而更多的情况，我们是要将端口的某一位改变状态，而不是对整个端口操作。
或只想知道端口的某一位的状态如何的？
那么如何来做呢？
例如：
将PB4置1，PORTB=PORTB|0x10;//0x10=0b00010000
将PB4置0，PORTB=PORTB&0xEF;//0xEF=0b11101111
将PB4置翻转，PORTB=PORTB^0x10;//0x10=00010000
检验PB4的状态，chara=PINB&0x10;//如果PB4为1，是a>0，否则a=0
当然，上面写法对C语言来说，简直就是垃圾代码了。
C语言有它自己的方式，
例如：
PORTB|=0x10;
PORTB&=0xEF;
PORTB^=0x10;
If（PINB&0x10）{你的语句;}
是否感觉到比较简洁啊？
！
E、当然avr-gcc也提供了两个函数对操作位，如：
sbi（PORTB,4）;cbi（PORTB,4）;分别将PB4置1和清零。
2、变量的类型
char
unsignedchar
short
unsignedshort
int
unsignedint
long
unsignedlong
longlong
unsignedlonglong
float
double
void
等等等等，这就请读者自己看资料了。
3、程序控制语句，C语言提供了非常丰富的程序流程控制语句。
i.循环语句
A、For（;;）语句，如：
for（i=0;i<8;i++）{
循环体；
}//本例循环8次。
注意！
for语句是先比较后加减的。
B、While（exp）语句，如：
i=0;While（i<8）{
循环体；
i++;
}//本例循环8次。
也是先比较后执行循环体的。
C、Dowhile语句，如：
i=0;
do{
i++;
循环体；
}while（x<8）;
//本例循环7次，因为它是先执行后比较的语句。
因为i++在第一次比较时i已经是1了。
ii.分支语句。
A、if语句，大名鼎鼎语句了，几乎所有编程软件都有它的身影。
没什么好说的。
B、switch语句。
等
好了，这些就不说下去了，因为如果你连这些都不清楚。
你该做的是找本C教程吧。
4、中断服务控制（SIGNAL）
voidUART_Init（void）{//中断初始化函数//
UART_Ready=1;
UART_ReceivedChar=0;
pUART_Buffer=0;
outp（BV（RXCIE）|BV（RXEN）,UCR）;//允许串行接收中断//
outp（（u08）UART_BAUD_SELECT,UBRR）;//设置UART波特率//
sei（）;//打开全局中断//
}
SIGNAL（SIG_UART_RECV）{//串口接收完成中断服务进程（子程序）//
UART_ReceivedChar=1;//指示已经接收到一个字符//
UART_RxChar=inp（UDR）;//将收到的字符存储起来//
}
其中SIGNAL标示了下面的语句由中断来调用。
五、实例设计与编程
试验电路图（图18）
好了，写了这么多，让我们也看个实例先吧，硬件电路图如图18。
软件编程如下：
软件在PN中编写的结果如上图。
其中第1、2行为预编译语句，它们告诉编译器一些重要的信息。
如单片机内的寄存器名称对应的向量等.DDRB、PORTB就在io.h内定义的（其实它在本例中是在iom16.h中定义的,io.h是所有AVR单片机公共定义，它从makefile中提取单片机类型，来从include\avr下取出对应的实际io*.h文件）。
第4行为C语言的主函数，特别要注意的是，avr-gcc的主函数类型必须为int类型。
否则出现警告错误warning:
returntypeof'main'isnot`int'。
第5行定义了三个无符号字符型变量：
i,j,k。
第6行定义了端口PORTB全部为输出。
第7行在端口PORTB中输出高电平。
第8行到第18行为一个无限循环语句。
第9行开始到第17行也是一个循环。
用它的目的是将端口PORTB的某一位置低，让LED点亮。
第10行是向端口的某一位（由变量k指定），其中十分重要的是~（1<<
第11行到第15行由两个for循环构成的延时部分，它可以使LED移动的速度放慢，好让我们的肉眼能看到。
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