🗊Презентация Учебная практика. Программирование микроконтроллеров

Учебная практика КАНАШЕВ Евгений Александрович kanashevea@susu.ru

СМК СТУ 2.0 - 2006 (с изменениями, приказ № 54 от 12.03.2008) 4.1.2 Практика является одним из видов учебного процесса, в ходе которого осуществляется непосредственная связь теоретического обучения с будущей практической деятельностью специалиста Целью практики является формирование профессиональной позиции будущего специалиста, владеющего стратегией планирования и организации своей деятельности, а также самостоятельно ставящего задачи профессионального и личностного самосовершенствования 4.1.3 Виды практик и их продолжительность определяются государственными образовательными стандартами высшего профессионального образования и утвержденными учебными планами по специальности

Учебная практика представляет собой комплексные практические занятия, дополняемые другими видами учебного процесса, в ходе которых осуществляется формирование основных первичных профессиональных навыков, ознакомление со специальностью, подготовка к изучению общепрофессиональных и специальных дисциплин, приобретение навыков работы в коллективе проводится в учебных мастерских, в вычислительных центрах и лабораториях университета по итогам учебной практики предусматривается дифференцированный зачет, который проставляется руководителем практики от кафедры на основе отчетов, составляемых студентами в соответствии с программой практики

Введение в Arduino

Содержание Микроконтроллеры Введение в Arduino Основы на пальцах Hello, world!

Виды компьютеров Суперкомпьютеры Мейнфреймы Серверы Персональные компьютеры Контроллеры Микроконтроллеры

Виды компьютеров Суперкомпьютеры Мейнфреймы Серверы Персональные компьютеры Контроллеры Микроконтроллеры

Области использования МК Промышленность Медицина Транспорт Робототехника Бытовая техника, умный дом Игрушки

Параметры МК Наличие/отсутствие ОЗУ, ПЗУ возможности перепрошивки встроенного генератора тактовой частоты сторожевого таймера периферии Архитектура: 8, 16, 32 бит Различная частота процессора Характер назначения (общепромышленный/специальный)

Содержание Микроконтроллеры Введение в Arduino Платформа Arduino Популярность платформы Основные платы Платы расширения Плата Arduino Uno Среда разработки Программирование Основы на пальцах Hello, world!

Платформа Arduino Электронный конструктор и удобная платформа быстрой разработки электронных устройств для новичков и профессионалов Среда разработки Платы

Популярность платформы Низкий порог входа в мир МК Разнообразие плат. Две версии носимых плат: LilyPad и Seeeduino Film Кроссплатформенность среды разработки переносимость кода для разных плат Arduino. Отсутствие необходимости в программаторе почти все платы имеют USB разъем Отсутствие необходимости в пайке схемы собираются на беспаячной макетной плате. Open Source САПР системы для создания схем с платами Arduino кросплатформенные бесплатные Язык программирования C/C++

Популярность платформы Низкий порог входа в мир МК Разнообразие плат. Две версии носимых плат: LilyPad и Seeeduino Film Кроссплатформенность среды разработки переносимость кода для разных плат Arduino. Отсутствие необходимости в программаторе почти все платы имеют USB разъем Отсутствие необходимости в пайке схемы собираются на беспаячной макетной плате. Open Source САПР системы для создания схем с платами Arduino кросплатформенные бесплатные Язык программирования C/C++

Основные платы

Платы расширения

Платы расширения

Плата Arduino Uno

Среда разработки

Среда разработки

Среда разработки

Среда разработки

Среда разработки

Программирование Язык C/C++  используется компилятор AVR-GCC Программы, называются наброски  (или скетчи – варваризм от англ. sketch) сохраняются в файлах с расширением .ino обрабатываются препроцессором Arduino не содержат функцию main( )

Программирование int main(void) { init(); initVariant(); #if defined(USBCON) USBDevice.attach(); #endif setup(); for (;;) { loop(); if (serialEventRun) serialEventRun(); } return 0; }

Содержание Микроконтроллеры Введение в Arduino Основы на пальцах Ток, напряжение, сопротивление Резистор Конденсатор Катушка индуктивности Диод Транзистор Ноль и единица Обойдемся без пайки Hello, world!

Ток, напряжение, сопротивление

Закон Ома Сила тока в цепи прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна полному сопротивлению цепи I = U / R U – величина напряжения, [В] R – сумма всех сопротивлений, [Ом] I – протекающий по цепи ток, [A]

Закон Кирхгофа

Закон Ома на практике

Резистор

Конденсатор

Катушка индуктивности

Диод

Транзистор

Понятие нуля и единицы

Подтяжка выводов до нужного напряжения

Обойдемся без пайки

Обойдемся без пайки

Содержание Микроконтроллеры Введение в Arduino Основы на пальцах Hello, world! План полета Предполетная подготовка Полет Разбор полета

Hello, world! План полета Предложить схему для мигания светодиодом Написать программу, которая мигает светодиодом Скомпилировать программу Загрузить программу в Arduino Программа выполняется = светодиод мигает

Предполетная подготовка Проверить наличие Arduino-совместимой платы и USB-кабеля

Предполетная подготовка Принципиальная схема

Предполетная подготовка

Предполетная подготовка

Полет

Разбор полета Недостаток программы: если мы захотим поменять вывод №13 на другой, мы должны внести исправления в нескольких местах программы Решение: введем глобальную переменную, хранящую номер вывода

Модификация 1

Разбор полета Недостаток программы: слишком много дублированного кода внутри цикла Решение: введем глобальную переменную, хранящую текущее состояние выхода

Модификация 2

Разбор полета Недостаток программы: delay(1000) означает, что процессор простаивает 1 секунду и мы не можем обрабатывать датчики/делать вычисления. Фактически, мы замедлили его работу до частоты 1 Гц вместо 16 МГц. Если сработает датчик, то мы сможем отследить его через 1 сек вместо 1/16000000 сек., либо вообще не сможем отследить событие Решение: исключить delay( )

Модификация 3

ISIS Proteus пакет для разработки электронных устройств от схемы до печатной платы может симулировать различные электронные устройства содержит большое количество моделей компонентов может симулировать несколько МК в одном устройстве (AVR, PIC, Motorola, ARM)

Proteus 8 Professional

wiki.amperka.ru Проекты

Мини-проекты с Arduino Маячок Маячок с нарастающей яркостью Светильник с управляемой яркостью Терменвокс Ночной светильник Пульсар Бегущий огонёк Мерзкое пианино Миксер Кнопочный переключатель

Задание на практику В течение семестра: Выполнить все 20 проектов в Proteus Оформить отчет Титульный лист Проект 1 – Маячок Условие задачи Схема электрическая принципиальная Листинг программы (скетч) Ответы на контрольные вопросы … Проект 20 – Перетягивание каната На защите: Иметь при себе отчет файлы Proteus скетчи Arduino Модифицировать программную и/или аппаратную часть проекта по указанию преподавателя Продемонстрировать работоспособность в Proteus или Arduino

Список использованных источников информации Болл Стюарт Р. Аналоговые интерфейсы микроконтроллеров – М.: Издательский дом “Додэка-XXI”, 2007. – с. 119 http://Arduino.cc http://Arduino.ru http://easyelectronics.ru/osnovy-na-palcax-chast-4.html http://web.media.mit.edu/~leah/LilyPad/build/turn_signal_jacket.html http://sparkfun.com http://www.seeedstudio.com/