Um zu lernen, wie man einen Mikrocontroller programmiert, muss man
einen Mikrocontroller programmieren.
Zu diesem Zweck haben wir einen Atmel Mikrocontroller in ein handliches
Schulungsboard eingebaut. Der erste Band des Handbuchs bezieht
sich auf die grundlegende Programmierung des Gerätes. In diesen Script
wird auf die Basisfunktionen des Schulungsboards eingegangen – hier rot
gekennzeichnet.
Inhaltsverzeichnis
Einführung
Allgemeiner Programmaufbau
Steuern von Ausgängen
Leuchtdioden schalten
Übungsaufgaben
Eingabe durch Taster
Vervollständigung des Programmkopfs und Ansteuerung des LCD-Display
Taster und Schalter: Aufgaben
Übungsaufgaben:
Schleifen und Variablen
Beispielaufgaben:
Display und Schleifen
Ausgabe von Zufallszahlen
Verwendung von Interrupts
Programmierbefehle und Syntax
Zielsetzung & Themen
Das primäre Ziel dieser Arbeit ist es, einen einfachen und erfolgreichen Einstieg in die komplexe Welt der Mikrocontroller-Programmierung zu vermitteln, indem grundlegende Funktionen und Möglichkeiten des Atmel-Mikrocontrollers ATmega16 anhand des schulungsspezifischen Boards praxisnah vorgestellt werden.
- Grundlagen der Programmierung mit der Sprache BASIC und BASCOM.
- Konfiguration von Mikrocontroller-Pins als Ein- und Ausgänge.
- Ansteuerung von Hardwarekomponenten wie Leuchtdioden, Summern und LCD-Displays.
- Implementierung von Kontrollstrukturen wie Schleifen und Bedingungsabfragen.
- Einsatz von Interrupts zur effizienten Signalverarbeitung.
Auszug aus dem Buch
Verwendung von Interrupts
Ein Interrupt ist eine gewollte Programmunterbrechung.
Durch Interrupts ist es möglich, zwei Sachen „gleichzeitig“ zu machen. Wenn wir z.B. ein Blinklicht programmiert haben und gleichzeitig den Zustand eines Tasters abfragen wollen, lässt sich dies am einfachsten durch einen Interrupt realisieren. Wir zwingen damit den Mikrocontroller, neben seiner Aufgabe ununterbrochen zu prüfen, ob ein Taster gedrückt ist oder nicht.
Der Interrupt-Befehl ist nicht unkompliziert: Der Atmel-Mikrocontroller besitzt drei interruptfähige Pins (Int0, Int1 und Int2), die bei uns mit den drei Tastern grün, gelb und rot verbunden sind.
Um den Interrupt-Befehl nutzen zu können, müssen mehrere Parameter gesetzt werden.
Der Befehl Enable Interrupts legt fest, ob mein Hauptprogramm überhaupt von Interrupts unterbrochen werden darf. Mit den Befehlen Enable Int0 bzw. Enable Int1 lege ich fest, dass ein Druck auf den grünen bzw. gelben Taster den Interrupt auslöst. Ein Druck auf den roten Taster (Int2) bleibt wirkungslos.
Mit dem On Befehl ordne ich dem Interrupt ein bestimmtes Unterprogramm zu. So wird mit dem Befehl „On Int0 Ein“ dem Interrupt 0 das Unterprogramm „Ein“ zugewiesen.
Mit dem Config Befehl wird festgelegt, ob der Interrupt beim Drücken oder beim Loslassen des Tasters ausgelöst werden soll.
Config Int0 = Rising bedeutet, dass der Controller auf eine ansteigende Spannung von 0 auf 5 V reagiert – man spricht dabei von der Reaktion auf eine steigende Flanke. Alternativ dazu würde der Parameter „Falling“ auf eine fallende Flanke, d.h. einen Wechsel der Spannung von 5 auf 0 V, reagieren.
Der Name eines Unterprogramms endet grundsätzlich mit einem Doppelpunkt. Leerschritte in Unterprogrammnamen sind nicht erlaubt. Das Ende eines Unterprogramms wird durch den Befehl Return gekennzeichnet.
Zusammenfassung der Kapitel
Einführung: Vermittlung der Grundlagen von Mikrocontrollern, Vorstellung des verwendeten ATmega16 und der Programmiersprache Basic in Verbindung mit BASCOM.
Allgemeiner Programmaufbau: Erläuterung der notwendigen Grundstruktur eines Programms, inklusive Definitionen für Taktfrequenzen und Controller-Typen.
Steuern von Ausgängen: Einführung in die Ansteuerung von Pins als Ausgänge am Beispiel von Leuchtdioden.
Leuchtdioden schalten: Praktische Umsetzung der Ansteuerung mehrerer LEDs mittels Alias-Namen.
Übungsaufgaben: Zusammenstellung von Programmieraufgaben zur Festigung der Grundbefehle wie Blinklichter und Ampelphasen.
Eingabe durch Taster: Erweiterung um die Konfiguration von Eingängen und die Abfrage von Tastendrücken mittels If-Then-Else-Strukturen.
Vervollständigung des Programmkopfs und Ansteuerung des LCD-Display: Integration komplexer Hardware-Komponenten wie LCD-Displays in den Programmierprozess.
Taster und Schalter: Aufgaben: Vertiefung der Logik bei der Tasterabfrage und alternative Implementierungsmöglichkeiten.
Schleifen und Variablen: Einführung in das Speichermanagement von Variablen und die Nutzung von Zählschleifen.
Beispielaufgaben: Anwendung von Schleifen zur Lösung variabler Aufgabenstellungen.
Display und Schleifen: Verknüpfung der Displayausgabe mit dynamischen Werten aus Schleifendurchläufen unter Nutzung des Befehls Locate.
Ausgabe von Zufallszahlen: Erklärung zur Generierung von Zufallswerten für Anwendungen wie elektronische Würfel.
Verwendung von Interrupts: Demonstration der hardwarenahen Priorisierung von Ereignissen zur parallelen Prozesssteuerung.
Programmierbefehle und Syntax: Kompakter Überblick über die wichtigsten in diesem Skript behandelten Befehle und deren Funktionen.
Schlüsselwörter
Mikrocontroller, Atmel, ATmega16, BASCOM, Basic, Programmierung, Hardware, LEDs, Taster, LCD-Display, Interrupts, Schleifen, Variablen, Pinbelegung, Compiler
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in diesem Skript grundlegend?
Das Skript dient als Einführung in die Programmierung von Atmel-Mikrocontrollern (speziell ATmega16) unter Verwendung eines dedizierten Schulungsboards.
Welche zentralen Themenfelder werden behandelt?
Die Arbeit deckt die Einrichtung der Entwicklungsumgebung, die Basiskonfiguration des Controllers, die Ansteuerung von Peripheriegeräten (LEDs, LCD) und die Implementierung von Logikstrukturen ab.
Was ist das primäre Ziel der Anleitung?
Ziel ist ein einfacher und verständlicher Einstieg in die komplexe Thematik der Hardware-Programmierung für Schüler und Einsteiger durch praxisnahe Beispiele.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Es handelt sich um einen anwendungsorientierten, didaktischen Leitfaden, der Konzepte durch schrittweise Implementierung (Learning-by-Doing) vermittelt.
Was wird im Hauptteil detailliert besprochen?
Der Hauptteil behandelt die Software BASCOM, die Konfiguration von Ein- und Ausgängen, die Nutzung von Kontrollschleifen, Variablen sowie fortgeschrittene Techniken wie Interrupts.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren das Dokument?
Die wesentlichen Begriffe sind Mikrocontroller, ATmega16, BASCOM, Interrupts, Peripherie-Ansteuerung und Basic-Programmierung.
Wie werden Taster technisch korrekt abgefragt?
Taster werden als Eingänge (Input) konfiguriert und ihr Zustand wird mittels If-Then-Else-Bedingungen innerhalb einer Endlosschleife geprüft.
Was ist die Funktion des Befehls Locate?
Locate dient dazu, die Cursor-Position auf dem LCD-Display exakt zu bestimmen, um gezielt in Zeile 1 oder 2 zu schreiben.
- Citation du texte
- Tobias Stuckenberg (Auteur), Gert Reich (Éditeur de série), 2012, Programmieren mit dem Schulungsboard für Atmel-Mikrocontroller (Schulungsboard Version 2 mit USB-Schnittstelle), Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/196616
