PRÁCTICA Nº3. 1. TEMA : Conocimiento del software de desarrollo ATMEL Studio

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1 ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL Campus Politécnico "J. Rubén Orellana R." FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA Carrera de Ingeniería Electrónica y Control Carrera de Ingeniería Electrónica y Telecomunicaciones Carrera de Ingeniería Electrónica y Redes de Información Carrera de Ingeniería Eléctrica LABORATORIO DE SISTEMAS MICROPROCESADOS PRÁCTICA Nº3 1. TEMA : Conocimiento del software de desarrollo ATMEL Studio 2. OBJETIVO: Conocer una de las herramientas existentes para el desarrollo y depuración de programas para aplicaciones con microcontroladores de 8 bits de Atmel, específicamente AVR Studio INFORMACIÓN MARCO TEÓRICO Atmel Studio es una plataforma de desarrollo integrado (IDP) para desarrollar y depurar aplicaciones desarrolladas con microcontroladores ARM y AVR. Atmel Studio 7 IDP presenta un ambiente fácil de usar para escribir, generar y depurar sus aplicaciones escritas en C / C ++ o assembler. Además, se puede emplear con tarjetas de desarrollo de Atmel. Hay versiones previas de Atmel Studio, en la actualidad se encuentra en la versión 7.0, sim embargo el estudiante puede emplear cualquiera.

2 Figura 1: Versiones de AVR Studio Los Ensambladores En el desarrollo de los programas de cualquier proyecto basado en microprocesador se necesita de la ayuda de un Ensamblador, esto no es más que una herramienta de software que simplifica la tarea de escribir los programas y que se encarga de traducir el código simbólico o Lenguaje Ensamblador (Assembler) en un código ejecutable o Lenguaje de Máquina, que se almacena en la memoria del microcontrolador para su ejecución. Cuando se ensamblan un conjunto de programas lo que se hace es traducirlos en un idioma mediante el cual se pueda instruir al CPU para que este ejecute eficazmente las tareas que se desea realizar; por tanto al momento de escribir un programa se debe estar totalmente familiarizado con la arquitectura del microcontrolador y las instrucciones que puede ejecutar. Un programa escrito en lenguaje ensamblador contiene: Instrucciones del programa Comentarios Directivas del ensamblador Controles para el ensamblador Una instrucción de programa es el código que se transforma en lenguaje de máquina para ser almacenado en la memoria del programa. Los comentarios son textos que el programador utiliza para documentar los programas y que el ensamblador no toma en cuenta. Las directivas del ensamblador se usan para comprender la estructura del programa y facilitar modificaciones posteriores, estos códigos no generan instrucciones y pueden crear datos, mensajes, etc. Los controles para el ensamblador son acciones que el programador define para realizar el proceso de ensamblado en forma adecuada. Muchos programas son demasiado largos y complejos para escribirlos como una sola unidad. Las soluciones se vuelven más simples cuando el código se divide en varios módulos o subprogramas. Los beneficios de este tipo de programación son: Desarrollo eficiente de programas: La programación ocupa menos tiempo, debido a que los subprogramas son fáciles de estructurar, escribir y comprobar, en comparación con los

3 que se realizan en un solo módulo. Una vez que se han definido las entradas y salidas de cada módulo, el programador proporciona la información requerida y verifica la exactitud de cada módulo examinando los resultados. Terminadas estas pruebas, los módulos separados se unen y son ensamblados como un solo módulo para el programa ejecutable, finalmente el módulo completo puede ser sometido a las últimas pruebas. Uso múltiple de subprogramas: El código escrito para un programa es a menudo útil para otros, la programación modular permite guardar estas instrucciones para ser utilizadas en el futuro. El código puede ser reutilizado, se pueden unir con otros módulos que estén previamente almacenados y que cumplan con los requisitos de entrada y salida. También se tiene la facilidad de guardar estas rutinas para ser usadas solamente con ciertos programas; es decir, que no estén disponibles para todos. Facilidad de depuración y modificación: Los programas modulares son por lo general más fáciles de depurar que otro tipo de programas, debido a que las interfaces para cada módulo están bien definidas, se pueden aislar los problemas que presentan cada módulo en forma específica. Breve descripción del entorno AVRStudio 7 Una vez invocado el entorno se despliega la Página Inicial, en donde se puede escoger entre crear un Nuevo Proyecto, abrir Ejemplos de Proyectos o Proyectos Elaborados, cuyo listado más reciente también se muestra. Además, existen enlaces a las diferentes ayudas que el programador necesita. Figura 2: Ventana de inicio de AVR Studio 7 Al escoger la creación de un nuevo proyecto (New Project ), en la ventana que se despliega para proyectos en Assembler, llenar el nombre del archivo de extensión.asm y de la carpeta del proyecto (que se rellena automáticamente). También se debe escoger la ubicación en donde se van a crear. Luego pulsar OK.

4 Figura 3: Iniciar un proyecto en assembler En la ventana Device Selection se escoge al microcontrolador con el cual se desarrolla el proyecto, ejemplo el ATmega164P. Antes de confirmar se muestran enlaces sobre información del dispositivo y de las herramientas de hardware. Figura 4: Selección de Microcontrolador y característica de este. A partir de aquí la herramienta está operativa, se abre la ventana donde se edita el programa y otras dos situadas a la derecha donde se puede navegar por los componentes de la solución y las respectivas propiedades. En la parte inferior se encuentra la ventana de salida de resultados al realizar el ensamblado.

5 Figura 5: Ventana principal de AVR Studio 7 Los textos se escriben con mayúsculas o minúsculas que el ensamblador no diferencia. Se recomienda que sea una instrucción por línea respetando el formato de las columnas de: Etiqueta, Código de la Operación (Nemonicos ), Operandos y Comentarios. Que con la ayuda de los colores que se generan automáticamente se puede leer los programas con facilidad. Figura 6: Estructura de líneas de programación Al momento de invocar el ensamblado del programa, se encadena automáticamente con el archivo m164pdef.inc, que es un archivo de texto suministrado por el fabricante con las direcciones de todos los registros de E/S del ATmega164P asignadas a una etiqueta que corresponden a los nombres de los registros que Atmel utiliza en su documentación. De esta forma, es fácil elaborar el programa con el nombre del registro en lugar de la dirección que ocupa. Así mismo, se puede asignar nombres a los registros r0-r31 mediante la directiva.def.

6 Figura 7: Ejemplo de programa Una vez ensamblado el programa con Build -> Build Solution, los errores se los ubica, para ser corregidos, mediante dos clicks sobre las líneas que se encuentran la lista de la ventana inferior. Este proceso se repite hasta obtener completo el código de máquina. Figura 8: Built Solution Con Debug -> Step Into activamos la simulación. Se podrá interactuar con el programa mediante los elementos que aparecen en las ventanas del Procesador y de la Memoria que se despliegan en lugar de las anteriores.

7 Figura 9: Simulación de un programa 4. TRABAJO PREPARATORIO 4.1 Consulte y presente la sintaxis de las diferentes líneas que se utilizan con el ensamblador del AVRStudio Traer el siguiente programa como un archivo de texto y consultar todas las instrucciones utilizadas en el programa, ver set de instrucciones del ATmega 164p. (Tener en cuenta que la sintaxis del programa es errónea) ;************************************************************************* ** ;* ;* "div8u" - 8/8 Bit Unsigned Division ;* ;* This subroutine divides the two register variables "DD8U" (dividend) and ;* "DV8U" (divisor). The result is placed in "DRES8U" and the remainder in ;* "DREM8U". ;* ;* Number of words: 14 ;* Number of cycles: 97 ;* Low registers used: 1 (DREM8U) ;* High registers used : 3 (DRES8U/DD8U,DV8U,DCNT8U) ;* ;************************************************************************* ** ;***** Subroutine Register Variables.def drem8u = r15 ; remainder

8 .def dres8u = r16 ; result.def dd8u = r16 ; dividend.def dv8u = r17 ; divisor.def dcnt8u = r18 ; loop counter ;***** code org 0x00 ldi dd8u,76 ld dv8u,24 div8u: sub dremu,drem8u ; clear remainder and carry ldi dcnt8u,9 ; init loop counter d8u_1: role dd8u ; shift left dividend dec dcnt8u ; decrement counter brn d8u_2 ; if done rjmp fin ; return d8u_2: rol drem8u ; shift dividend into remainder sub drem8u,dv8u ; remainder = remainder - divisor brcc d8u_3 ; if result negative add drem8u,dv8u ; restore remainder sec ; clear carry to be shifted into result rjmp d8u_1 ; else d8u_3: sec ; set carry to be shifted into result rjmp d8u_1 fin rjmp fin 5. EQUIPO Y MATERIALES Computador con AVRStudio 6. PROCEDIMIENTO 7. INFORME: 8 REFERENCIAS: 6.1 Con la ayuda del instructor crear un nuevo proyecto que contenga como programa el texto realizado como parte del trabajo preparatorio, corrija los errores cometidos para generar el archivo de salida en formato.hex. 6.2 Comprobar el funcionamiento adecuado del programa, utilizando para ello el simulador incluido en AVRStudio 7.1 Repetir la simulación con otros cuatro conjuntos de datos y presentar los resultados mediante capturas de pantallas 7.2 Adicionalmente realizar lo que el instructor solicite el instructor.