Programmeren en Software Engineering 2 (PROS2).

© Harry Broeders.

Deze pagina was bestemd voor studenten van de Haagse Hogeschool - TH Rijswijk/Academie voor Engineering groep EP2.1.

PROS2 is sinds 2010/2011 vervangen door MICPRG!

Inleiding.

Het vak microprocessorbesturingen verschaft je inzicht in de toepassingsmogelijkheden van microcontrollers. Heel veel producten en systemen zijn tegenwoordig uitgerust met een of meerdere microcontrollers die deze producten en systemen besturen. Microcontrollers worden ook wel "embedded controllers" genoemd omdat de controller volledig in het produkt of systeem is opgenomen (je ziet er aan de buitenkant niets van). Het gebruik van een microcontroller in producten en systemen heeft (ten opzichte van een volledig hardwarematige besturing) de volgende voordelen:

• De functionaliteit van de besturing ligt vast in software ("embedded software") en kan door de fabrikant van het produkt relatief eenvoudig gewijzigd worden als dat nodig is.
• Het produkt kan met behulp van embedded software vaak gebruiksvriendelijker en energiezuiniger gemaakt worden.

Omdat de producten waarin een microcontroller kan worden opgenomen sterk variëren in complexiteit en kostprijs bestaan er een groot aantal verschillende soorten microcontrollers. In de Microcontroller FAQ (Frequently Asked Questions) worden de volgende toepassingen van microcontrollers genoemd:

Embedded processors and microcontrollers are frequently found in: appliances (microwave oven, refrigerators, television and VCRs, stereos), computers and computer equipment (laser printers, modems, disk drives), automobiles (engine control, diagnostics, climate control), environmental control (greenhouse, factory, home), instrumentation, aerospace, and thousands of other uses. In many items, more than one processor can be found. Microcontrollers are typically used where processing power isn't so important. Although some of you out there might find a microwave oven controlled by a Unix system an attractive idea, controlling a microwave oven is easily accomplished with the smallest of microcontrollers. On the other hand, if you're putting together a cruise missile to solve the problem of your neighbor's dog barking at 3 in the morning, you'll probably need to use processors with a bit more computing power. Embedded processors and microcontrollers are used extensively in robotics. A special application that microcontrollers are well suited for is data logging. Stick one of these chips out in the middle of a corn field or up in a ballon, and monitor and record environmental parameters (temperature, humidity, rain, etc). Small size, low power consumption, and flexibility make these devices ideal for unattended data monitoring and recording.

Microprocessoren worden zelfs al in sportschoenen toegepast!

Schoen met batterij, sensor, motor en microprocessor.
Adidas heeft een ´slimme´ loopschoen ontwikkeld die zich dankzij een ingebouwde computerchip aanpast aan de fysieke eigenschappen van de drager en het soort ondergrond. Als de loper vermoeid begint te worden, worden de demping en de ondersteuning groter. De fabrikant heeft drie jaar in het diepste geheim gewerkt aan een techniek die er voor zorgt dat de schoen zich gedurende de loop aanpast. De microprocessor berekent het juiste niveau van demping. Volgens Adidas is het ´s werelds eerste intelligente schoen. De wereld van het lange afstandlopen en -trainen zal hier ingrijpend door veranderen, aldus de fabrikant.
Bron: Artikel uit de Telegraaf (2004). Zie ook: http://www.press.adidas.com/DesktopDefault.aspx/tabid-23/58_read-158/
Als je de schoen van Adidas een beetje "over the top" vindt dan moet je eens kijken naar Verb for Shoe. Die kan zelfs draadloos communiceren!
Nike heeft een schoen die met je iPod kan communiceren, zie http://www.nike.com/nikeplus/ en http://www.apple.com/ipod/nike/.

Het aantal microcontrollers dat wordt toegepast in embedded systems is veel groter (ongeveer 100x volgens dit artikel) dan het aantal microprocessors dat in desktop en laptop systemen wordt toegepast.

In de EP1.2 heb je al kennisgemaakt met de AVR ATmega16 microcontroller, een populaire 8 bits microcontroller van Atmel. (Zie: http://www.atmel.com/products/AVR/). In het onderwijsdeel PROS2 gaan we dieper op deze AVR ATmega16 controller in. We doen dit zoveel mogelijk aan de hand van concrete voorbeelden en opdrachten waarbij naast de software ook de hardware een belangrijke rol speelt. Met name de koppeling tussen de controller en zijn omgeving (de interface) krijgt de nodige aandacht. In het bijzonder de timer, de analoge en de seriële interface. Ook het werken met interrupts komt aan de orde. Bij COMIC heb je de microcontroller in assembler geprogrammeerd. Bij PROS2 leer je om C te gebruiken om de microcontroller te programmeren. De C kennis die je bij het onderwijsdeel PROS1 hebt verworven wordt bij PROS2 gebruikt en verder uitgebreid. De voordelen van het gebruik van C ten opzichte van assembler zijn:

• Een in C geschreven programma is eenvoudiger te lezen en te begrijpen. Daardoor is een in C geschreven programma beter aan te passen en eenvoudiger uit te breiden dan een in assembler geschreven programma.
• In C kunnen we gebruik maken van een gestructureerde aanpak om een programma beter leesbaar en dus beter aanpasbaar en onderhoudbaar te maken. We kunnen ook algemeen bruikbare functies ontwikkelen die het hergebruik van code eenvoudiger maken.
• In C geschreven programma's voor de AVR kunnen eenvoudiger worden omgezet naar een programma voor een andere microcontroller. Zeker als de microcontroller specifieke delen van het programma zijn "verborgen" in een aantal specifieke functies.
  

Globale leerdoelen.

Na afloop van deze module:

• Ben je bekend met microcontrollers en hun toepassingen.
• Ben je bekend met de volgende onderdelen van een microcontroller en hun toepassingen: parallelle I/O, seriële I/O, timer/counter, timer output compare en PWM, timer input capture en ADC.
• Ken je de voor- en nadelen van het gebruik van C in plaats van assembler om een microcontroller toepassing te implementeren.
• Ben je op de hoogte van de beperkingen van het gebruik van C in een eenvoudige microcontroller toepassing (geen operating systeem, geen run-time environment, geen hardware ondersteuning voor floating point, beperkt geheugen) en weet je hoe je met deze beperkingen moet omgaan.
• Kun je de taalconstructies in C die handig zijn bij het programmeren van microcontrollers (bitwise operators, structs, bitfield, union, typedef, enz) toepassen.
• Kun je C code combineren met assemblercode.
• Kun je een oplossing voor een besturings- en/of meetprobleem met behulp van microcontrollers systematisch ontwerpen.
• Kun je de voor een microcontroller besturing benodigde software ontwikkelen in C en/of assembler.
• Ben je in staat om fouten op te sporen in een microcontroller toepassing door middel van een simulator en/of in circuit emulator (ICE) debugger.
• Kun je een microcontroller gebruiken om de volgende deelproblemen in een besturing op te lossen:
  • Inlezen en aansturen van digitale in- en uitgangen zowel parallel als serieel.
  • Inlezen van analoge ingangen (toepassingen: temperatuur sensor, weerstandsmeter).
  • Tellen van het aantal pulsen in een ingangssignaal (toepassingen: toerenteller, hartslagmeter).
  • Bepalen van de frequentie en/of de pulsduur (toepassingen: frequentiemeter, capaciteitsmeter, afstandsmeting met behulp van geluid).
  • Aansturen van één of meerdere pulsvormige uitgangssignalen (toepassingen: stappenmotor, PWM, muziekgenerator).

Ervoor en erna.

Veel vaardigheden en kennis die je hebt opgedaan tijdens COMIC1 en PROS1 zul je bij PROS2 nodig hebben. De kennis en vaardigheden die je bij PROS2 gaat verwerven zul je gaan toepassen in het EPRO3 project "de Beertender". Het AVR bord wat je tijdens het EPRO1 project hebt gemaakt kun je bij het maken van de huiswerkopdrachten en bij het voorbereiden van het practicum prima gebruiken. Je leert in dit onderwijsdeel hoe je zelf programma's kunt schrijven in C voor je eigen AVR bord.

Onderwijsvorm.

PROS2 bestaat uit een theoriedeel (14 uur theorieles) en een practicumdeel (14 uur/week). De theorie wordt verzorgd door Harry Broeders en het practicum wordt gegeven door Jesse op den Brouw. Klik op de namen om een mailtje te sturen. Tijdens de theorie en het practicum gebruiken we de boeken: AVR - An Introductory Course van John Morton en De taal C van PSD tot C programma van Daryl McAllister. PROS2 omvat 84 SBU's. De toetsing, een mondelinge toets, vindt plaats in week 9 en/of 10 van dit kwartaal (van 14 april t/m 24 april 2009). Als je alle practicumopgaven op tijd met een voldoende weet af te sluiten kun je een vrijstelling voor deze afsluitende toets verdienen! Om formeel correct te zijn wordt de beoordeling op het practicum de toets genoemd en de mondelinge toets in week 9 en/of 10 de herkansing.

Als we ervan uitgaan dat het voorbereiden op de toets je ongeveer 7 uur kost dan moet je dus in 7 lesweken van dit kwartaal 11 uur/week aan PROS2 besteden! 4 uur in de week hebben wij al voor je gepland (2 uur theorie en 2 uur practicum) de overige 7 uur/week moet je dus zelf plannen! Op het practicum werkt iedereen voor zichzelf. Iedereen moet 6 opdrachten uitvoeren. De eerste drie opdrachten zijn voor iedereen gelijk en de overige 3 worden door de practicumdocent toegewezen. Je aanwezigheid op het practicum is verplicht en wordt gecontroleerd. De practicumopdrachten worden afgesloten door een demonstratie van het werkende programma aan de practicumdocent gevolg door een evaluatiegesprek(je). De docent kan dan vragen naar de manier van aanpak, bepaalde details van jou oplossing, achterliggende theorie enz. Het is dus heel belangrijk dat je alle theorielessen volgt. Bereid je goed op de evaluaties op het practicum voor! Het laten nakijken van een programma wat je niet zelf hebt bedacht en geprogrammeerd wordt beschouwd als fraude (net zoals het spieken bij tentamens).

Aan het einde van het blok moeten alle programma's via email worden ingeleverd (ook als je een vrijstelling voor het mondeling hebt verdiend): Maak een zip bestand je_eigen_naam.zip. In dit bestand moeten alle programma's en bijgaande bestanden zijn opgenomen. Bij het uitpakken moet elk programma (met bijbehorende bestanden) in een apart directory komen. Stuur de mail naar J.Z.M.broeders@hhs.nl. Het behaalde resultaat is pas definitief geldig als alle programma's zijn ontvangen en bekeken.

Let op: Alle ingeleverde opgaven worden met elkaar vergeleken. Het inleveren van een programma wat je niet zelf hebt gemaakt wordt beschouwd als fraude (net zoals het spieken bij tentamens).

Toetsvorm.

Het onderwijsdeel MICB2 wordt afgesloten met een mondelinge toets in week 9 of 10 van dit kwartaal. Deze toets duurt ongeveer 15 minuten en wordt beoordeeld met een Voldoende of met een Onvoldoende. Alle practicumopdrachten moeten voorafgaand aan het mondeling gemaakt zijn. De vragen zullen betrekking hebben op de door jou gemaakte practicumopgaven maar bedenk goed dat er ook algemene theorievragen gesteld kunnen worden. Als alle practicumopgaven op tijd zijn ingeleverd en met een voldoende beoordeeld zijn krijg je vrijstelling van de mondelinge toets.

De mondelinge tentamens zullen worden gehouden op nog te bepalen dagen in de periode van 14 april t/m 24 april 2009. Het rooster zal zo snel mogelijk op deze site worden gepubliceerd.

Studiemateriaal.

• Studiewijzer (deze pagina).
• Boeken:
  • AVR - An Introductory Course van John Morton
  • De taal C van PSD tot C programma van Daryl McAllister.
• Leerstof voor les 1: Bitn... voor beginners.
• Extra leerstof voor practicumopgave 1: Het keyword volatile.
• Leerstof voor les 4: Bitn... voor gevorderen: Het strijken van de vlag.
• Leerstof voor les 5 en 6: De functie snprintf.
• Leerstof voor les 11: Het gebruik van C-strings.
• Leerstof voor les 11: Het gebruik van structs.
• Leerstof voor les 11: Lezen uit en schrijven in tekstfiles.
• Leerstof voor les 12: Het gebruik van time.h.
• Leerstof voor les 12: Het gebruik van de seriële poort op een Windows PC.
• Extra leerstof voor studenten die meer willen weten: Het inlezen van een string met scanf of fscanf inclusief spaties.
• Leerstof die later bij een andere onderwijseenheid aan de orde komt: Lezen uit en schrijven in binaire files.
• Leerstof die later bij een andere onderwijseenheid aan de orde komt: Lezen van structs uit en schrijven van structs in binaire files.
• Extra: Het gebruik van floating point variabelen en math.h.
• Zelf aan de slag met je eigen EPRO1 bord.
• Samenvatting USART Register Description ATmega16.
• Sheets per onderwerp:
  Pas op: De onderstaande presentaties bevatten uitwerkingen van het huiswerk. Probeer eerst zelf je huiswerk te maken!
  Pas (alweer) op: De onderstaande presentaties kunnen (na de les) nog bijgewerkt worden (foutjes die gecorrigeerd worden). Om misverstanden te voorkomen zal ik duidelijk aangeven wanneer de presentaties voor het laatst bijgewerkt zijn.
  • Introductie (les 1).
  • Timer/Counter0 inclusief overflow en interrupt (les 2 en 3).
  • ADC (les 4 en 5).
  • Timer/Counter0 Output Compare en Clear Timer on Compare (les 6).
  • Timer/Counter0 PWM (les 7).
  • Input Capture en Counter (les 8).
  • Seriële communicatie (les 9 en 10).
  • Datastructuren: array, C-string, struct en tekstfile (les 11).
  • RTC en seriële poort op de PC (les 12).
  • Flash en EEPROM (les 13).
  • Slaapmodes (les 14).
• Heel C op één dubbelzijdig A4-tje.
• Programma's voor de ATmega16:
  • opdr1c.c Het Knight Rider programma uit les 1.
  • timer_counter0.c Het programma uit les 2 van pagina 44 t/m 46 uit het AVR boek.
  • timer_counter0_alt.c Een alternatief voor het bovenstaande programma (huiswerk voor les 3).
  • timer_counter0_overflow.c Nog een alternatief voor het bovenstaande programma die gebruik maakt van de TOV0 flag (huiswerk voor les 4). Zie ook: Bitn... voor gevorderen: Het strijken van de vlag.
  • timer_counter0_busy_wait.c In dit programma uit les 3 wordt de functie wacht1sec gebruikt om LED7 1x per seconde te inverteren.
  • timer_counter0_interrupt.c In dit programma uit les 3 wordt LED7 1x per seconde geïnverteerd met behulp van de TIMER0_OVF_vect interrupt. Je kunt dan in de main functie iets anders doen (in dit geval SW6 kopiëren naar LED6).
  • timer_counter0_interrupt_static.c Dit programma uit les 4 is een variant van het bovenstaande programma waarbij de globale variabele vervangen is door een static lokale variabele.
  • adc.c Dit programma converteerd de analoge waarde op pin PA0 door middel van de ADC en laat het 10 bits resultaat op het LCD display zien (huiswerk voor les 6).
  • adc_double.c Dit programma converteerd de analoge waarde op pin PA0 door middel van de ADC, rekent het 10 bits resultaat om naar een spanning tussen 0.00 en 5.00 V en laat dit op het LCD display zien (huiswerk voor les 6).
  • timer_counter0_ctc.c Nog een variant van het programma uit les 2 deze keer met behulp van de CTC mode (huiswerk voor les 7). Zie eventueel ook: Bitn... voor gevorderen: Het strijken van de vlag.
  • timer_counter0_kamertoon.c Dit programma genereert een kamertoon (440 Hz) op pin PB3 = OC0 van de ATmega16 met behulp van Output Compare en de CTC mode van Timer/Counter0 (huiswerk voor les 7). Let op: dit programma zet een toon op pin PB3 de speaker op het STK500 practicumbord en op het EPRO1 bord is aangesloten op PD5. PD5 kun je aansturen met Timer/Counter1.
  • timer_counter0_PWM_low_25.c Dit programma stuurt de LED op PB3 met 25% van het vermogen aan, actief laag dus geschikt voor STK500 bord (huiswerk voor les 8).
  • timer_counter0_counter_interrupt.c Dit programma geeft telkens na 24 neergaande pulsen op pin PB0 een interrupt (huiswerk voor les 9).
  • USART_echoput.c Dit programma stuurt elk karakter dat ontvangen wordt via de seriële poort 2x terug (huiswerk voor les 10).
  • USART_echoput_interrupt.c Idem maar nu met behulp van interrupts zodat je in het hoofdprogramma iets anders kunt doen (huiswerk voor les 11).
  • avrserial.c Dit programma wacht totdat het karakter 'S' ontvangen wordt via de seriële poort (9600-7-E-1) en verstuurt dan de string "HalloQ" via de seriële poort (hiswerk voor les 13).
  • knightriderpro1.c Dit programma laat een eenvoudig aan te passen patroon heen en weer lopen met een instelbare vertraging.
  • knightriderpro2.c Idem als het bovenstaande programma maar de ingestelde vertraging blijft behouden als de spanning uitvalt en er wordt minder RAM gebruikt.
  • timer_counter_1_sleep.c Dit programma laat een ledje knipperen met een frequentie van 1 Hz met behulp van Timer/Counter1. Het programma werkt met een interrupt en zet de ATmega16 tussen de interrupts in de Idle mode. De ATmega16 gebruikt in de Idle mode maximaal 7 mA in plaats van maximaal 15 mA in de Active mode.
  • timer_counter_2_sleep.c Dit programma laat een ledje knipperen met een frequentie van 1 Hz met behulp van Timer/Counter2 in de asynchrone mode. Het programma werkt met een interrupt en zet de ATmega16 tussen de interrupts in de Power Save mode. De ATmega16 gebruikt in de Power Save mode maximaal 60 µA in plaats van maximaal 15 mA in de Active mode.
• Programma's voor de PC:
  • stand.c Dit programma bevat de functie void printWinnaars(Stand st)die de winnaars opspoort in de, in de les behandelde, datastructuur Stand (huiswerk voor les 12).
  • tekstfile_schrijven.c Dit programma laat zien hoe je een tekstfile kunt aanmaken met een C programma.
  • tekstfile_lezen.c Dit programma leest de tekstfile stand.txt in en drukt de inhoud af op het scherm.
  • stand_met_tekstfile_simpel.c Dit programma leest de, in de les behandelde, datastructuur Stand in uit de tekstfile stand.txt in en drukt de winnaar(s) af op het scherm (huiswerk voor les 12).
  • stand_met_tekstfile.c Dit programma doet hetzelfde als het vorige programma maar maakt geen gebruik van tijdelijke variabelen bij het inlezen.
  • demotijd.c Dit programma haalt de huidige tijd en datum op en drukt die op verschillende manieren af.
  • welkedag.c Dit programma leest een datum in en drukt dan af welke dag het op die datum is.
• Ook op het internet is veel informatie beschikbaar:
  • ... googlen kun je zelf ...
• ATmega16 documentatie:
  • Summary: http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/2466S.pdf.
  • Datasheet: http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/doc2466.pdf.
• avr-libc documentatie:
  • Op school is versie 1.4.4 geïnstalleerd: http://download.savannah.gnu.org/releases/avr-libc/avr-libc-user-manual-1.4.4.pdf.
  • De laatste versie is 1.4.5: http://www.nongnu.org/avr-libc/user-manual/index.html.
• Als je op de hoogte wil blijven van de laatste ontwikkelingen op dit gebied dan kun je een gratis abonnement van Bits&Chips aanvragen:
  http://www.bits-chips.nl/service/abonneren/cc-abonnement.html
• ...

Practicumomgeving.

We maken op het practicum gebruik van AVR Studio, de GNU toolchain voor de AVR (WinAVR), de JTAGICE mkII en de STK500 met een zelfgemaakt opsteekprintje.

Op de STK500 zijn de volgende verbindingen gemaakt:

• De klok van de ATmega16 is verbonden met de klok die op het STK500 bordje wordt gegenereerd. Deze klok is instelbaar op het STK500 bord en staat ingesteld op 3.686 MHz.
• De SPI (Serial Programming Interface) van de ATmega16 is verbonden met de ISP (In System Programming) connector van de STK500. Hierdoor kan de ATmega16 via ISP geprogrammeerd worden. Het is echter eenvoudiger om de ATmega16 via de JTAGICE mkII te programmeren.
• De pinnen PA0 t/m PA7 zijn verbonden met de drukknoppen aan de voorkant van de STK500. Je mag deze alleen gebruiken als de schakelaar rechtsboven op de stand "Switches" staat. Schakelaar PA0 werkt alleen als de potentiometer (rechtsboven) in het midden staat. De schakelaars zijn actief laag (ingedrukt = 0, niet ingedrukt = 1).
• De pinnen PB0 tm PB7 zijn verbonden met de LEDs aan de voorkant van de STK500. De LEDs zijn actief laag (1 = LED uit, 0 = LED aan).
• De pinnen PD0 (RXD) en PD1 (TXD) zijn via een RS232 driver verbonden met de RS232 spare connector (rechtsboven). Deze connector is via een seriele kabel verbonden met de PC.
• De JTAG pinnen PC2 t/m PC5 van de ATmega16 zijn via de opsteekprint verbonden met de JTAGICE mkII. Dit is het blauwe kastje aan de linkerkant. Deze In Circuit Emulator is via een USB kabel verbonden met de PC en maakt het mogelijk om een programma in de ATmega16 te laden en dit programma te debuggen. Het is m.b.v. AVR Studio mogelijk om het programma op een bepaalde plaats te stoppen (breakpoint) en variabelen te bekijken (watches). Ook kunnen de interne registers van de ATmega16 kunnen bekeken worden (I/O View).

Het opsteekprintje bevat:

• Een LCD display. Dit display is aangesloten op PA1 tm PA7 van de ATmega16. Er is C code beschikbaar waarmee dit LCD eenvoudig beschreven kan worden.
• Een potentiometer waarmee een spanning tussen 0 en AREF ingesteld kan worden. AREF van de target AVR controller is instelbaar op het STK500 bord en staat ingesteld op 5.0 V.
• Een speaker aangesloten op PD5.
• Een frequentiegenerator. Deze generator levert een frequentie van ongeveer 4 KHz en is aangesloten op PB1 en PD6 van de ATmeg16. De frequentie kan verlaagd worden door een externe condensator aan te sluiten tussen de zwarte en blauwe connector.
• Een horloge-kristal van 32.768 KHz op PC6 en PC7 zodat timer 2 als Real Time Clock gebruikt kan worden.
• Een circuit waarmee een weerstand gemeten kan worden. Deze weerstand moet worden aangesloten tussen de rode en de zwarte connector.
• Een TC72 digitale temperatuursensor met SPI interface die via de SPI bus van de ATmega16 uit te lezen is.
• Een RTC (Real Time Clock) die via de I²C bus van de ATmega16 te programmeren is.
• Een PCAA9555 16 bit I/O poort die via de I²C bus van de ATmega16 aan te sturen is. 6 van de outputs zijn verbonden met LEDs en 2 van de inputs zijn verbonden met schakelaars (links).

Details over het opsteekprintje kun je hier vinden: STK500 opsteekprintje. <<Nog informatie toevoegen!>>

Meer informatie over de gebruikite software tools:

• AVR Studio: http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=2725
• WinAVR: http://winavr.sourceforge.net/index.html
• AVR libc: http://www.nongnu.org/avr-libc/ (op school is versie 1.4.4. geïnstalleerd).

Je kunt deze tools ook thuis installeren:

• AVR Studio versie 4.12: http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/aStudio4b460.exe
  Dit is de versie die op school is geïnstalleerd. Inmiddels is versie 4.13 ook beschikbaar. Zie http://www.atmel.com/dyn/products/tools_card.asp?tool_id=2725
• AVR Studio Service Pack 4 voor versie 4.12: http://www.atmel.com/dyn/resources/prod_documents/aStudio412SP4b498.exe
  Deze Service Pack is op school ook geïnstalleerd.
• WinAVR: http://downloads.sourceforge.net/winavr/WinAVR-20060421-install.exe. Dit is de versie die op school is geïnstalleerd. Inmiddels is er een nieuwere versie. Zie http://sourceforge.net.

Speciale plug-in voor AVR Studio:

• Robin Bakels heeft in zijn stageperiode bij de Haagse Hogeschool - TH Rijswijk/Academie voor Engineering een aantal plugins voor AVR Studio ontwikkeld waarmee diverse componenten aan de AVR simulator kunnen worden toegevoegd:
  • LED.
  • Schakelaar.
  • Knight Rider: LED balk + schakelaar.
  • ADC met analoge slider.
  • Bierkelder: LED, temperatuursensor, koelelement en verwarming.
  • Frequentiegenerator.
  • LCD.
  • Stackview.
• Deze plugins kun je hier downloaden: AVE AVR Studio plugins.

Practicumopdrachten.

• Opdracht 1 (week 1). Uiterlijk inleveren tijdens het practicum in week 2.
  In de eerste practicumopdracht maak je kennis met de C programmeeromgeving voor de ATmega16 microcontroller. Je begint met het testen van een voorbeeldprogramma. Daarna moet dit voorbeeldprogramma worden uitgebreid.
  Opdracht 1: Knight Rider.
  -
• Opdracht 2 (week 2). Uiterlijk inleveren tijdens het practicum in week 3.
  Bij deze practicumopdracht gebruik je de Timer interrupt van de ATmega16 om de eerste opgave "op tijd" te laten lopen.
  Opdracht 2: Timer interrupt.
  -
• Opdracht 3 (week 3). Uiterlijk inleveren tijdens het practicum in week 4.
  In deze practicumopdracht leer je de Analoog naar Digitaal Converter (ADC) van de ATmega16 te gebruiken om je bier op temperatuur te houden!
  Opdracht 3: Bierkelder.
  -
• Opdracht 4 (week 4). Uiterlijk inleveren tijdens het practicum in week 5.
  In deze practicumopdracht gebruik je de Output Compare of PWM mode van een van de Timer/Counters van de ATmega16 om een pulsvormig signaal te maken.
  Let op! Je mag zelf 1 van de 3 onderstaande opdrachten kiezen.
  Opdracht 4a: Muziekgenerator.
  Opdracht 4b: Morsegenerator.
  Opdracht 4c: Dimmer.
  -
• Opdracht 5 (week 5). Uiterlijk inleveren tijdens het practicum in week 6.
  In deze practicumopdracht leer je met behulp van een van de Timer/Counters van de ATmega16 een pulsvormig signaal te meten.
  Let op! Je mag zelf 1 van de 2 onderstaande opdrachten kiezen. Opdracht 5b is waarschijnlijk de beste keuze omdat die ook te simuleren is.
  Opdracht 5a: Puls-teller = Frequentiemeter. Door een fout in de uitbreidingsprint van de STK500 is deze opdracht niet eenvoudig te testen...
  Opdracht 5b: Periodetijdmeter.
  -
• Opdracht 6 (week 6). Uiterlijk inleveren tijdens het practicum in week 7.
  In deze practicumopdracht gebruik je de USART van de ATmega16 om via een seriële verbinding te communiceren met een PC.
  Let op! Je mag zelf 1 van de 3 onderstaande opdrachten kiezen.
  Opdracht 6a: Voltmeter.
  Opdracht 6b: Capaciteitsmeter.
  Opdracht 6c: Weerstandsmeter. Een uitdaging...

Beschikbaar materiaal voor het practicum:

• Include en library files:
  • Include en library files voor het gebruik van het Liquid Cristal Display (LCD).
• Testprogramma's:
  • t.hex Dit testprogramma is bedoeld om de STK500 LEDs en schakelaars te testen. De schakelaars worden uitgelezen en weergegeven op de LEDs.
  • f.hex Dit testprogramma bepaalt de frequentie in Hz van het signaal op PD6 en PB1 en geeft dit elke kwart seconde weer op het LCD. Dit programma kan gebruikt worden om de 555 timer te testen.Telkens als ledje PB7 knippert wordt het display opnieuw beschreven.
  • p.hex Dit testprogramma bepaalt de pulsduur in µs van het signaal op PD6 en PB1 en geeft dit elke kwart seconde weer op het LCD. Dit programma kan gebruikt worden om de 555 timer te testen. Telkens als ledje PB7 knippert wordt het display opnieuw beschreven.
  • v.hex Dit testprogramma meet de analoge spanning op PA0. De waarde (in V) wordt naar het LCD geschreven. Dit programma kan gebruikt worden om de ADC van de ATmega16 te testen.
  • s.hex Dit testprogramma stuurt alle seriele karakters (9600 Baud, 7 bit mode, geen pariteit en 1 stopbit) die via de seriele ingang (PD0 = RxD) binnenkomen weer terug via de seriele uitgang (PD1 = TxD). Dit programma kan gebruikt worden om de seriele poort van de ATmega16 te testen.
  • speaker-tst.hex Dit programma test de speaker van het opsteekprintje. De speaker maakt alleen geluid als de schakelaar SW2 wordt ingedrukt.