Benutzerhandbuch SiSy ® AVR Mikrocontroller

Benutzerhandbuch SiSy ® AVR Mikrocontroller
Dipl. Ing. Toralf Riedel
Dipl. Ing. Päd. Alexander Huwaldt
Benutzerhandbuch
SiSy® AVR Mikrocontroller
gültig ab SiSy-Version 2.18
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5. Auflage: Oktober 2010
© Laser & Co. Solutions GmbH
www.laser-co.de
www.myavr.de
[email protected]
Tel: ++49 (0) 3585 470 222
Fax: ++49 (0) 3585 470 233
Benutzerhandbuch SiSy AVR
© Laser & Co. Solutions GmbH
Inhalt
Seite: 3/86
Inhalt
1
Einleitung ..........................................................................................................................................5
2
Vorbereitung .....................................................................................................................................6
2.1 Beschaffung und Installation der Software..................................................................................6
2.1.1 Voraussetzungen .................................................................................................................6
2.1.2 Setup von der SiSy-CD........................................................................................................6
2.2 Beschaffen bzw. Herstellen der Hardware..................................................................................8
3
Arbeiten mit SiSy AVR, allgemein ....................................................................................................9
3.1 Projektarbeit ................................................................................................................................9
3.1.1 Was ist ein SiSy-Projekt?.....................................................................................................9
3.1.2 Neues Projekt erstellen........................................................................................................9
3.1.3 Vorhandenes Projekt öffnen ................................................................................................9
3.1.4 Projekt archivieren ...............................................................................................................9
3.1.5 Projektarchiv einlesen ........................................................................................................10
3.2 Die Modellierungselemente von SiSy .......................................................................................10
3.3 Die Fenster für die Modellierung ...............................................................................................11
3.4 Druckfunktionen in SiSy ............................................................................................................12
3.4.1 Diagramme drucken...........................................................................................................12
3.4.2 Grafiken und Inhalte drucken (QuickDok)..........................................................................14
3.4.3 Nur Quellcodes drucken ....................................................................................................15
3.4.4 Nutzen der Zwischenablage ..............................................................................................16
4
Die Hilfefunktionen in SiSy .............................................................................................................17
4.1 Der Assistent .............................................................................................................................17
4.2 Die Online-Hilfe .........................................................................................................................18
4.3 Die allgemeine Hilfe ..................................................................................................................19
5
Entwicklung eines kleinen Programms mit SiSy AVR ....................................................................20
5.1 Voraussetzungen ......................................................................................................................20
5.2 Zielstellung ................................................................................................................................20
5.3 Vorgehen ...................................................................................................................................20
6
Das myAVR Controlcenter .............................................................................................................29
6.1 Einleitung...................................................................................................................................29
6.2 Das myAVR Board starten und stoppen (Power Control) .........................................................29
6.3 Kommunikation mit dem myAVR Board....................................................................................30
6.3.1 Grundlagen (LPT/USB-Variante) .......................................................................................30
6.3.2 Einstellungen für die seriellen Verbindung ........................................................................31
6.3.3 Daten empfangen vom myAVR Board...............................................................................32
6.3.4 Darstellung der empfangen Daten .....................................................................................32
6.3.5 Empfangene Daten speichern ...........................................................................................35
6.3.6 Daten an das myAVR Board senden .................................................................................36
7
Der myAVR Code-Wizard...............................................................................................................37
7.1 Einführung .................................................................................................................................37
7.2 Grundeinstellungen ...................................................................................................................38
7.3 Geräteeinstellungen ..................................................................................................................38
7.4 Unterprogramme .......................................................................................................................39
7.5 Projektdaten ..............................................................................................................................39
7.6 Codegenerierung.......................................................................................................................40
8
Entwicklung eines großen Programms mit SiSy AVR ....................................................................41
8.1 Einleitung...................................................................................................................................41
8.2 Vorbereitung ..............................................................................................................................41
Seite: 4/86
8.3
8.4
8.5
8.6
8.7
Einleitung
Aufgabenstellung...................................................................................................................... 42
Hauptprogramm erstellen ......................................................................................................... 42
Units (Unterprogramme) anlegen und verknüpfen ................................................................... 43
Übersetzen, Brennen und Test ................................................................................................ 44
Interrupt-Service-Routine (ISR) im großen Programm............................................................. 44
9
Entwicklung eines Programmablaufplans mit SiSy AVR............................................................... 45
9.1 Einleitung .................................................................................................................................. 45
9.2 Vorbereitung ............................................................................................................................. 45
9.3 Aufgabenstellung...................................................................................................................... 47
9.4 Grundstruktur laden.................................................................................................................. 47
9.5 Logik entwerfen ........................................................................................................................ 47
9.6 Befehle eingeben...................................................................................................................... 49
9.7 Übersetzen, Brennen und Test ................................................................................................ 51
9.8 Unterprogrammtechnik im PAP ................................................................................................ 53
9.8.1 Anlegen eines Unterprogramms ....................................................................................... 53
9.8.2 Ein Unterprogramm aufrufen............................................................................................. 55
9.8.3 Unterprogramme mehrmals benutzen .............................................................................. 56
9.9 Interrupt-Service-Routinen (ISR) im PAP................................................................................. 57
9.10 Daten im PAP ........................................................................................................................... 58
9.10.1 Anlegen eines Datenobjektes ........................................................................................... 58
9.10.2 Datenobjekt benutzen ....................................................................................................... 58
10
Entwicklung eines Struktogramms mit SiSy AVR.......................................................................... 59
10.1 Einleitung .................................................................................................................................. 59
10.2 Aufgabenstellung...................................................................................................................... 59
10.3 Vorbereitung ............................................................................................................................. 60
10.4 Struktogramm entwickeln ......................................................................................................... 61
10.5 Übersetzen, Brennen und Testen ............................................................................................ 64
10.6 Funktionen (Unterprogramme) im Struktogramm..................................................................... 65
10.7 Interrupt-Service-Routinen (ISR) im Struktogramm ................................................................. 66
11
Entwicklung eines Klassendiagramms mit SiSy AVR ................................................................... 67
11.1 Einleitung .................................................................................................................................. 67
11.2 Aufgabenstellung...................................................................................................................... 68
11.3 Vorbereitung ............................................................................................................................. 68
11.4 Grundstruktur laden.................................................................................................................. 69
11.5 Systemstruktur entwerfen......................................................................................................... 70
11.6 Systemverhalten programmieren ............................................................................................. 73
11.7 Übersetzen, Brennen und Testen ............................................................................................ 74
11.8 Interrupt-Service-Routinen (ISR) im Klassendiagramm ........................................................... 75
12
Einstellungen Fuse- und Lock-Bits mit SiSy.................................................................................. 78
12.1 Einleitung .................................................................................................................................. 78
12.2 Fuse- und Lockbits, Benutzeroberfläche in SiSy AVR ............................................................ 78
12.3 Fuse- und Lockbits verändern .................................................................................................. 80
Anhang: Tastaturbelegung, allgemein................................................................................................... 82
Anhang: Tastenbelegung im Struktogramm .......................................................................................... 84
Anhang: Mausoperationen .................................................................................................................... 85
Benutzerhandbuch SiSy AVR
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Einleitung
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1 Einleitung
Sie haben eine Ausgabe des Modellierungswerkzeuges Simple System, kurz SiSy, erworben. Bevor auf die verschiedenen Funktionen des Programms eingegangen wird,
noch einige Worte zum vorliegenden Handbuch. Mit Hilfe des Handbuchs werden dem
Nutzer die Grundlagen der Bedienung von SiSy erläutert. Der Inhalt, die Gestalt und die
Regeln der Modelle werden nur am Rand betrachtet. Das genaue Vorgehen für die
Programmierung eines Mikroprozessors wird an einem Beispiel ausführlich beschrieben. Auf die Grundlagen der Mikroprozessorprogrammierung wird im Rahmen dieses
Handbuches nicht eingegangen. Dazu dienen die myAVR Lehrbücher.
Dem Nutzer wird in diesem Handbuch der Einstieg in das Programm erleichtert und die
umfangreichen Funktionen von SiSy kurz und verständlich beschrieben. Bei der Arbeit
mit SiSy erstellt der Anwender Modelle in Form von Diagrammen und in ihnen enthaltene Symbole. Die Grundlagen der Entstehung und Bearbeitung solcher Diagramme sind
Gegenstand der Betrachtung dieses Handbuchs.
Folgende Darstellungs- und Gestaltungsmittel sind für den Nutzer bei der Arbeit mit
SiSy besonders wichtig:
• die Diagramme als Fenster zur Ansicht und Bearbeitung von Modellen;
• der Navigator als Fenster zur Steuerung und Bewegung in Modellen;
• der Assistent mit Hilfestellungen zum jeweils geöffneten Diagramm und mit Diagrammvorlagen (wenn vorhanden);
• die Menüs und Schalter für Befehle an Navigator, Diagramm und Objekt im Kontext
mit der Modellierung.
Zu den Bezeichnungen im Text:
• Falls ein Menübefehl nur über Untermenüs zu erreichen ist, werden die einzelnen Menübezeichnungen kursiv geschrieben und durch Schrägstriche voneinander getrennt.
Beispiel: Menü Hilfe/über SiSy
•
Titel von Dialogboxen, Schaltflächen und Menüpunkten werden in Anführungszeichen gesetzt.
Beispiel: Dialogbox „Definition“, Schaltfläche „OK“
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Vorbereitung
2 Vorbereitung
In diesem Kapitel werden Sie über notwendige Schritte zur Beschaffung, Installation,
Konfiguration und Aufbau einer funktionsfähigen Entwicklungsumgebung informiert.
2.1 Beschaffung und Installation der Software
Für die Bearbeitung der Übungen und Aufgaben steht Ihnen die AVR-Entwicklungsumgebung SiSy AVR zur Verfügung. Sollten Sie SiSy AVR bereits installiert haben,
können Sie dieses Kapitel überspringen.
2.1.1 Voraussetzungen
Für die Installation benötigen Sie einen Freischaltcode (Lizenzangaben). Falls Sie diese
Angaben nicht mit der Software erhalten haben, können Sie diese online abrufen von
www.myAVR.de Service
oder fordern Sie diese beim Hersteller an:
Tel:
03585-470222
Fax: 03585-470233
e-Mail: [email protected]
Außerdem sollten Sie prüfen, ob die Systemvoraussetzungen für die Installation und die
Arbeit mit SiSy AVR gewährleistet sind.
• für das Board 1.x einen PC-Arbeitsplatz oder Notebook mit LPT-Port und mindestens einem COM-Port
• für das Board 2.x einen PC-Arbeitsplatz oder Notebook mit USB-Anschluss
• ab Pentium III oder äquivalent
• 350 MB freier Speicherplatz auf der Festplatte
• Windows 2000, XP oder Vista (32-bit)
• 256 MB RAM
• Microsoft Internet-Explorer ab Version 6.0
• Maus oder ähnliches Zeigegerät
• Assembler Entwicklungsumgebung (in SiSy bereits integriert)
• myAVR Board
• LPT-Verlängerung (Board 1.x) bzw. USB Kabel (Board 2.x)
• Null-Modemkabel (bei Board 1.x)
• Bei Bedarf (z.B. autonomer Einsatz des myAVR Boards) geeignete Spannungsversorgung z.B. 9 V Batterie/stabilisiertes 9 V Netzteil
Des Weiteren sollten Sie Grundkenntnisse in einer beliebigen Programmiersprache besitzen. Die Installation und der erste Start müssen mit Administratorrechten durchgeführt werden.
2.1.2 Setup von der SiSy-CD
Legen Sie die CD „SiSy“ in Ihr CD-ROM-Laufwerk ein. Falls die CD nicht automatisch
startet, wählen Sie bitte im Explorer das CD-ROM-Laufwerk und starten die exe-Datei
aus der Wurzel des Laufwerks.
Auf dem Startbildschirm stehen Schaltflächen zur Verfügung zum Installieren der Software und zum Öffnen von Begleitdokumenten.
Für die Installation der Software betätigen Sie die entsprechende Schaltfläche. In Abhängigkeit Ihrer Rechnerkonfiguration kann der Start des Setup-Programms einige Sekunden dauern. Das gestartete Setup-Programm wird Sie durch die weitere Installation
führen.
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Vorbereitung
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Beginn der Installation
Betätigen Sie im Setup-Programm die Schaltfläche „Weiter“. Sie erhalten die Lizenzbestimmungen. Bitte lesen Sie diese sorgfältig durch. Wenn Sie sich mit diesen Bestimmungen einverstanden erklären, bestätigen Sie die Lizenzbestimmungen.
Sie werden im folgenden Dialog dazu aufgefordert, Ihre Lizenzangaben einzugeben.
Danach erscheint folgende Dialogbox. Im unteren Teil wird der Pfad verwaltet, in dem
SiSy zu installieren ist. Wenn ein anderer Pfad (bzw. ein anderes Laufwerk) gewünscht
wird, ist die Schaltfläche „Durchsuchen“ zu betätigen. Eine Dialogbox erscheint; in den
Feldern „Laufwerke“ und „Verzeichnisse“ können Laufwerk und Verzeichnis festgelegt
werden.
Wählen Sie danach den Programmordner, in dem die Verknüpfungen von SiSy eingefügt werden. Sie können den Zielordner ändern.
Setzen Sie die Installation mit „Weiter“ fort. Der für die Installation erforderliche Speicherplatz wird angezeigt und mit dem auf dem Laufwerk freien Speicherplatz verglichen. Wenn der freie Speicherplatz nicht ausreichend ist, erfolgt eine Warnung und Sie
sollten den erforderlichen Speicherplatz zur Verfügung stellen.
Hinweis:
In SiSy sind 2 Dateien enthalten, die Makros beinhalten („handbuch.doc“, „multi.doc").
Von einigen Virenscannern werden diese Makros als „Virus“ erkannt und entsprechend
behandelt. In den Heuristik-Einstellungen des Virenscanners kann diese Behandlung
unterdrückt werden.
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Vorbereitung
Abschluss der Installation
Die Installation ist erst nach dem ersten Start von SiSy abgeschlossen. Dieser sollte im
Anschluss an das Setup ausgeführt werden. Der Vorgang kann einige Minuten dauern.
Mit Beendigung dieses Vorgangs erscheint auf Ihren Bildschirm der Dialog „Willkommen in SiSy“. Folgen Sie dann den Hinweisen des Assistenten.
2.2 Beschaffen bzw. Herstellen der Hardware
Alle Ausführungen, Übungen und Aufgabenstellungen beziehen sich auf das
myAVR Board als Referenzhardware. Wenn Sie Spaß an Elektronik haben, können Sie
die Hardware auch selbst fertigen. Die Komponenten erhalten Sie als Bausatz oder fertig bestückt inklusive Schaltplan etc. unter www.myAVR.de.
Ausführliche Beschreibungen zur Programmierung mit Assembler, C/C++, BASCOM
sind nicht Inhalt dieses Handbuches. Weiterführende Erklärungen dazu sind im
„myAVR Lehrbuch Mikrocontrollerprogrammierung“ enthalten.
Abbildung 1: myAVR Board mit LPT- bzw. USB-Port sowie das myMultiProg und
der mySmartControl
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Arbeiten mit SiSy AVR, allgemein
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3 Arbeiten mit SiSy AVR, allgemein
Um dem Nutzer zu erläutern, wie er in SiSy modellieren kann, werden zweckentsprechende Definitionen der Begriffe gegeben.
3.1 Projektarbeit
3.1.1 Was ist ein SiSy-Projekt?
Ein SiSy-Projekt ist eine abgegrenzte Menge von verknüpften Elementen für ein zu bearbeitendes Problem. Alle aktuellen Daten sind in einer Projektdatenbank gespeichert.
Die Projektdatenbank besteht aus einer Anzahl von Dateien im Projektverzeichnis, wobei jedes Projekt sein eigenes Verzeichnis hat. Durch das Anlegen eines Projektarchivs
können diese in einer Datei komprimiert werden.
3.1.2 Neues Projekt erstellen
Ein neues Projekt wird eingerichtet und für die Bearbeitung bereitgestellt. Die Definition
(Erstellung) eines neuen Projektes erfolgt durch Vergabe eines Projektdateinamens
und/oder durch Überschreiben eines alten Projektes gleichen Namens. Über die Schaltfläche „Verzeichnis“ kann die vorgeschlagene Pfadangabe geändert werden.
Hinweis:
Falls ein bereits vorhandener Projekt- oder Verzeichnisname gewählt wird, erfolgt eine
Überschreibwarnung.
Nach der Vergabe eines Projektnamens kann im nachfolgenden Fenster ein Vorgehensmodell ausgewählt werden. Je nach Vorgehensmodell können Vorlagen oder Assistenten das Erstellen eines neuen Projektes unterstützen.
3.1.3 Vorhandenes Projekt öffnen
Ein vorhandenes Projekt wird geöffnet und die abgespeicherten Diagramme und Objekte sowie alle Möglichkeiten für die weitere Bearbeitung werden verfügbar gemacht. Die
Wahl des Projektes erfolgt durch Klicken auf den entsprechenden Namen oder über die
Schaltfläche „Suchen“.
Beim Aktivieren der Checkbox „Beschreibung anzeigen“ werden zum markierten Projekt
Informationen angezeigt. Dazu gehören außer der Beschreibung auch Informationen
zum Bearbeitungsstand.
3.1.4 Projekt archivieren
Menü Projekt/Archiv/Anlegen.
Es kann ein komprimiertes Archiv des Projektes erzeugt werden. Dies ist besonders
aus Gründen der Datensicherheit sinnvoll. Zielverzeichnis und Dateiname für die Archivdatei werden vorgeschlagen und können korrigiert werden. Der Umfang der Archivierung ist festzulegen und die Entscheidung für eine Komprimierung zu treffen, wobei
diese empfohlen wird. Wenn ein Projekt unter einem bereits vorhandenen Archivnamen
angelegt werden soll, wird eine Überschreibwarnung angezeigt. Bei Auswahl von „Nein“
wird die Erstellung des Archivs abgebrochen, bei „Ja“ wird das Projekt archiviert.
Hinweis: SiSy bietet die Möglichkeit des regelmäßigen Abspeicherns verschiedener Arbeitsstände, d.h. ein archiviertes Projekt wird nicht überschrieben. Ein Projektstand
kann in einer neuen Archivdatei abgelegt werden
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Arbeiten mit SiSy AVR, allgemein
3.1.5 Projektarchiv einlesen
Menü Projekt/Archiv/Einlesen.
Hierunter versteht man das Einlesen eines Archivs zum Zweck der Rekonstruktion des
Projektes.
Einlesen bedeutet Entpacken eines archivierten Projektes. Dazu sind der Archivpfad
und der Dateiname des Archivs sowie das Zielverzeichnis anzugeben.
Hinweis:
Wenn im Zielpfad des Entpackens bereits ein Projekt existiert, erscheint eine Überschreibwarnung.
3.2 Die Modellierungselemente von SiSy
Werkzeug
SiSy stellt für die Bearbeitung der Modelle und Teilmodelle Werkzeuge der entsprechenden Methodik bereit. Werkzeuge sind Editoren, mit denen in einem Fenster die
grafische Darstellung (Diagramme) der Modelle bearbeitet werden kann.
Diagramme
Diagramme sind grafische Darstellungen von Modellen oder Teilmodellen, die mit einem bestimmten Werkzeug erstellt werden. Die Modellierungselemente werden als Objekte in den Diagrammen unter Einhaltung von Regeln zusammengestellt.
Objekte
Objekte sind mögliche Modellelemente in Diagrammen, z.B. „kleines Programm“ in der
„Programmierung“. Objekttypen sind konkrete Ausprägungen von Objekten, die in einem Diagramm angelegt wurden, z.B. Objekttyp „Lauflicht“ vom Objekt „kleines Programm“.
Referenzen
Die Objekte eines Diagramms können in anderen Diagrammen wiederverwendet werden. Durch das Hineinziehen aus dem Navigator oder aus einem offenen Diagramm
wird eine Referenz vom Originalobjekt erzeugt. Die Referenz ist nur ein Verweis auf das
Original, alle angezeigten Informationen wie Kurzname, Langname und Beschreibung
werden vom Original bezogen. Somit sind die Informationen in allen Referenzen eines
Objektes identisch mit dem Original. Dadurch werden Änderungen dieser Informationen
automatisch auf alle Referenzen übertragen. Weiterhin ist es möglich, diese Referenzierung über einen sogenannten Report auszuwerten.
Kanten
Kanten sind Verbindungselemente zwischen Objekten. Eine Verbindung wird durch
Ziehen mit der Maus (linke Maustaste) vom Verteiler des selektierten Objektes auf das
gewünschte Objekt erreicht. Nach Loslassen der Maustaste und Prüfung der Verbindungszulässigkeit durch SiSy erscheint ein Kanten-Dialog, in dem das Element definiert
und individuelle Einstellungen getroffen werden können.
Hinweis:
Bei Verbindung mit gehaltener STRG-Taste wird die Prüfung vernachlässigt und eine
Zwangsverbindung erreicht.
Rahmen
Ein Rahmen fasst ausgewählte Objekte des Diagramms optisch zusammen. Er besitzt
einen Kurz- sowie Langnamen und eine Objektbeschreibung, kann also als Objekt aufgefasst werden.
Hinweis:
Inhalte von Rahmen sind in Reports oder einer Dokumentengenerierung auswertbar.
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3.3 Die Fenster für die Modellierung
Abbildung 2
Navigator
Dieser befindet sich im linken, oberen Teil des Fensters. Er ermöglicht dem Anwender
die Orientierung über die in der Projektdatenbank gespeicherten Objekte sowie deren
Bereitstellung für die weitere Verwendung. Nach dem Start von SiSy werden neben
dem Vorgehensmodell eine Reihe leicht zu handhabender Schaltflächen, Menüs und
weitere Hilfsmittel angezeigt.
SiSy-Assistent
Am linken unteren Bildschirmrand befindet sich diese Nutzerunterstützung.
• Er begleitet den Anwender durch das gesamte Projekt und hält immer passende
Informationen zur aktuellen Sicht parat
• Er ist auf die jeweilige Ausgabe von SiSy bezogen.
• Oft können Beispiele als Vorlagen vom Assistenten geladen werden.
Diagrammfenster
Am oberen Bildrand befinden sich das Hauptmenü, das hilfreiche Funktionen zu SiSy
bereithält, und eine Werkzeugleiste, mit deren Hilfe schnell auf nützliche Anwendungen
zugegriffen werden kann. Das Diagrammfenster nimmt die rechte Bildschirmseite ein
und ist der Raum, in dem der Nutzer modelliert. Es enthält:
• das ausgewählte Vorgehensmodell,
• die Objektbibliothek mit den möglichen Objekten des aktuellen Diagramms sowie
• ein Fenster zur Beschreibung des markierten Objekts, in diesem Fall zum Editieren
des Quelltextes.
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Arbeiten mit SiSy AVR, allgemein
Die Bedienelemente/Objektbibliothek
SiSy bietet, wie bei Windows-Anwendungen üblich, die Steuerung von Befehlen über
das Hauptmenü, über die Werkzeugleisten, die Tastatur oder die Objektbibliothek an.
Darüber hinaus enthalten das Kontextmenü und der Navigator Steuerfunktionen.
Die Anzahl der möglichen Befehle in der Menüleiste ist abhängig davon, ob ein Projekt
geöffnet ist. Ist das nicht der Fall, erscheint ein Menü mit wenigen Befehlen. Bei einem
geöffneten Projekt hält SiSy umfangreichere Menüs bereit. Die wichtigsten Menübefehle
befinden sich auch als grafische Schaltfläche in der Werkzeugleiste, die eine schnelle
und effiziente Bedienung des Programms ermöglicht. Die Toolbox-Darstellung bietet
dem Anwender wichtige Programmfunktionen als direkten Link an.
Ein weiteres Bedienelement ist die Objektbibliothek. Sie unterstützt das Anlegen neuer
Objekte.
3.4 Druckfunktionen in SiSy
Sie haben in SiSy verschieden Möglichkeiten Projektinhalte wie Grafiken, Übersichten,
Quellcodes oder ganze Projektdokumentationen zu drucken. Dabei ist zu berücksichtigen, dass in SiSy bestimmte Informationen wie zum Beispiel die Darstellung eines Programmablaufplanes sichtbare Elemente eines Diagramms sind und andere Teile wie
zum Beispiel der Quellcode eines Elementes nur über Dialoge oder bei Selektierung
des Elementes sichtbar sind. Je nachdem, welchen Inhalt Sie dokumentieren wollen,
richtet sich die Auswahl der betreffenden Druckfunktion.
3.4.1 Diagramme drucken
Wenn Sie ein einzelnes Diagramm, also den sichtbaren Inhalt eines Diagrammfensters
drucken wollen, gehen Sie wie folgt vor:
• ggf. Projekt öffnen
• das gewünschte Diagramm öffnen
• die Menüfolge Projekt/Drucken wählen oder das Druckersymbol in der Werkzeugleiste aktivieren
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Arbeiten mit SiSy AVR, allgemein
•
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Sie erhalten den Dialog zum Einrichten der Druckseite, wählen Sie die gewünschten
Optionen aus!
Sichtbarer Rahmen
um das Diagramm
Eingerahmtes
Info-Feld für das
Diagramm
Papierformat
Erweiterung des
Info-Feldes um
eine Legende für
die Marker im Diagramm.
Marker sind Symbole an den Diagrammelementen
zum Bearbeitungsstand.
Das Größenverhältnis zwischen
Druckseite und Diagramm kann
manuell oder immer automatisch
angepasst werden.
Große Diagramme können
auf mehrere Blätter verteilt
werden.
Für bestimmte Druckertypen
kann die Füllfarbe der Objekte
abgeschaltet werden.
•
Zum Drucken wählen Sie die Schaltfläche OK.
Der Ausdruck erfolgt auf dem Standarddrucker
des Systems
•
Im Hintergrund ist die Druckvorschau zu
sehen. Der Druckvorgang kann hier
abgebrochen werden, um die Einstellungen zu überarbeiten. Dabei kann die relative Position und das Größenverhältnis
der Druckseite zum Diagramm verändert
werden. Der Dialog zum Verändern der
Einstellungen lässt sich per Doppelklick
auf den Selektierungsmarken der Druckseite öffnen.
•
Die Druckseitenansicht lässt sich über die
Menüfolge Ansicht/Druckseite ein- und
ausblenden
•
Der Druckvorgang kann über das Druckersymbol in der Werkzeugleiste jederzeit gestartet werden.
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Arbeiten mit SiSy AVR, allgemein
3.4.2 Grafiken und Inhalte drucken (QuickDok)
Viele Projektinformationen sind kein sichtbarer Teil von erstellten Diagrammen. Diese
wurden über Dialoge und Masken eingegeben und stehen als Attribute in der Projektdatenbank zur Verfügung. Um diese Informationen auszudrucken, stellt SiSy für jeden
Diagrammtyp eine Reportfunktion zur Verfügung, mit der die wesentlichen Informationen, Inhalte und Attribute des Diagramms und der Objekte in einem Diagramm, als
Word-Dokument generiert werden.
Für das Generieren des Word-Dokumentes muß auf dem PC MS Word installiert sein.
Unterstützt werden die Versionen Word 2000/XP/2003.
Die Dokumentengenerierung basiert auf Makros; deshalb ist in Word der Makrovirenschutz auf mittel zu stellen.
Vorgehensweise in Word:
• Wählen Sie die Menüfolge Extras/Makro/Sicherheit
• Aktivieren Sie auf der Registerkarte „Sicherheitsstufe“ mittel
• Auf der Registerkarte „Vertrauenswürdige Quellen“ setzen Sie die Häkchen bei
„Allen Vorlagen und Add-Ins vertrauen“ und wenn vorhanden bei „Zugriff auf Visual
Basic Projekte vertrauen“
Die Reportfunktion zum Generieren des Word-Dokumentes aktivieren Sie über das
Symbol „QuickDok“ in der Werkzeugleiste.
•
•
•
•
(QuickDok) in der
Symbol
Werkzeugleiste wählen
Aus der Liste der angebotenen
Reportfunktionen auswählen
Dateinamen für den Report
vergeben
Makros aktivieren
Diagramminformationen
Generierter
Quellcode aus
den Elementen
Grafik
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Arbeiten mit SiSy AVR, allgemein
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3.4.3 Nur Quellcodes drucken
Für das Ausdrucken von Quellcodes bietet SiSy einen speziellen QuellcodeDruckassistenten. Damit ist es möglich Quellcodes formatiert, in Syntaxfarben und mit
Zeilennummern auszudrucken.
•
kleines Programm, Quellcode drucken
o kleines Programm selektieren
o rechte Maustaste „Definieren…“
o Dialogseite „Quellcode“
o Schaltfläche „>>öffnen“
•
Programmablaufplan, Quellcode drucken
o PAP öffnen
o Ampelmänchen aktivieren
o „Quellcodedatei öffnen/drucken“
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Arbeiten mit SiSy AVR, allgemein
3.4.4 Nutzen der Zwischenablage
Oft ist es erforderlich in Projektdokumentationen die Diagramme als Bilder einzufügen.
In SiSy werden die Diagramme nicht als Bilder gespeichert sondern zur Laufzeit aus
den Modellinformationen generiert. Um die Bilder der Diagramme weiter zu verwenden,
steht dem Anwender die Funktion „Bild in Zwischenablage“ zur Verfügung. Dabei erstellt SiSy eine skalierbare Vektorgrafik (WMF) und legt diese in die Zwischenablage
(Copy). Die Grafik kann nun von anderen Anwendungen über den Befehl „Einfügen“
(Past) beliebig weiter verwendet werden.
•
•
•
•
•
gewünschtes Diagramm öffnen
Menüfolge Bearbeiten/Bild in Zwischenablage wählen
Zielanwendung, zum Beispiel Word öffnen
Menüfolge Bearbeiten/Einfügen oder Bearbeiten/Inhalte einfügen wählen
Gegebenfalls einzufügendes Grafikformat wählen
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Die Hilfefunktionen in SiSy
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4 Die Hilfefunktionen in SiSy
Nutzen Sie die zahlreichen Hilfen und Vorlagen, die SiSy dem Entwickler bietet!
4.1 Der Assistent
Der Assistent ist hilfreich bei der Unterstützung und Führung des Nutzers im Umgang
mit SiSy. Er befindet sich standardmäßig im linken, unteren Bildschirmbereich. Der Assistent kann entweder über das Menü Ansicht/Assistent oder über die Werkzeugleiste
geöffnet werden, falls dies nicht beim Programmstart erfolgte. Der Assistenten begleitet
Sie im gesamten Projekt. Sie erhalten immer passende Informationen zum aktuellen
Diagrammtyp und haben die Möglichkeit, durch Links weitere Hilfethemen aufzurufen
oder Vorlagen in Ihr Projekt zu laden.
Beachte: Der Assistent ist auf die jeweilige Ausgabe von SiSy, die verfügbaren
Add-Ons und das gewählte Modell bezogen.
Bedeutung der verwendeten Symboliken im Assistenten:
weitere Informationen anzeigen;
öffnet eine Hilfedatei (*.chm, *.hlp, *htm)
Demovideo zur Handhabung zeigen;
öffnet eine Animation oder
Videomitschnitt der Bildschirmarbeit
(AVI, ScreenCam- oder FLASH-Film)
entsprechendes Diagramm öffnen, das
so geöffnete Diagramm kann über die
Schließen-Schaltfläche des Diagramms
wieder geschlossen werden;
eine Diagrammvorlage laden;
Vorschau zur Diagrammvorlage;
zurück zur Startseite des Assistenten;
Beispiel 1
ein kleines Skript zu Arbeitsschritten anzeigen;
nächster Schritt (Arbeitsschritt);
Verweis auf den Standardassistenten dieser Sicht;
blaue Schrift
und
blaue Symbole sind mit Links hinterlegt und können per Mausklick aktiviert werden.
Beispiele für Assistenten:
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Die Hilfefunktionen in SiSy
4.2 Die Online-Hilfe
Bei der Eingabe von Quellcodes im dafür vorgesehenen Editorfenster werden reservierte Worte (Bezeichner, Schlüsselworte) der gewählten Programmiersprache durch verschiedenfarbiges Einfärben (Syntaxfarben) hervorgehoben. Zu den hervorgehobenen
Bezeichnern existiert in der Regel auch eine kurze Online-Hilfe und eine ausführlichere
Hilfe. Die Online-Hilfe ist ein Pop-Up-Fenster, welches bei der Eingabe des Bezeichners
automatisch eingeblendet wird. In dem Pop-Up ist eine kurze Hilfestellung zu dem Bezeichner eingeblendet. Die Online-Hilfe ist auch durch Doppelklick auf dem Bezeichner
erreichbar. Steht eine Hilfe mit ausführlicheren Informationen zur Verfügung, wird in
dem Pop-Up eine Schaltfläche [ >> ] zum Öffnen des Hilfethemas angeboten.
Register-Hilfe
Bei der Eingabe von bekannten Registernamen wird die Bezeichnung des Registers
und dessen Adresse eingeblendet. Die Schaltfläche [ >> ] öffnet eine Hilfedatei mit dem
entsprechenden Hilfethema zu dem eingegeben Register.
Bit-Hilfe
Wenn für ein Register detaillierte Informationen zu der Bedeutung/Funktion der einzelnen Bits vorliegen, wird zusätzlich im Pop-Up eine Kurzreferenz der Bits angezeigt. Die
Schaltfläche [ >> ] öffnet eine Hilfedatei mit dem entsprechenden ausführlichen Hilfethema.
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Die Hilfefunktionen in SiSy
Seite: 19/86
Befehlshilfe
Bei der Eingabe von Befehlen wird in der Regel die Bedeutung bzw. Funktion des Befehls und ein kurzes Syntaxbeispiel eingeblendet. Die Schaltfläche [ >> ] öffnet eine
Hilfedatei mit dem entsprechenden ausführlichen Hilfethema.
4.3 Die allgemeine Hilfe
SiSy bietet neben der direkten Hilfe bei der Eingabe von Schlüsselworten auch allgemeine Hilfen an.
In SiSy AVR sind das zum Beispiel die allgemeine Hilfe zum Modellierungstool SiSy
und die Hilfen zum myAVR Board, dem AVR Assembler und AVR C. Die Hilfedateien
verfügen über einen Index sowie die Möglichkeit der Volltextsuche.
Abbildung 3: SiSy AVR-Assembler Hilfe
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Entwicklung eines kleinen Programms mit SiSy AVR
5 Entwicklung eines kleinen Programms mit SiSy AVR
Schauen wir uns als nächstes kurz in der Entwicklungsumgebung SiSy AVR um. Für
die Entwicklung von Mikrocontrollerlösungen bietet sich für den Einstieg die einfache
Programmierung (kleines Programm) an.
5.1 Voraussetzungen
Für die Bearbeitung der folgenden Aufgaben benötigen Sie die aufgeführte Software
und Hardware.
Software:
• SiSy AVR ab Version 2.18 oder
• SiSy Ausgabe Developer, Professional oder BS und das installierte Add-On AVR
Hardware:
• Ein bestücktes myAVR Board
• Programmierkabel (USB bzw. LPT)
• eventuell Nullmodemkabel für die COM Schnittstelle
• 9 V Batterie bei Bedarf (z.B.: autonomer Einsatz)
• Patchkabel
5.2 Zielstellung
Der Schnelleinstieg zur Mikrocontroller-Programmierung soll Ihnen helfen, SiSy AVR
kennen zu lernen und erste Schritte in der hardwarenahen Programmierung mit SiSy zu
gehen.
Zielstellung für das erste Beispielprogramm: Die drei LED’s auf dem myAVR Board sollen nacheinander aufleuchten und damit ein „Lauflicht“ erzeugen.
5.3 Vorgehen
Ein neues Projekt anlegen
Starten Sie SiSy und wählen Sie Assistent öffnen. Danach klicken Sie im SiSy-Assistent
auf den Menüpunkt Neues Projekt anlegen, vergeben Sie den Projektnamen „Lauflicht“.
Bestätigen Sie diesen Dialog mit OK. Wählen Sie als nächstes das Vorgehensmodell
„Programmierung“. Es folgt ein Fenster, welches Sie mit Weiter bestätigen. Als nächstes wählen Sie Ihren Programmer und Ihren Controller aus. Klicken Sie nun auf Speichern. Den folgenden Dialog bestätigen Sie mit OK. Im darauf folgenden Fenster wählen Sie die Taktrate Ihres Mikrocontrollers aus. Mit einem Klick auf Fertig stellen beenden Sie dieses Fenster. Daraufhin erscheint ein Auswahlfenster. Wählen Sie „leeres
Diagramm“ aus. Beenden Sie das Fenster über Weiter sowie Fertig stellen.
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Hinweis:
In SiSy legen Sie stets ein Projekt an. In dieses Projekt integrieren Sie Ihr Programm
bzw. mehrere Programme. Unabhängig vom Programmnamen benötigt jedes Projekt
einen Namen.
Wenn in ihrer SiSy Ausgabe mehrere Vorgehensmodelle (Hauptebenen) zur Verfügung
stehen, wird eine Auswahl der Hauptebene angeboten. Mit der Auswahl des Vorgehensmodells (VGM) entscheiden Sie über das Profil des Projektes. Wenn ein Projekt
klein und die Modellierung von Programmablaufplänen nicht erforderlich ist, wählt man
das einfachere Vorgehensmodell; in dem gezeigten Beispiel „Programmierung“. Bei
komplexen Projekten, für die neben kleinen Programmen auch Programmablaufpläne,
Struktogramme oder Klassendiagramme nötig sind, wird das komplexere Vorgehensmodell „AVR-Vorgehensmodell“ ausgewählt.
Die Auswahl des Vorgehensmodells bestimmt im weiteren Projektverlauf die von SiSy
zur Verfügung gestellten Werkzeuge. Bei Auswahl des einfachen Vorgehensmodells
„Programmierung“ stehen dann zum Beispiel keine grafischen Werkzeuge wie der Programmablaufplan zur Verfügung. Damit sind die Menüs und Objektbibliotheken entsprechend übersichtlicher.
Verfügbare Werkzeuge
- kleines Programm ASM
- kleines Programm C
- großes Programm ASM
- großes Programm C
- Programmablaufplan ASM
- Struktogramm C
- Klassendiagramm C++
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Verfügbare Werkzeuge
- kleines Programm
- kleines Programm
- großes Programm
- großes Programm
ASM
C
ASM
C
Im weiteren Verlauf werden entsprechend der Auswahl des Vorgehensmodells unterschiedliche Hilfen zum Erstellen eines Programms angeboten. Für Einsteiger empfiehlt
sich zuerst die Nutzung des Vorgehensmodells „Programmierung“.
Bei jedem neuen Projekt müssen die Grundeinstellungen zur verwendeten Zielplattform
vorgenommen werden (Mikrocontrollertyp, Taktrate, Programmer und IO-Port).
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Werden keine Einstellungen vorgenommen, so legt SiSy folgende Standardwerte fest:
Board :
Port:
Mikrocontroller:
Taktrate:
mySmartUSB
COM 3
ATmega8
3,6864 MHz
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Kleines Assembler-Programm anlegen
Erstellen Sie ein Programm für den AVRMikrocontroller, indem Sie per Drag & Drop
aus der Objektbibliothek ein „kleines Programm“ in das Diagrammfenster ziehen.
Das Kontextmenü öffnet sich nun automatisch. Für spätere Bearbeitungen, markieren Sie das Objekt und wählen Sie aus
dem Kontextmenü (rechte Maustaste) Definieren.
Auf der Registerkarte „Definition“ tragen
Sie den Programmnamen ein (im Beispiel
„Lauflicht“) und wählen die Programmiersprache aus, hier „AVR Assembler“; siehe
Abbildung 4.
Abbildung 4: Definition kleines Programm
Zielplattform und Programmer einstellen
Kontrollieren Sie auf der Registerkarte „Extras (AVR)“ den ausgewählten Mikrocontroller, siehe Abbildung 5. Die Option „Vorgaben benutzen“ überträgt automatisch die
Grundeinstellungen
(Mikrocontrollertyp,
Taktrate, Programmer und IO-Port) des
Projektes in die lokalen Einstellungen. Sollen die lokalen Einstellungen unter „Extras
(AVR)“ von den Projekteinstellungen abweichen, muss die Option „Vorgaben benutzen“ abgeschaltet werden.
Beachte folgende Einstellungen:
•
myAVR-Board 1 LPT
o Programmer: SP12
o Port:
LPTx (z.B. LPT1)
•
myAVR-Board 2 USB / mySmartUSB
o Programmer: AVR911
o Port:
COMx (z.B. COM3)
•
mySmartUSB mit Firmware ab 1.5
o Programmer: AVR911
o Port:
COMx (z.B. COM3)
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Abbildung 5: Einstellungen Extras (AVR)
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Programmgerüst laden, Quellcode erstellen
Über die Registerkarte „Programmgerüst“ können Sie das folgende Grundgerüst für ein AVR
Assemblerprogramm laden; in der Registerkarte „Quellcode“ können Sie den Quellcode eigenständig eintragen.
Hinweis:
Den Quellcode können Sie auch im Beschreibungsfenster/Editorfenster der SiSy-Benutzeroberfläche eintragen bzw. korrigieren.
Laden Sie die Vorlage für das Programmgerüst oder erstellen Sie den folgenden Quellcode.
Vergleichen Sie dazu auch den Abschnitt zum
myAVR Code-Wizard (Abschnitt 7). Das Programmgerüst darf erst geladen werden, wenn
der Zielcontroller ausgewählt wurde; die Vorlagen sind controllerspezifisch.
Abbildung 6: Grundgerüst laden
;+----------------------------------------------------------------------------;| Title
: Assembler Grundgerüst für ATmega8
;+----------------------------------------------------------------------------;| Prozessor
: ATmega8
;| Takt
: 3,6864 MHz
;| Sprache
: Assembler
;+----------------------------------------------------------------------------.include
"AVR.H"
;-----------------------------------------------------------------------------begin:
rjmp
main
; RESET External Pin, Power-on Reset,
Brown-out Reset and Watchdog Reset
reti
; INT0 External Interrupt Request 0
reti
; INT1 External Interrupt Request 1
reti
; TIMER2 COMP Timer/Counter2 Compare Match
reti
; TIMER2 OVF Timer/Counter2 Overflow
reti
; TIMER1 CAPT Timer/Counter1 Capture Event
reti
; TIMER1 COMPA Timer/Counter1 Compare Match A
reti
; TIMER1 COMPB Timer/Counter1 Compare Match B
reti
; TIMER1 OVF Timer/Counter1 Overflow
reti
; TIMER0 OVF Timer/Counter0 Overflow
reti
; SPI, STC Serial Transfer Complete
reti
; USART, RXC USART, Rx Complete
reti
; USART, UDRE USART Data Register Empty
reti
; USART, TXC USART, Tx Complete
reti
; ADC ADC Conversion Complete
reti
; EE_RDY EEPROM Ready
reti
; ANA_COMP Analog Comparator
reti
; TWI 2-wire Serial Interface
reti
; SPM_RDY Store Program Memory Ready
;-----------------------------------------------------------------------------main:
ldi
r16,hi8(RAMEND)
; Main program start
out
ioSPH,r16
; Set Stack Pointer to top of RAM
ldi
r16,lo8(RAMEND)
out
ioSPL,r16
;Hier Init-Code eintragen.
;-----------------------------------------------------------------------------mainloop:
wdr
Hier den Quellcode eintragen.
rjmp
mainloop
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Quellcode in Assembler erstellen
Das Lauflicht soll über die Ausgabegeräte LED angezeigt und von dem Prozessorport D
gesteuert werden. Die Realisierung erfolgt über je ein Bit im Register R18. Dieses wird
mit dem Befehl Bit-Rotation nach rechts verschoben und an PORT D des Prozessors
ausgegeben. Auf Grund der Prozessorgeschwindigkeit muss die Ausgabe des Lauflichtes für unser Auge verzögert werden. Geben Sie folgenden Quellcode ein bzw. ergänzen Sie die Programmvorlage!
;-------------------------------------------------------------------------------;* Titel
:Lauflicht für myAVR Board
;* Prozessor
:ATmega8 mit 3,6864 MHz
;* Schaltung
:PORT D.2 bis PORT D.4 an LED 1 bis 3
;* Datum
:15.03.2004
;* Autor
:Dipl. Ing. Päd. Alexander Huwaldt
;-------------------------------------------------------------------------------.include
"avr.h"
;-------------------------------------------------------------------------------; Reset and Interruptvectoren
; VNr. Beschreibung
begin:
rjmp
main
; 1
POWER ON RESET
reti
; 2
Int0-Interrupt
reti
; 3
Int1-Interrupt
reti
; 4
TC2 Compare Match
reti
; 5
TC2 Overflow
reti
; 6
TC1 Capture
reti
; 7
TC1 Compare Match A
reti
; 8
TC1 Compare Match B
reti
; 9
TC1 Overflow
reti
; 10
TC0 Overflow
reti
; 11
SPI, STC Serial Transfer Complete
reti
; 12
UART Rx Complete
reti
; 13
UART Data Register Empty
reti
; 14
UART Tx complete
reti
; 15
ADC Conversion Complete
reti
; 16
EEPROM Ready
reti
; 17
Analog Comparator
reti
; 18
TWI (I²C) Serial Interface
reti
; 19
Store Program Memory Redy
;-------------------------------------------------------------------------------; Start, Power ON, Reset
main:
ldi
r16 , lo8(RAMEND)
out
SPL , r16
; Init Stackpointer LO
ldi
r16 , hi8(RAMEND)
out
SPH , r16
; Init Stackpointer HI
ldi
r16 , 0b11111111
; PORT D auf Ausgang
out
DDRD , r16
ldi
r16 , 0b00000000
; Alle Bits auf LOW
out
PORTD , r16
ldi
r17 , 0b00000000
ldi
r18 , 0b00000001
; 1 Lauflicht-Bit
;-------------------------------------------------------------------------------mainloop:
wdr
inc
r16
; Wait
brne
skip
inc
r17
; Wait
brne
skip
rcall up1
; Lauflicht
skip:
rjmp
mainloop
;-------------------------------------------------------------------------------up1:
rol
r18
; Bit-Rotation
out
PORTD , r18
ret
;--------------------------------------------------------------------------------
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Compilieren und Linken
Der eingegebene Quellcode muss nun in Maschinencode für den AVR-Prozessor übersetzt werden. Wählen Sie dazu die Schaltflächen „Kompilieren“ und „Linken“. Bei fehlerfreier Übersetzung liegt das Programm als „Lauflicht.hex“ vor und kann auf den FLASHProgrammspeicher des Prozessors gebrannt werden.
Nur compilieren *.s
oder *.cc und *.o
Datei wird erstellt
Nur linken
*.hex Datei
wird erstellt
Nur brennen *.hex
Datei wird übertragen
Starten des myAVRControlcenter zum
Testen (ON/OFF)
Alle Schritte
durchführen
Hardware anschließen und brennen
Das myAVR Board verfügt über eine ISP (In System Programming) Schnittstelle. Der
Prozessor muss also nicht für die Programmierung aus dem System entfernt werden,
um ihn in einem gesonderten Programmiergerät zu brennen, sondern kann im myAVR
Board direkt programmiert werden. Dazu schließen Sie entsprechend Ihrer Boardvariante das Programmierkabel an den LPT- oder USB-Port Ihres Rechners an.
Zum Brennen wählen Sie die Schaltfläche „Brennen“. Bei erfolgreichem Brennvorgang
erhalten Sie im Ausgabefenster folgende Meldung:
Abbildung 7: Ausgabefenster
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Mikrocontrollerlösung testen
Abbildung 8: Verkablung
Um das Programm zu testen ist es nötig, den Port D
mit den Ausgabegeräten LED zu verbinden.
• Wenn vorhanden, ziehen Sie die Batterie bzw.
das Netzteil und das Programmierkabel ab.
• Verbinden Sie die LEDs mit dem Prozessorport D
entsprechend dem folgenden Schema.
Nutzen Sie Patchkabel!
• Prüfen Sie die Verbindungen und schließen Sie
die Batterie/das Netzteil oder das Programmierkabel wieder an und nehmen Sie die Mikrocontrollerlösung in Betrieb.
• Es ist jetzt an den LED’s ein Lauflicht zu sehen.
• Gratulation!
Das ist Ihre erste Mikrocontrollerlösung mit dem
myAVR Board.
Beim Kompilieren, Linken und Brennen des Schnellstart-Beispiels öffnet sich ein Ausgabefenster und zeigt Protokollausgaben der Aktionen an. Beim Brennen öffnet sich
zusätzlich das myAVR ProgTool. Wenn die Hardware ordnungsgemäß angeschlossen,
von der Software erkannt und das Programm erfolgreich auf den Programmspeicher
des Mikrocontrollers übertragen wurde, schließen Sie das myAVR ProgTool. Die letzte
Ausschrift hat folgenden Inhalt:
brenne Daten neu
Ende.
Abbildung 9: Ausgabefenster mit "Brenn"-Protokoll
Inbetriebnahme, Test und Datenkommunikation mit der Mikrocontrollerlösung erfolgen
über das myAVR Controlcenter. Dabei wird über die Schaltfläche „Start“ das Board mit
der nötigen Betriebsspannung versorgt und der Controller gestartet. Der Datenaustausch mit dem myAVR Board ist möglich, wenn das Null-Modemkabel an Rechner und
Board angeschlossen ist, sowie die Mikrocontrollerlösung dafür vorgesehen ist. Es können Texte und Bytes (vorzeichenlose ganzzahlige Werte bis 255) an das Board gesendet und Text empfangen werden. Die empfangenen Daten werden im Protokollfenster
angezeigt. Vergleichen Sie dazu den folgenden Abschnitt zum myAVR-Controlcenter.
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Das myAVR Controlcenter
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6 Das myAVR Controlcenter
6.1 Einleitung
Das myAVR Controlcenter ist ein universelles Terminalprogramm zur Kommunikation
mit dem myAVR Board und anderen Mikrocontrollerapplikationen, die über eine serielle
Schnittstelle (UART) oder USB Anbindung mit virtuellem COM-Port zum PC verfügen.
Es kann für Test- und Debug-Meldungen sowie Visualisierung und Protokollierung von
Messdaten genutzt werden. Dazu bietet das myAVR Controlcenter umfangreiche Konfigurationsmöglichkeiten.
Start/Stopp - Schaltfläche
Einstellungen zur seriellen Verbindung und
Power-Control
Text oder Byte senden
Protokolleinstellungen
Auswahl Anzeigeformat
Protokollfenster
Suchtext / Signatur
Einstellungen für
Suchtext und Signatur
Abbildung 10: myAVR Controllcenter
6.2 Das myAVR Board starten und stoppen (Power Control)
Wenn Sie ein myAVR Board Version 1 LPT oder Version 2 USB besitzen, können Sie
die Spannungsversorgung des Boards aus dem Controlcenter heraus steuern. Dazu
wählen Sie die Einstellungen für die serielle Verbindung und Power-Control.
Einstellungen zur
seriellen Verbindung
und Power-Control
Einstellungen zur seriellen Verbindung des Terminals.
Beim LPT-Board die Einstellungen des physischen COM-Ports, beim
USB-Board die des virtuellen COM-Ports (siehe Gerätemanager).
Power-Control
Nur beim Anschluss eines myAVR Boards 1 LPT oder 2 USB
bzw einem mySmartUSB Programmers verwenden!
Power-ON/OFF
Beim Verlassen des Controlcenters kann dem myAVR Board der
Zustand Power-ON oder OFF zugewiesen werden.
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Das myAVR Controlcenter
Mit dem Aktivieren der Power-Control-Funktion wird beim Betätigen der Schaltfläche
START/STOPP die rechnerseitige Spannungsversorgung des myAVR Boards und die
RESET-Leitung angesteuert.
Power-Control
Für die Ansteuerung der myAVR Hardware ist das
angeschlossene Gerät auszuwählen.
Bei einer externen Spannungsversorgung, zum Beispiel durch einen 9V Block oder das
myAVR Netzteil, hat die Power-Control-Funktion keine Wirkung auf die Boardspannung.
In diesem Fall bezieht sich die Wirkung ausschließlich auf die RESET-Leitung, um den
Controller zu starten bzw. zu stoppen. Beachten Sie, dass beim myAVR Board 1 LPT
die Spannungsversorgung über den LPT-Port für eine serielle Kommunikation und den
Betrieb des LC-Displays nicht ausreicht, dafür wird die Verwendung eines myAVR Netzteils empfohlen.
6.3 Kommunikation mit dem myAVR Board
6.3.1 Grundlagen (LPT/USB-Variante)
Die zwei myAVR Boardversionen unterscheiden sich grundsätzlich in der technischen
Realisierung der seriellen Kommunikation. Das myAVR Board 1 LPT verfügt über eine
gesonderte RS232 Schnittstelle (COM-Port) und wird über ein Nullmodemkabel an einen physisch vorhandenen COM-Anschluss des PC angeschlossen.
LPTVerlängerung
Null-ModemKabel
Das myAVR Board 2 USB verfügt über den USB Programmer mySmartUSB. Dieser
stellt gleichzeitig einen virtuellen COM-Port für die Kommunikation zur Verfügung.
USB-Kabel A/B
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Das myAVR Controlcenter
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6.3.2 Einstellungen für die seriellen Verbindung
Für eine erfolgreiche Kommunikation mit dem myAVR Board ist es wichtig, dass Sender
und Empfänger von seriellen Daten die gleichen Parameter für die Datenübertragung
konfiguriert haben. Auf der PC Seite werden die Kommunikationsparameter im Controlcenter über die Schaltfläche für die Einstellungen der Verbindung konfiguriert.
Einstellungen zur
seriellen Verbindung
COM Port, bei der LPT Version in der Regel COM1 oder COM2,
bei der USB Version oft COM3 und höher (siehe Gerätemanager)
Baud-Rate, diese muss unbedingt mit dem µC übereinstimmen
Paritätsbit, in der Regel keins, muss mit µC übereinstimmen
Datenbits, in der Regel 8, muss mit µC übereinstimmen
Stoppbits, in der Regel 1, muss mit µC übereinstimmen
Ermittlung des virtuellen COM-Ports über
den Gerätemanager für die Einstellungen
zur seriellen Verbindung des USB-Boards.
Im Mikrocontrollerprogramm sind die gleichen Parameter bei der Initialisierung der
UART zu wählen. Beachten Sie die eingestellte Taktquelle (hier Quarz mit 3,6 MHz).
#define
F_CPU
3686400
#define
BAUD
9600
#include
<avr\io.h>
//-----------------------------------------------------------------------// UART initialisieren
Beispiel
Ermittlung
für die
desKonfiguration
Virtuellen COM
der
void initUART()
UART
Port
über
des
den
Mikrocontrollers
Gerätemanager
(µC)
{
mit 9600 Baud.
für die Einstellungen
zur serielsbi(UCSRB,3);
// TX aktiv
sbi(UCSRB,4);
// RX aktivieren
len Verbindung des USBUBRRL=(uint8_t)(F_CPU/(BAUD*16L))-1;
// Baudrate festlegen
UBRRH=(uint8_t)((F_CPU/(BAUD*16L))-1)>>8; // Baudrate festlegen
}
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Das myAVR Controlcenter
6.3.3 Daten empfangen vom myAVR Board
Das myAVR Controlcenter empfängt Daten über den gewählten COM-Port und stellt
diese im Protokollfenster dar. Damit können Statusmeldungen, Fehlermeldungen oder
auch Messwerte erfasst werden. Die Voraussetzung ist, dass die serielle Verbindung
hergestellt (Nullmodemkabel oder USB Kabel), korrekt konfiguriert und aktiviert wurde.
Die Kommunikation beginnt mit dem Betätigen der Schaltfläche „Start“ und endet mit
dem Betätigen der Schaltfläche „Stopp“. Der Zustand (in Betrieb/Halt) wird über das
Symbol (rot/grün, EIN/AUS) rechts neben der Schaltfläche angezeigt.
serielle Verbindung
aktiviert
Start-Schaltfläche
Board-Status: AUS
Stopp-Schaltfläche
Board-Status: EIN
6.3.4 Darstellung der empfangen Daten
Die empfangenen Daten werden fortlaufend im Protokollfenster dargestellt. Der Darstellungsmodus kann während der Kommunikation umgeschaltet werden. Das Controlcenter bietet folgende Darstellungsmodi:
• Text
• Zahl
o Dezimal
o Hexadezimal
• Grafik (Oszi)
Die Daten des folgenden Programmbeispiels sollen als Testdaten dienen:
//---------------------------------------------------main()
{
uint8_t a=′A′;
// Zeichen
initUART();
// Initialisierungen
while (true)
// Mainloop-Begin
{
putChar(a);
// Zeichen senden
a++;
// nächstes Zeichen
myWait_1000ms();
// Pause
}
// Mainloop-Ende
}
//----------------------------------------------------
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Das myAVR Controlcenter
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Der Textmodus
Der Textmodus dient zur Visualisierung alphanumerischer Werte im ASCII Format (Zeichenketten). Zahlen, die mit Zeichenketten gesendet werden, müssen vom Mikrocontrollerprogramm zuvor ins ASCII-Format gewandelt werden (siehe itoa und sprintf).
Über die Schaltfläche „Anpassen “ lässt sich das Protokollfenster weiter konfigurieren.
Die Zeilenbreite und das Zeichen für einen Zeilenumbruch lassen sich auswählen. Es
können wichtige/gesuchte Textstellen im Protokollfenster hervorgehoben werden.
gesuchtes
Zeichen
Board-Staus:
EIN
Der Zahlenmodus
Der Zahlenmodus visualisiert die empfangenen Datenbytes (8 Bit, Werte von 0 bis 255)
als Dezimal- oder Hexadezimalzahlen. Dezimalzahlen werden dreistellig mit führender
Null dargestellt.
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Das myAVR Controlcenter
Die Anzeige kann über die Schaltfläche „Anpassen“ weiter konfiguriert werden. Dabei
werden die Zeilengröße oder das Zeilenumbruchzeichen sowie das Format der Zahlendarstellung (Hexadezimal/Dezimal) ausgewählt.
Es können wichtige/gesuchte Zahlenwerte im Protokollfenster hervorgehoben werden.
Hexadezimale Zahlen sind durch den Präfix 0x zu kennzeichnen. Mehrere Werte können mit Leerzeichen getrennt angegeben werden.
gesuchte
Board- Werte
Staus:
Der Grafikmodus
Messwerte können auch grafisch visualisiert werden. Dabei werden die Werte fortlaufend und byteweise (Wertebereich 0 bis 255) als Punkte in einem Koordinatensystem
visualisiert. Die X-Achse repräsentiert den zeitlichen Verlauf, die Y-Achse den Wertebereich der Daten. Die Anzeige kann als einzelne Punkte oder Linien erfolgen.
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Das myAVR Controlcenter
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6.3.5 Empfangene Daten speichern
Bei der Erfassung von Messdaten die vom Mikrocontroller an den PC gesendet werden
ist es oft wichtig, diese in eine Datei zu speichern. Damit wird eine Weiterverarbeitung
der Daten in entsprechenden Programmen (z.B.: EXCEL) möglich. Das myAVR
Controlcenter ermöglicht es, Protokolldaten aufzuzeichnen (Log-Datei, Rekorderfunktion). Um diese Funktion zu aktivieren, wählen Sie die Option „Daten aufzeichnen“
Über die Schaltfläche „Einstellungen“ muss der Dateiname und Pfad der Log-Datei angegeben werden. Zusätzlich ist es möglich, das Format und die Blockgröße (Zeilenumbruch) festzulegen. Die Weiterverarbeitung der Daten erfolgt entsprechend der Möglichkeiten der Zielanwendung (z.B.: Öffnen, Importieren oder Zwischenablage).
Zwischenablage
öffnen mit
EXCEL
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Das myAVR Controlcenter
6.3.6 Daten an das myAVR Board senden
Über das Controlcenter können Daten im Text- oder Zahlenformat an den Mikrocontroller gesendet werden. Das folgende Programm dient als Veranschaulichung dieser
Funktion.
//------------------------------------------------------main()
{
uint8_t zeichen;
initUART();
// Initialisierungen
while (true)
// Mainloop-Begin
{
zeichen=getChar();
// Zeichen abholen
putChar(zeichen);
// Zeichen zurücksenden
}
// Mainloop-Ende
}
//-------------------------------------------------------
Text senden
Es können einzelne Zeichen, aber auch Zeichenketten gesendet werden. Mit der zugehörigen Schaltfläche „Senden“ wird immer der gesamte Inhalt der Eingabezeile „Text“
gesendet.
Zahlen senden
Zahlenwerte von 0 bis 255 (1 Byte) können einzeln oder als Zahlenfolge gesendet werden. Zwischen den Werten ist ein Leerzeichen als Trennzeichen einzufügen. Zahlen,
die größer sind als 255, werden auf den niederwertigen Teil gekürzt. Es ist möglich,
Zahlen im Hexadezimalformat zu schreiben (Präfix 0x). Mit der zugehörigen Schaltfläche „Senden“ wird immer der gesamte Inhalt der Eingabezeile „Zahl“ gesendet.
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Der myAVR Code-Wizard
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7 Der myAVR Code-Wizard
7.1 Einführung
Der myAVR Code-Wizard ist ein Assistent zum Erstellen von Assembler- und C-Codes
für die Konfiguration und Anwendungsentwicklung von AVR Mikrocontrollern. Dabei
wählt der Nutzer Schritt für Schritt im Dialog mit dem Assistenten die gewünschten Konfigurationen und Programmbausteine aus. Der Code-Wizard generiert kompilierungsfähigen Quellcode in der gewünschten Programmiersprache (AVR C oder AVR Assembler), der als komplette Anwendung geladen wird. Der Entwickler muss nur noch die projektspezifische individuelle Logik ergänzen. Der gesamte Programmrahmen in Form
von Hauptprogramm, fertige Initialisierungssequenz, Unterprogramme und Interruptroutinen wird von Code-Wizard generiert.
Dialog „Definieren“ auf dem
Objekt „kleines Programm“
Sprache Assembler oder C
auswählen
myAVR Code-Wizard starten
myAVR Code-Wizard
Dialogbereich
Fortschritt und Navigation,
einzelne Punkte können
übersprungen werden.
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Der myAVR Code-Wizard
7.2 Grundeinstellungen
Die Zielsprache wurde vor dem Start des Code-Wizards ausgewählt. Für die Generierung von korrektem Quellcode ist es notwendig, den Controllertyp und die Taktgeschwindigkeit festzulegen.
Liste der unterstützten Controller
7.3 Geräteeinstellungen
Über den Dialogbereich können Schritt für Schritt die Komponenten des gewählten
Controllertyps konfiguriert werden.
Komponente aktivieren
Konfiguration
Codevorschau
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Der myAVR Code-Wizard
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7.4 Unterprogramme
Neben der Möglichkeit die Hardwarekomponenten des gewünschten Controllers zu konfigurieren, bietet der Code-Wizard auch eine Reihe typischer Unterprogramme. So verfügt er über einen Warteroutinen-Rechner zum generieren präziser Wartefunktionen.
Parameter der Warteroutinen
Codevorschau
7.5 Projektdaten
Der letzte Punkt im Code-Wizard ist die Eingabe der Projektdaten. Aus diesen wird eine
Programmkopfdokumentation generiert und dem kompletten Quellcode vorangestellt.
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Der myAVR Code-Wizard
7.6 Codegenerierung
Der vollständige Quellcode wird zur Kontrolle dem Anwender angezeigt. Es können jetzt
noch Änderungen vorgenommen werden, indem man die betreffenden Punkte im Navigationsbereich auswählt und die Parameter ändert. Mit Bestätigung des Quellcodes
wird dieser als komplettes Programm eingefügt.
//------------------------------------------------------------------------// Titel : Test der seriellen Verbindung
//------------------------------------------------------------------------// Funktion : empfängt und sendet Daten per UART (9600,8,n,1)
// Schaltung : Nullmodemkabel anschließen
//------------------------------------------------------------------------// Prozessor : ATmega8
// Takt : 3686400 Hz
// Sprache : C
// Datum : 9.7.2006
// Version : 1.0
// Autor : Dipl. Ing. Päd. Huwaldt
// Programmer: SP12
// Port : LPT1
//------------------------------------------------------------------------// created by myAVR-Code-Wizard
//------------------------------------------------------------------------#define
F_CPU
3686400
#include <avr\io.h>
#include <avr\interrupt.h>
//-----------------------------------------------------------------------// Initialisierungen
//-----------------------------------------------------------------------void init()
{
// Ports initialisieren
...
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Entwicklung eines großen Programms mit SiSy AVR
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8 Entwicklung eines großen Programms mit SiSy AVR
8.1 Einleitung
Für die Entwicklung eines größeren Programms ist es unzweckmäßig, alle Befehle in
eine Datei (Unit) zu schreiben. Der Grund dafür ist, dass bei mehr als 60 bis 80 Zeilen
Quellcode die Übersicht über die Programmstruktur verloren geht. Selbst die Unterteilung in Unterprogramme reicht ab einer bestimmten Größe von Programmen nicht mehr
aus. SiSy erlaubt zwar in kleinen Programmen bzw. je Unit 10 Kilobyte Code. Das sind
in Assembler zum Beispiel über 1000 Zeilen. Ein kleines Programm bzw. eine einzelne
Unit sollte jedoch nie mehr als 80 bis 120 Zeilen haben. Wird diese Grenze erreicht,
sollte das Programm in logische Einheiten (Units, Module) gegliedert werden. Dabei
fasst man alles zusammen, was zu einer bestimmten Funktionalität oder einer bestimmten Baugruppe wie zum Beispiel dem AD-Wandler gehört. Physisch entstehen dabei
mehrere Dateien, die für sich genommen wieder übersichtlich sind da diese dann nur 80
bis 120 Zeilen Code enthalten. Das Übersetzungsprogramm (Assembler, Compiler, Linker) sorgt dann dafür, dass alle einzelnen Units zu einem vollständigen Programm zusammengefügt werden.
Das folgende Kapitel erläutert an einem sehr kleinen Beispiel die Handhabung der
Komponenten eines großen Programms, welches in mehrere Units zerlegt wird.
8.2 Vorbereitung
Starten Sie SiSy und legen Sie ein neues Projekt
an. Wählen Sie das Vorgehensmodell „Programmierung“. Nehmen Sie die Grundeinstellungen für die verwendete AVR Hardware
vor oder lassen Sie die myAVR-Hardware automatisch suchen. Erstellen Sie ein leeres Diagramm!
Ziehen Sie aus der Objektbibliothek ein Objekt
vom Typ „Programm“.
Definieren
Legen Sie Name und Sprache für das Programm
fest. Überprüfen Sie gegebenenfalls die Einstellungen unter Extras AVR.
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8.3 Aufgabenstellung
Es ist eine Mikrocontroller-Anwendung mit der Technik des großen Programms (Zerlegen in mehrere Units) zu entwerfen und in der Sprache Assembler zu realisieren.
Aufgabe:
Entwickeln Sie eine Mikrocontrollerlösung, bei der ein Taster eine LED schaltet.
Schaltung:
Port D.2 = Taster 1
Port B.0 = LED
8.4 Hauptprogramm erstellen
Öffnen Sie das Diagrammfenster für ein großes
Programm, indem Sie auf dem Symbol rechte
Maustaste -> Kontextmenü -> nach unten (öffnen)
wählen. Legen Sie eine Unit an. Diese Unit bildet
das Hauptprogramm. Nennen Sie die Unit „main“.
Damit wird durch die Entwicklungsumgebung erkannt, dass es sich hierbei um das Hauptmodul
handelt. Erstellen Sie hier das Hauptprogramm,
nutzen Sie die angebotene Vorlage „Grundgerüst“.
Definieren
;-----------------------------------.include "AVR.H"
;-----------------------------------; Reset and Interrupt vectoren
begin:
rjmp
main
reti
reti
reti
reti
;...
main:
ldi
r16, lo8(RAMEND)
out
SPL, r16
ldi
r16, hi8(RAMEND)
out
SPH, r16
; Hier Init-Code eintragen.
;----------------------------------mainloop: wdr
; Hier Quellcode eintragen.
rjmp mainloop
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8.5 Units (Unterprogramme) anlegen und verknüpfen
Zur Gliederung des großen Programms wird dieses in mehrere kleine Einheiten (Units/
Module) zerlegt. Diese Einheiten werden nach fachlichen/inhaltlichen Gesichtspunkten
gebildet. So kann man alle Initialisierungsaufgaben in der Unit „init“ zusammenfassen.
Eine Unit kann aus einer Funktion/Unterprogramm oder mehreren Funktionen/Unterprogrammen bestehen. Im einfachsten Fall enthält jede Unit ein Unterprogramm. Legen Sie zusätzlich zur Haupt-Unit „main“ die Unit „init“ an.
Definieren
Die Hauptunit benutzt die Unit „init“. Daher ist
eine Verbindung von der Hauptunit „main“ zur
Unit „init“ zu ziehen. Selektieren Sie die Unit
„main“ und ziehen vom Verteiler (rot) eine Verbindung auf die Unit „init“.
Dabei wird in der Hauptunit „main“ ein Include-Eintrag für die Unit „init“ erzeugt.
Erstellen Sie die Initialisierungsroutine für die benötigten digitalen Ein und Ausgänge.
;---------------------------------------init:
push
r16
sbi
DDRB,0
; B.0 Ausgang
cbi
PORTB,0 ; B.0 LED aus
cbi
DDRD,2
; D.2 Eingang
sbi
PORTD,2 ; D.2 PullUp
pop
r16
ret
;----------------------------------------
Ergänzen Sie den Code des Hauptprogramms.
…
rcall
init
;----------------------------------mainloop: sbic
PIND,2
rjmp
led_aus
led_an:
sbi
PORTB,0
rjmp
mainloop
led_aus: cbi
PORTB,0
rjmp
mainloop
;----------------------------------.include “init.s“
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8.6 Übersetzen, Brennen und Test
Zum Übersetzen, Brennen und Testen wählen Sie im Aktionsmenü
den entsprechenden Menüpunkt. Im Ausgabefenster erscheint das Protokoll der ausgeführten
Aktionen. Des Weiteren öffnet sich für kurze Zeit das myAVR ProgTool.
Kompiliere die Datei main.s.
Linke die Datei grossesProgramm.elf.
brenne Daten neu
Öffne myAVR ControlCenter
Ende.
Über das myAVR Controlcenter können Sie das myAVR Board Starten und Stoppen um
die Mikrocontrollerlösung zu testen. Überprüfen Sie gegebenenfalls die Einstellungen
entsprechend Absatz 6, „Das myAVR Controlcenter“.
8.7 Interrupt-Service-Routine (ISR) im großen Programm
Interrupt-Service-Routinen (im weiteren ISR) sind besondere Formen von Unterprogrammen. Diese werden von einer Interruptquelle des Mikrocontrollers (Timer, ADC,
UART, usw.) bei entsprechenden Ereignissen automatisch an beliebiger Stelle im Programmfluss aufgerufen (Unterbrechung, engl. Interrupt). Es ist nötig die Interruptquelle
entsprechend zu konfigurieren. Es empfiehlt sich für jedes interruptfähige Gerät eine
eigene Unit anzulegen. Diese ist mit der Haupt-Unit zu verbinden.
;------------------------------------------; Interruptvectoren
...
rjmp onADC ;15 ADC Conversion Complete
...
;------------------------------------------initADC:
ldi
r16,0
out
ADMUX,r16
ldi
r25,0b10011101
out
ADCSRA,r25
ret
;------------------------------------------onADC:
...
reti
;-------------------------------------------
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9 Entwicklung eines Programmablaufplans mit SiSy AVR
9.1 Einleitung
Für die Entwicklung eines Programmablaufplans (PAP) sind konkrete Vorstellungen
über die Systemlösung und Kenntnis der Hardware nötig. Ein Programmablaufplan
kann aus einer genauen Aufgabenstellung abgeleitet werden.
Beispielaufgabe:
Entwickeln Sie eine Mikrocontrollerlösung, bei der ein Taster eine LED schaltet. Der
Controller ist so zu initialisieren, dass an Port B.0 der Taster und an Port B.1 die LED
angeschlossen ist. Danach ist fortlaufend der Taster abzufragen. Wenn der Taster gedrückt ist, wird die LED eingeschaltet, sonst bleibt die LED aus.
Abbildung 11: PAP zur Beispielaufgabe
9.2 Vorbereitung
Starten Sie SiSy und legen Sie ein neues Projekt an. Wählen Sie das AVRVorgehensmodell. Nehmen Sie die
Grundeinstellungen für die verwendete
AVR Hardware vor oder lassen Sie die
myAVR-Hardware automatisch suchen.
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Entwicklung eines Programmablaufplans mit SiSy AVR
Danach öffnet sich die typische Benutzeroberfläche von SiSy mit einem leeren Vorgehensmodell und Sie können mit der Arbeit beginnen. Falls Sie noch die Option „Menü bei
Doppelklick“ und „Direkthilfe“ eingeschaltet haben, können Sie diese über den Menüpunkt
„Einstellungen“ im Hauptmenü abschalten.
Ziehen Sie als nächstes aus der Objektbibliothek ein Objekt vom Typ „PAP“ in das leere
Diagramm. Benennen Sie den PAP mit „Aufgabe1“. Beachten Sie die Einstellungen zum
Controllertyp und Programmieradapter unter
„Extras (AVR)“; vgl. Abbildung 12.
Abbildung 12: Anlegen des Objektes „PAP“ und Einstellungen
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Der nächste Schritt ist das Aufstellen des Programmablaufplanes. Dazu muss das Diagramm unter dem Symbol
geöffnet werden. Wählen Sie rechte Maustaste „nach
unten (öffnen)“, um in dieses Diagramm zu gelangen.
Abbildung 13: PAP öffnen
9.3 Aufgabenstellung
Es ist im ersten Schritt eine einfache Mikrocontroller-Anwendung mit der Technik des
Programmablaufplanes zu entwerfen und in der Sprache Assembler zu realisieren.
Aufgabe:
Entwickeln Sie eine Mikrocontrollerlösung, bei der ein Taster eine LED schaltet.
Schaltung:
Port B.0 = Taster 1
Port B.1 = LED
9.4 Grundstruktur laden
Wenn ein Diagramm leer ist, bietet SiSy typische Vorlagen zum Importieren an, siehe Abbildung 15. Diese
können dann weiterbearbeitet werden. Wählen Sie die
Diagrammvorlage „Mainprogramm-Grundgerüst“.
Abbildung 14 zeigt den PAP zu diesem Grundgerüst.
Abbildung 15: Diagrammvorlagen
Abbildung 14: Grundgerüst
9.5 Logik entwerfen
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Um die Programmlogik im PAP abzubilden, muss die Vorlage um die fehlenden Elemente ergänzt werden. Des Weiteren sind die Elemente durch gerichtete Verbindungen
(Kanten) in der Reihenfolge ihrer Abarbeitung zu verbinden.
Um ein Objekt im Diagramm zu ergänzen, wird der entsprechende Objekttyp in der Objektbibliothek mit der Maus ausgewählt und per Drag & Drop an die entsprechende Position im Diagramm gezogen. Objekte können mit dem Mauscursor per Klick selektiert
und mittels Drag & Drop auch verschoben werden. Selektierte Objekte lassen sich mit
der Taste „Entf“ löschen. Verbindungen zwischen den Objekten können über den rot
markierten „Verteiler“ von selektierten Objekten hergestellt werden. Dazu ist das Ausgangsobjekt zu selektieren mit dem Mauscursor auf den roten Verteiler zu klicken und
bei gedrückter linker Maustaste eine Verbindung zum Zielobjekt zu ziehen. Um Objekte
zu benennen, können Sie einen Doppelklick auf dem betreffenden Objekt durchführen
oder über rechte Maustaste in den Dialog Definieren gelangen.
Abbildung 16: Objekte in das Diagramm einfügen und verbinden
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Zeichnen Sie den folgenden Programmablaufplan (vgl. Abbildung 17):
Abbildung 17: Logikentwurf im PAP
9.6 Befehle eingeben
Nachfolgend soll aus dem Programmablaufplan Assemblerquellcode generiert werden.
Dazu ist es nötig, die einzelnen Elemente des PAP mit den entsprechenden Assembleranweisungen zu versehen. Dafür gibt es mehrere Möglichkeiten.
Abbildung 18: Codevorlage PAP
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Abbildung 19: Definition PAP-Element
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Zum einen bietet SiSy beim ersten Öffnen eines jeden Elementes typische CodeVorlagen an, die über die Schaltfläche „Laden“ dem Element zugewiesen werden können. Wird der Definieren-Dialog mit der Schaltfläche „OK“ beendet, so wird die Auswahl
im Objekt gespeichert und beim nächsten Aufruf des Dialoges „Definieren“ erscheinen
die Code-Vorlagen nicht mehr, sondern das Element kann ganz normal bearbeitet werden. In Abbildung 18 und Abbildung 19 sind beide Varianten des Dialoges „Definieren“
zu sehen“.
Die zweite Möglichkeit besteht beim Selektieren von Elementen über den Quellcodeeditor oberhalb des Diagrammfensters, vgl. Abbildung 20 und Abbildung 21.
Abbildung 20: Quellcodefenster im PAP
Abbildung 21: Quellcodeeingabe PAP
Geben Sie die gezeigten Quellcodes in die Objekte ein!
Bedingungen haben spezielle Vorlagen, die eine Codegenerierung bei übersichtlichem
Programmablaufplan vereinfachen.
Jede Bedingungsvorlage ist so konstruiert, dass eine JA/NEIN Entscheidung erzeugt
werden kann. Findet der Codegenerator das
Schlüsselwort JA an einer der folgenden Verbindungen, setzt er diese in eine Sprunganweisung „breq“ um. Das Schlüsselwort NEIN
wird in „brne“ umgewandelt. Alternativ können
statt dieser Schlüsselworte auch der Sprungbefehl selber an eine der Kanten geschrieben werden (breq, brne, brge, brlo, usw.)
Abbildung 22: Codevorlage Bedingung
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Abbildung 23: Quellcode einer Bedingung
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Auch das Element „IN/OUT“ verfügt über spezifische Vorlagen. Diese sind gegebenenfalls mit zu
ergänzen. Dazu sind spitze Klammern als Platzhalter in den Vorlagen eingefügt.
Abbildung 22:Vorlagen für IN/OUT
Ergänzen Sie den Quellcode der gezeigten Elemente!
9.7 Übersetzen, Brennen und Test
Sind alle betreffenden Elemente mit Quellcode hinterlegt, kann aus dem Programmablaufplan der komplette Quellcode generiert, kompiliert, gelinkt und auf den Mikrocontroller übertragen werden. Die gewünschte Funktion kann aus dem Aktionsmenü ausgewählt werden (Abbildung 23).
Hinweis:
Beachten Sie, dass für das Brennen des Controllers das Programmierkabel angeschlossen sein muss und bei Bedarf eine geeignete Spannungsquelle anzuschließen
ist.
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Abbildung 23: Auswahl aus Aktionsmenü
Funktionalitäten des Aktionsmenüs
Benennung
Funktion
Alles Ausführen
Quellcode generieren, kompilieren, linken, brennen
Nur Quelltext erstellen
Quellcode generieren mit allen Marken
Kompilieren
Quellcode zu Objektdatei übersetzen
Linken
Objektdatei zu HEX-Datei binden
Brennen
HEX-Datei an den Controller übertragen
Testen
myAVR Controlcenter öffnen
Quelltextdatei öffnen
Quellcodedatei öffnen
Quelltext bereinigen
Quellcode von überflüssigen Marken bereinigen
Im Ausgabefenster (siehe Abbildung 24) werden die jeweiligen Aktionen angezeigt.
Abbildung 24: Ausgabefenster
Bei Compilerfehlern werden diese ebenfalls im Ausgabefenster mit der entsprechenden
Zeilennummer angezeigt. Um zu dem Fehler zu gelangen, genügt meist ein Klick auf
die Fehlermeldung. Das betreffende Objekt wird selektiert und die Zeile hervorgehoben.
Abbildung 25: Fehlerbehandlung
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Nachdem das Programm erfolgreich übersetzt
und auf den Controller übertragen wurde, kann
die Anwendung getestet werden. Dazu ist das
myAVR-Controlcenter zu öffnen und die vorgegebenen Verbindungen auf dem Board zu
stecken. Über die Schaltfläche „Start/Stopp“
kann das myAVR Board ein und ausgeschaltet
werden.
Abbildung 26
Start/StoppSchaltfläche
Einstellungen zur
seriellen Verbindung
Text oder Byte
senden
Protokollfenster
Text, Zahl, Grafik
Abbildung 27
9.8 Unterprogrammtechnik im PAP
Unterprogramme sind ein wichtiges Gestaltungsmittel für übersichtliche Mikrocontrollerprogramme. Sie werden für in sich abgeschlossene Aufgaben (Verarbeitungsschritte)
benutzt, die auch mehrfach im Gesamtprogramm genutzt werden können.
9.8.1 Anlegen eines Unterprogramms
Ziehen Sie den Objekttyp „Unterprogramm“ aus der Objektbibliothek in das gewünschte
Diagramm. Mit Doppelklick oder über rechte Maustaste -> Kontextmenü -> Definieren
auf dem Element können Sie dem Unterprogramm einen Namen geben (Beachte:
Menüfolge Einstellungen/Menü bei Doppelklick).
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Rechts klick, Definieren
Damit ist ein Objekt angelegt, welches im aktuellen Diagramm als Aufruf (call) des Unterprogramms zu verstehen ist. Die Funktionalität des Unterprogramms wird in einem
gesonderten Programmablaufplan für das Unterprogramm entworfen. Dazu ist das Diagramm „unter“ bzw. „hinter“ Unterprogramm zu öffnen. Um das zum Unterprogramm
zugehörige Diagramm zu öffnen, wählen Sie auf dem Objekt rechte Maustaste -> Kontextmenü -> Nach unten (öffnen).
Sie erhalten eine Vorlagenliste für die Grundstruktur von Unterprogrammen. Bitte laden
Sie die Vorlage „Grundgerüst Unterprogramm“. Auf dem Objekt „START“ können Sie
eine benutzerdefinierte Sprungmarke festlegen (Rechtsklick -> Definieren), die durch
den Codegenerator erstellt und verwendet werden soll. Die Vorlage muss entsprechend
der vorgesehen Logik abgeändert werden.
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START
Register
sichern
push
push
push
push
r16
r17
r18
r19
...
pop r19
pop r18
pop r17
pop r16
Register wieder
herstellen
RET
9.8.2 Ein Unterprogramm aufrufen
Das Unterprogrammsymbol muss zum Aufruf an der entsprechenden Position im Programmablaufplan eingefügt werden. Der Codegenerator erzeugt dann entsprechend
einen Unterprogrammaufruf und den Code für das Unterprogramm selbst. Dazu ist in
das Diagramm zurückzukehren, in dem das Symbol „Unterprogramm“ angelegt wurde
(zum Beispiel rechte Maustaste -> Kontextmenü-> nach oben…). Das Unterprogramm
ist korrekt eingebunden, wenn es vollständig und eindeutig im Programmfluss integriert
ist (mindestens ein eingehender Pfeil und genau ein ausgehender Pfeil).
Begin n
Beg inn
Init
Init
init PORTB
init PORTB
Mainl oop
Mai nloop
UP1
UP aufrufen
UP1
Taste ?
NEIN
JA
LED ON
Tas te?
LED OFF
NEIN
JA
LED ON
LED OFF
Mainl oopende
Mai nloope nde
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9.8.3 Unterprogramme mehrmals benutzen
Ein wesentliches Merkmal von Unterprogrammen ist, dass diese von verschiedenen
Stellen im Programm aufgerufen (call) werden können und auch dorthin zurückkehren
(return). Um diese Möglichkeit zu nutzen, bietet SiSy das Anlegen von Referenzen an.
Vergleichen Sie dazu Absatz 3.2 „Die Modellierungselemente von SiSy“. Um ein Unterprogramm zu referenzieren (wiederholend zeigen und einbinden) gehen Sie wie folgt
vor:
1. zeigen Sie im Navigator das gewünschte Unterprogramm an
a. über den Schnellzugriff,
dort lässt sich das Original per Drag & Drop ablegen, oder
b. über die Navigatorsortierung „Unterprogramme“
Navigator -> rechte Maustaste -> Kontextmenü -> Unterprogramme
2. das gewünschte Zieldiagramm, in dem das Unterprogramm verwendet werden
soll, öffnen
3. per Drag und Drop das Unterprogramm in das Zieldiagramm ziehen, dabei wird
nur eine Referenz (Link) auf das Original angelegt.
4. Referenz wie oben beschrieben in den Programmfluss integrieren
Abbildung 29: Unterprogramme im Navigator anzeigen
Beginn
Init
init PORTB
Mainloop
Taste?
UP aufrufen
NEIN
UP1
JA
LED ON
LED OFF
Mainloopende
Abbildung 28: Unterprogramm referenzieren
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9.9 Interrupt-Service-Routinen (ISR) im PAP
Interrupt-Service-Routinen (im weiteren ISR) sind besondere Formen von Unterprogrammen. Diese werden von einer Interruptquelle des Mikrocontrollers (Timer, ADC,
UART, usw.) bei entsprechenden Ereignissen automatisch an beliebiger Stelle im Programmfluss aufgerufen (Unterbrechung, engl. Interrupt). Es ist demzufolge nicht vorgesehen, eine ISR in den Programmfluss zu integrieren.
Um eine ISR zu erzeugen, ziehen Sie ein Objekt vom Typ INT-Routine aus der Objektbibliothek in das Diagramm des Hauptprogramms und definieren einen Namen.
Rechts klick, Definieren
Über rechte Maustaste -> Kontextmenü -> Definieren … legen Sie die Sprungmarke und den
Typ des Interrupt fest. Damit erfolgt durch den
Codegenerator die Zuordnung der ISR zum
entsprechenden Interruptvektor. Beachten Sie,
dass die Liste der Interrupts abhängig ist vom
gewählten Controllertyp.
Zum Entwerfen der ISR-Logik wählen Sie auf
dem Objekt rechte Maustaste -> Kontextmenü
-> nach unten … Ihnen wird das Grundgerüst
einer ISR als Diagrammvorlage angeboten.
Laden Sie die Diagrammvorlage.
Vervollständigen Sie danach die ISR-Logik. Die
ISR wird nicht in den Programmfluss integriert.
START
di sable INT
Regis te r re tten
push
push
push
push
in
push
r16
r17
r18
r19
r16,SREG
r16
...
Regis ter wi eder
herstell en
enable INT
RETI
Begi nn
ISR f ür Time r 2
Überlauf
Init
init PORTB
Main loop
pop
out
pop
pop
pop
pop
r16
SREG,r16
r19
r18
r17
r16
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Taste?
NEIN
JA
LED ON
LED OFF
Main loopen de
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9.10 Daten im PAP
Konstante Daten, die im Programmspeicher (FLASH) des Mikrocontrollers abgelegt
werden, können als Datenobjekt deklariert werden. Die im Datenobjekt deklarierten
Daten werden durch den Codegenerator immer ans Ende des Quellcodes gestellt. Die
zu generierende Marke/Marken für die Datenelemente können vom Entwickler frei gewählt werden.
9.10.1 Anlegen eines Datenobjektes
Zum Anlegen eines Datenobjektes ziehen Sie das betreffende Objekt per Drag & Drop
aus der Objektbibliothek in das gewünschte Diagramm. Per Doppelklick können Sie
einen Namen vergeben (Beachte: Menüfolge Einstellungen/Menü bei Doppelklick).
Doppelklick
Die Marke und die Daten selbst können über rechte Maustaste -> Kontextmenü -> Definieren… festgelegt werden.
9.10.2 Datenobjekt benutzen
Im Quellcode werden die Daten über die vergebenen Markennamen angesprochen.
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Entwicklung eines Struktogramms mit SiSy AVR
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10 Entwicklung eines Struktogramms mit SiSy AVR
10.1 Einleitung
Struktogramme (SG) oder auch Nassi-Shneiderman-Diagramme sind ein Entwurfsmittel
der strukturierten Programmierung. Strukturiert meint in dem Fall, dass zur Realisierung
eines Algorithmus auf das Verwenden von Sprunganweisungen (Goto, Jump) verzichtet
wird. Für das Formulieren eines Algorithmus stehen dem Entwickler drei normierte
Grundstrukturen zur Verfügung: Sequenz (Folge von Anweisungen), Alternative (Auswahl bzw. bedingte Anweisung), Iteration (Schleife, wiederholte Anweisung).
Struktogramme werden als Darstellungsmittel für
strukturierte Sprachen wie C oder PASCAL verwendet, da hier im Gegensatz zu Assembler in der
Regel auf Sprunganweisungen verzichtet wird.
10.2 Aufgabenstellung
Um die Arbeitsweise und den Umgang mit dem
Struktogrammeditor in SiSy zu erlernen, realisieren
Sie bitte das folgende Beispiel.
Es soll eine Mikrocontrollerlösung entwickelt werden, bei der auf Tastendruck eine LED eingeschaltet wird. Dabei soll der Taster an Port B 0 und die
LED an Port B 1 angeschlossen werden
Abbildung 30: Beispiel für SG
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Entwicklung eines Struktogramms mit SiSy AVR
10.3 Vorbereitung
Das Struktogramm kann je SiSy Projekt ein Hauptprogramm verwalten. Es ist also nötig, für jedes neue Struktogramm-Projekt auch ein neues SiSy-Projekt zu erzeugen.
Starten Sie ggf. SiSy.
Erstellen Sie ein neues SiSy-Projekt (Hauptmenu -> Projekt -> Neu) mit dem Namen
„Test_SG“. Wählen Sie das Vorgehensmodell „AVR-Vorgehensmodell“. Danach erscheint ein Dialogfenster mit verschiedenen Diagrammvorlagen.
Legen Sie im weiteren Verlauf die AVR - Grundeinstellungen für das Projekt fest. Ziehen Sie ein Objekt vom Typ SG (Struktogramm) per Drag & Drop in das Diagrammfenster. Legen Sie den Namen für das Struktogramm fest.
Rechts klick, Definieren
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10.4 Struktogramm entwickeln
Um das Struktogramm zu entwickeln, muss das Struktogrammfenster geöffnet werden.
Wählen Sie dazu auf dem Objekt rechte Maustaste -> Kontextmenü -> nach unten (öffnen).
Modul1
Es
wird
beim
ersten
Struktogramm im Projekt automatisch die Grundstruktur
eines AVR C Programms erzeugt diese kann bereits gebildet, gebrannt und gestartet
werden.
main
// Das ist Ihr Hauptprogramm.
// Beispiel: AVR C-Befehle
// zum Ändern: Doppelklick/Enter
// Bewegen mit Cursortasten
// Elemente einfügen mit
// Tasten: D, A, W, R, F, C
// Löschen: Entf
// Bilden und Starten: F6, F5
// Initialisierung hier!
DDRB = 0xFF;
// Port B = Ausgang
WHILE: true
// Das ist die Hauptschleife
// Verarbeitungslogik hier!
PORTB = 0xFF; // LEDs an Port B = ON
Es empfiehlt sich im Struktogramm mit der Tastatur zu arbeiten.
Tastenbelegung (Auszug) im Struktogramm:
F3
öffnet den Quelltext
F5
startet das Programm (bei SiSy AVR das myAVR Controlcenter)
F8
Codegenerierung des aktuellen Struktogramms
F9
übersetzt das Struktogramm
ESC
Ebene nach oben
Num `+`
selektiertes Objekt wird vergrößert
Num `-`
selektiertes Objekt wird verkleinert
Enter
ermöglicht die Bearbeitung des Quelltextes im Struktogramm-Editor
Entf
löschen
T
ermöglicht die Bearbeitung des Titels
K
ermöglicht die Bearbeitung des Kommentars
B
Begin neue Funktion einfügen
S
Sequenz einfügen (Folge/Block)
D
Do einfügen (elementare Aktion)
W
While-Schleife einfügen (kopfgesteuerte Schleife)
R
Repeat-Schleife einfügen (fußgesteuerte Schleife)
F
For-Schleife einfügen (Zählschleife)
A
Alternative einfügen
C
Case einfügen (Fallunterscheidung)
I
If-Zweig einfügen
E
Exit einfügen
L
Loop einfügen
Cursortasten
Bewegung im Struktogramm
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Entwicklung eines Struktogramms mit SiSy AVR
Führen Sie folgende Arbeitsschritte aus, um den Algorithmus für die oben genannte
Aufgabe zu entwerfen:
1. Löschen Sie den Kommentar, selektieren Sie dazu das Element zum Beispiel mit
der Maus oder den Cursortasten. Betätigen Sie dann die Taste „Entf“ und bestätigen Sie die Sicherheitsabfrage mit „OK“.
2. Konfigurieren Sie Port B 0 als Eingang und Port B 1 als Ausgang. Selektieren
Sie dazu die Initialisierungssequenz. Mit ENTER kommen Sie in den Editiermodus. Mit ESC verlassen Sie den Editiermodus.
3. Löschen Sie das DO-Element in der Mainloop (WHILE-Schleife). Dazu selektieren Sie mit der Maus oder den Cursortasten das DO-Element und betätigen die
Taste „Entf“.
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4. Ergänzen Sie die Mainloop durch eine Alternative. Dazu betätigen Sie die Taste
„A“. Achten Sie darauf, dass die Alternative innerhalb der Mainloop liegt.
5. Geben Sie den Titel und die Bedingung für die Alternative ein. Dazu selektieren
Sie das gewünschte Element und betätigen die Taste ENTER oder Doppelklick
mit der Maus.
6. als nächstes sind die Aktionen (DO-Elemente) in der Alternative zu ergänzen.
Selektieren Sie dazu den Alternativzweig mit der Maus oder den Cursortasten.
Betätigen Sie dann jeweils die Taste „D“.
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Entwicklung eines Struktogramms mit SiSy AVR
7. Tragen Sie den C-Quellcode zum Ein- und Ausschalten der LED in die DOElemente ein. Selektieren Sie dazu das betreffende DO-Element und wählen
ENTER oder Doppelklick. Mit ESC verlassen Sie den Editiermodus.
8. Generieren Sie den Quellcode für dieses
Struktogramm. Betätigen Sie die Taste F8 und
danach die Taste F3.
10.5 Übersetzen, Brennen und Testen
Der so generierte Quellcode kann jetzt kompiliert, gelinkt und gebrannt
werden. Wenn die HEX-Datei erfolgreich übertragen wurde, kann zum
Testen das myAVR Controlcenter gestartet werden. Nutzen Sie dazu die
Toolbox „Objekt“.
Alles Bilden
und Brennen
START myAVR
Controlcenter
START des
myAVR Boards
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Entwicklung eines Struktogramms mit SiSy AVR
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10.6 Funktionen (Unterprogramme) im Struktogramm
Funktionen sind in der Sprache C das wichtigste Instrument zur übersichtlichen und
wartungsfreundlichen Gestaltung von Programmen. Es gibt Standardfunktionen wie
itoa oder sprintf die durch die Verwendung von Bibliotheken wichtige, immer wieder benötigte Algorithmen zur Verfügung stellen. Für den C-Programmierer ist die Entwicklung eigener Funktionen genauso wichtig wie die Verwendung von Bibliotheksfunktionen. Um eine Funktion im Struktogramm zu entwerfen, gehen Sie wie folgt vor
(Erweiterung des Beispiels durch die Funktion void init(), Auslagern der Initialisierung):
1. Selektieren Sie das Modul mit der Maus oder den Cursortasten.
2. Fügen Sie durch Betätigen der Taste „B“ (Begin / Funktion) eine neue Funktion
ein. Mit ENTER oder Doppelklick auf der Funktion können Sie Name, Typ und
Parameter bearbeiten.
3. Verschieben Sie per Drag & Drop die Aktion „Initialisierung“ in die Funktion
init. Den Funktionsaufruf erzeugen Sie ebenfalls per Drag & Drop. Selektieren
Sie den Funktionskopf und ziehen Sie diesen an die gewünschte Aufrufstelle.
Mit der Tastenfolge F8 und F3 können Sie sich das Ergebnis der Umstrukturierung im
Quellcode ansehen.
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Entwicklung eines Struktogramms mit SiSy AVR
10.7 Interrupt-Service-Routinen (ISR) im Struktogramm
Interrupt-Service-Routinen (im Weiteren ISR) werden in AVR C durch das Schlüsselwort ISR gekennzeichnet. Sie bilden eigenständige Funktionen. Die Besonderheit bei
der Realisierung einer ISR liegt darin, dass es sich hier um ein C-Makro handelt und
nicht um eine echte Funktion. Um eine ISR im Struktogramm zu entwerfen, gehen Sie
wie folgt vor (Erweiterung des Beispiels um die ISR Timer0 Overflow):
1. Selektieren Sie das Modul mit der Maus oder den Cursortasten.
2. Fügen Sie mit der Taste „B“ eine neue Funktion ein. Per Doppelklick oder Taste
ENTER können Sie Name, Typ und Parameter definieren (Typ = Leerzeichen,
Kurzname = ISR, Parametertyp = TIMER0_OVF_vect, Parametername = Leerzeichen).
3. Fügen Sie entsprechende Elemente (Do, Alternative, While usw.) für die ISRLogik ein.
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Entwicklung eines Klassendiagramms mit SiSy AVR
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11 Entwicklung eines Klassendiagramms mit SiSy AVR
11.1 Einleitung
Mit objektorientierten Programmiersprachen hat der Entwickler mächtige Sprachmittel,
um komplexe Systeme realisieren zu können. C++ ist eine weit verbreitete objektorientierte Standardsprache. Als Visualisierungsmittel objektorientierter Programme gilt die
international standardisierte Beschreibungssprache UML (Unified Modeling Language).
SiSy AVR bietet dem Entwickler das UML Klassendiagramm mit Codegenerierung für
AVR C++. Der folgende Abschnitt beschreibt die Handhabung des Klassendiagramms
in SiSy AVR. Die Abbildung 31 zeigt Ihnen eine Kurzübersicht der Modellierungselemente des UML Klassendiagramms.
Abbildung 31: Kurzübersicht Elemente des UML Klassendiagramms
Schreibweise von Attributen:
Attribute beginnen mit einem Kleinbuchstaben.
Sichtbarkeit name : Typ = Initialwert {Merkmal}{Zusicherung}
# temperatur : uint8_t = 25
{temeratur > 0}
Schreibweise von Operationen:
Operationen beginnen mit einem Kleinbuchstaben.
Sichtbarkeit name (Parameter:Typ = Standardwert ...) : Rückgabetyp {Merkmal}{Zusicherung}
+ setTemperatur ( t : integer = 25 ) : BOOL {t > 0}
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11.2 Aufgabenstellung
Um die Arbeitsweise und den Umgang mit dem Klassendiagramm in SiSy zu erlernen, realisieren Sie bitte
das folgende einfache Beispiel.
Es soll eine Mikrocontrollerlösung entwickelt werden,
bei der auf Tastendruck eine LED eingeschaltet wird.
Dabei soll der Taster an Port B 0 und die LED an Port
B 1 angeschlossen werden
11.3 Vorbereitung
Abbildung 32: UML Beispiel
Starten Sie ggf. SiSy.
Erstellen Sie ein neues SiSy-Projekt (Hauptmenu -> Projekt -> Neu) mit dem Namen
„Test_UML“. Wählen Sie das Vorgehensmodell „AVR-Vorgehensmodell“. Danach erscheint ein Dialogfenster mit möglichen Diagrammvorlagen.
Legen Sie im weiteren Verlauf die AVR-Grundeinstellungen für das Projekt fest. Ziehen
Sie ein Objekt vom Typ „Klassendiagramm“ per Drag & Drop in das Diagrammfenster.
Legen Sie den Namen für das Klassendiagramm fest.
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11.4 Grundstruktur laden
Um das Klassenmodell zu entwickeln, muss das Klassendiagramm geöffnet werden.
Wählen Sie auf dem Objekt rechte Maustaste -> Kontextmenü -> nach unten (öffnen).
Controller
+ main() : void
+ run() : void
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// hier Initialisierung
// ...
run();
do {
// hier
// Eingabe
// Verarbeitung
// Ausgabe
} while (true);
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Die Struktur einer objektorientierten Mikrocontrollerlösung in SiSy erfordert im Klassenmodell eine Applikationsklasse (Hauptklasse), die sich dadurch auszeichnet, dass diese
über eine Methode (Operation) mit dem Namen main verfügt. Der Codegenerator erzeugt eine Instanz diese Klasse und ruft die Main-Methode auf.
#define cpp_Test_UML
#define F_CPU 3686400
#include <io.h>
#include "Controller.cpp"
main (void)
{
Controller MyApp;
MyApp.main();
}
11.5 Systemstruktur entwerfen
Die Systemstruktur einer objektorientierten Anwendung bildet die Objekte und deren
Beziehungen im Programm ab, welche im realen System als physische Elemente vorhanden sind. Als Bauplan der Objekte dienen Klassendeklarationen, welche die Eigenschaften (Attribute) und das Verhalten (Methoden/Operationen) der Objekte beschreiben. Das Klassendiagramm beschreibt also die Struktur der Klassen (Baupläne der Objekte) und die Beziehungen zwischen den Klassen. In unserer Aufgabenstellung finden
wir die Objekte des Systems als Substantive, deren Beziehungen und Verhalten als
Verbalphrasen.
Es soll eine Mikrocontrollerlösung entwickelt werden, bei der durch drücken eines Tasters eine LED
eingeschaltet wird. Dabei soll der Taster an Port B 0 und die LED an Port B 1 angeschlossen werden
Daraus lässt sich folgende Klassenstruktur ableiten:
Controller
+ main() : void
+ run() : void
angeschlossen
LED
+ init() : void
+ on() : void
+ off() : void
angeschlossen
Taster
+ init() : void
+ pressed() : bool
Abbildung 33: Klassenstruktur, Systementwurf mit dem UML Klassendiagramm
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Zum Erstellen dieses Klassenmodells sind folgende Arbeitsschritte nötig:
1. Klassen einfügen und definieren, ziehen Sie dazu das Objekt vom Typ „Klasse“ per Drag & Drop aus der Objektbibliothek in das Diagramm. Definieren Sie
den Namen der Klasse und setzen die Option „diese Klasse generieren“.
2. Klassen verbinden, selektieren Sie die Klasse, von der aus eine Verbindung
gezogen werden soll. Ziehen Sie per Drag & Drop ausgehend vom roten Verteiler eine Verbindung auf die gewünschte Klasse. Wählen Sie den Verbindungstyp,
zum Beispiel „Assoziation gerichtet“ und beschriften Sie die Verbindung.
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3. Operationen und Attribute einfügen und definieren, ziehen Sie dazu ein Objekt vom Typ „Operation“ oder „Attribut“ aus der Objektbibliothek auf die Klasse,
in die das Attribut oder die Operation eingefügt werden soll. Bestätigen Sie die
Sicherheitsabfrage zum Einfügen des Elementes.
Definieren Sie Zugriff (Sichtbarkeit), Name, Typ und Parameter der Operation
bzw. Zugriff (Sichtbarkeit), Name, Typ und Initialwert des Attributes.
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Vervollständigen Sie das Klassenmodell entsprechend der Abbildung 34.
Controller
# led_rot : LED
# taster_1 : Taster
+ main() : void
+ run() : void
verbunden
Taster
+ init() : void
+ pressed() : bool
verbunden
LED
+ init() : void
+ on() : void
+ off() : void
Abbildung 34: endgültiger Systementwurf mit dem UML Klassendiagramm
11.6 Systemverhalten programmieren
Die Operationen müssen mit der entsprechenden Logik versehen werden. Sie können
den Quellcode der Operationen bearbeiten, indem Sie die gewünschte Operation selektieren und im Beschreibungs- / Quellcodefester die Befehle eingeben.
programmieren
selektieren
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led_rot.init();
taster_1.init();
run();
Controller
do {
if (taster_1.pressed())
led_rot.on();
else
led_rot.off();
} while (true);
# led_rot : LED
# taster_1 : Taster
+ main() : void
+ run() : void
verbunden
Taster
LED
+ init() : void
+ pressed() : bool
cbi(DDRB,0);
sbi(PORTB,0);
verbunden
+ init() : void
+ on() : void
+ off() : void
//Eingang
//PullUp
if (!(PINB&0x01))
return true;
else
return false;
sbi(DDRB,1);
off();
sbi(PORTB,1);
cbi(PORTB,1);
//Ausgang
//LED off
//LED on
//LED off
11.7 Übersetzen, Brennen und Testen
Die Codegenerierung aus dem UML Klassendiagramm, das Kompilieren, Linken und
Brennen kann über das Ampelmännchen gestartet werden.
Sie erhalten im Ausgabefenster ein Protokoll der ausgeführten Aktionen.
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Generiere Quelltexte...
Prüfe Diagramme: 1 von 1 Paketen
Bearbeite Diagramme...
Speichere Beispiel_UML.cpp.
Speichere Controller.cpp.
Speichere Controller.h.
Speichere Taster.cpp.
Speichere Taster.h.
Speichere LED.cpp.
Speichere LED.h.
Kompiliere die Datei Beispiel_UML.cpp.
Linke Datei Beispiel_UML.elf.
Brenne Daten aus Datei Beispiel_UML.elf.
Öffne myAVR ControlCenter
Ende.
11.8 Interrupt-Service-Routinen (ISR) im Klassendiagramm
Interrupt-Service-Routinen (im weiteren ISR) werden in AVR C++ durch das Schlüsselwort ISR gekennzeichnet. Sie bilden eigenständige Funktionen. Die Besonderheit bei
der Realisierung einer ISR liegt darin, dass es sich hier um ein C-Makro handelt und
nicht um eine echte Funktion. Diese können also keine Methode einer Klasse sein. Um
eine ISR im Klassendiagramm zu realisieren gehen Sie wie folgt vor (Erweiterung des
Beispiels um die Klasser Timer und der ISR Timer0 Overflow):
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1. Die Klasse für die interruptfähige Komponente modellieren und die Methode einfügen, welche beim Interrupt ausgeführt werden soll. In unserem Beispiel ist es
die Klasse Timer mit der Methode overflow. Die Initialisierung des Timers
muss entsprechend erfolgen.
Controller
Timer
# led_rot : LED
# taster_1 : Taster
+ init() : void
+ overflow() : void
+ match() : void
+ main() : void
+ run() : void
verbunden
Taster
+ init() : void
+ pressed() : bool
verbunden
LED
+ init() : void
+ on() : void
+ off() : void
2. Den Dialog „Diagrammeinstellungen“ öffnen. Sie erreichen diesen Dialog über
das Ampelmännchen, Menüpunkt: „Diagrammeinstellungen öffnen“
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3. Wählen Sie in diesem Dialog das Dialogfeld „Main-Funktion“ und ergänzen im
Eingabefeld „Deklarationen“ das ISR-Makro.
Beispiel:
#include
<io.h>
// Instanz der interruptfähigen Klasse anlegen
Timer Timer0;
// Interuptmakro mit aufruf der betreffenden Methode
ISR (TIMER0_OVF_vect)
{
Timer0.overflow();
}
In der Interrupt-Service-Routine rufen Sie einfach die Methode der betreffenden Klasse
auf.
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Einstellungen Fuse- und Lock-Bits mit SiSy
12 Einstellungen Fuse- und Lock-Bits mit SiSy
12.1 Einleitung
Fuse- und Lockbits (engl. fuse = Sicherung, engl. lock = Schloss) nennt man die Bits in
bestimmten Registern des AVR zum Konfigurieren des Controllers. Die Fusebits müssen über ein entsprechendes Interface (Software) eingestellt werden. Der normale Programmiermodus verändert die Fuse- und Lockbits nicht. Je nach Controllertyp sind unterschiedliche Fuse- und Lockbits verfügbar. Die verbindliche und exakte Beschreibung
findet man im jeweiligen Datenblatt des Controllers. Das falsche Setzen der Fuse- und
Lockbits zählt zu den häufigsten Problemen bei der Programmierung von AVRControllern, daher sollte hier mit Umsicht vorgegangen werden. Das Verändern der Fusebits sollte man nicht als Anfänger vornehmen. Das geöffnete Datenblatt zur Überprüfung der Konfiguration ist das wichtigste Instrument um Fehler zu vermeiden.
12.2 Fuse- und Lockbits, Benutzeroberfläche in SiSy AVR
Sie erreichen die Benutzeroberfläche zum Auslesen, Verändern und Programmieren
der Fuse- und Lockbits in SiSy AVR wie folgt:
1. Hauptmenü -> Werkzeuge -> Fuse- und Lockbits
2. Auf Programm-Objekten wie „kleines Programm“, „Programm“, „PAP“ usw.
rechte Maustaste -> Kontextmenü -> Definieren … Dialogfeld Extras (AVR) ->
Schaltfläche „Fuse- & Lock-Bits“.
Beim Start der Fuse- und Lockbits-Benutzeroberfläche wird eine Verbindung zum Controller aufgebaut, der Controllertyp ermittelt, die Fuse- und Lockbit-Definitonen des Controllers geladen, die Fuse- und Lockbit Einstellungen des Controllers ausgelesen und
angezeigt. Dieser Vorgang kann je nach Controllertyp und Verbindung einige Sekunden
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Einstellungen Fuse- und Lock-Bits mit SiSy
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dauern. Die Verbindung zum Controller wird, solange diese Benutzeroberfläche offen
ist, dauerhaft offen gehalten.
Schaltflächen zum Einlesen
und Schreiben der veränderten
Konfiguration
Fuse- und Lockbits
aktuelle Einstellungen
Abbildung 35: Fuse- und Lockbits des ATmega8
Die Benutzeroberfläche passt sich dem ermittelten Controller und den dazugehörigen
Definitionsdaten automatisch an. Es werden immer nur die Optionen angezeigt, die zum
ermittelten Controller gehören. Vergleichen Sie dazu immer das betreffende Datenblatt.
Es ist nicht zulässig, den Programmer oder den Controller während der Sitzung zu entfernen oder zu wechseln. Dazu ist dieses Fenster zu schließen, danach der Controller
oder Programmer zu wechseln und die Benutzeroberfläche erneut zu starten.
Abbildung 36: Fuse- und Lockbits des ATtiny15
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Einstellungen Fuse- und Lock-Bits mit SiSy
12.3 Fuse- und Lockbits verändern
Zum Verändern der Fuse- und Lockbits sollte der entsprechende Abschnitt im Datenblatt des Controllers studiert werden. Über die Dialogfelder Low-, High- und ExtendedFuse- sowie Lockbits können die einzelnen Optionen bequem ausgewählt werden. Die
Änderungen werden im Anzeigebereich für die Fuse- und Lockbits visualisiert. Erst mit
dem Betätigen der Schaltfläche „setzen“ werden die neuen Einstellungen an den Controller übertragen.
Beachte: Falsche Einstellungen der Fuse- oder Lockbits können dazu führen, dass der
Controller in der aktuellen Hardware nicht mehr angesprochen werden kann.
Häufige Fehleinstellungen durch unerfahrene Entwickler sind:
-
Reset disable -> führt dazu, dass kein ISP mehr möglich ist
ISP enable ausgeschaltet -> führt dazu, dass kein ISP mehr möglich ist
Taktquelle umgeschaltet -> führt u.U. dazu, dass der Controller nicht arbeitet
Im Folgenden wird die Vorgehensweise beschrieben, wie die Taktquelle eines
ATmega8 vom internen 1 MHz Oszillator auf intern 8 MHz umgeschaltet wird.
1. Das Board und den Programmer anschießen.
2. Benutzeroberfläche für das Verändern der Fuse- & Lockbits starten.
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Einstellungen Fuse- und Lock-Bits mit SiSy
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3. in der Liste der Optionen nach unten scrollen und Int. RC. Osc. 8MHz auswählen. Vergleichen Sie dazu die Beschreibung im Datenblatt des ATmega8.
4. Die Optionsseite wieder zurückscrollen und die veränderten Fusebits überprüfen.
5. Die Schaltfläche „setzen“ wählen und die Sicherheitsabfrage bestätigen. Danach
sollten die Einstellungen überprüft werden durch das Betätigen der Schaltfläche
„neu einlesen“.
Über die Schaltfläche „verlassen“ kann die Sitzung zum Verändern der Fuse- und Lockbits beendet werden. Die Verbindung zum Controller und Programmer wird dann geschlossen.
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Anhang: Tastaturbelegung, allgemein
Anhang: Tastaturbelegung, allgemein
Die Tastenbelegung ist abhängig vom jeweiligen Diagramm und der verwendeten Ausgabe:
F1
Hilfe wird geöffnet
F2
Zoomen
F3
Objekt wird dem Layer zugefügt
F4
Objekt wird vom Layer entfernt
F5
Farbe bei Rahmen wird geändert; Form am Anfang einer Verbindung ändert sich
F6
Bei Rahmen und Verbindungen ändert sich die Form
F7
Bei Rahmen und Verbindungen ändert sich der Linientyp
F8
Form am Ende einer Verbindung ändert sich
F9
Bewirkt, dass der Mittelpunkt einer Kante auf Null gesetzt wird
ESC
Im Diagramm: Nach oben
Im Text-Editormodus: Beendet ihn mit Rückspeichern
Im Dialog: Bricht ihn ab ohne zurückzuspeichern
Tab
In der Reihenfolge, in der die Objekte erstellt wurden, werden sie
markiert
Umschalttaste
+ Enter
Objektbeschreibung wird geöffnet
Leertaste
Objektbeschreibung wird geöffnet
Alt + Enter
Dialog Definieren
Strg + Enter
Diagramm nach unten
Strg + `R
Report für selektiertes Objekt
Strg + `A`
Executebefehl ausführen (nur in bestimmten Ausgaben)
Strg + `D`
Diagrammreport wird aufgerufen
Strg + `I`
Import von Diagrammen
Strg + `T`
Tokensteuerung starten/beenden
Strg + Shift + `X`
Export von Diagrammen
Strg + `+`
Selektiertes Objekt wird vergrößert (nur in bestimmten Ausgaben)
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Anhang: Tastaturbelegung, allgemein
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Strg + `-`
Selektiertes Objekt wird verkleinert (nur in bestimmten Ausgaben)
Strg + `*`
Ursprüngliche Objektgröße wird wiederhergestellt
Strg + Maustaste
Selektiertes Objekt wird innerhalb des Diagramms kopiert
Strg + Cursortasten:
- Cursor nach links
Selektiertes Objekt wird in X-Richtung verkleinert
- Cursor nach rechts Selektiertes Objekt wird in X-Richtung vergrößert
- Cursor nach oben Selektiertes Objekt wird in Y-Richtung vergrößert
- Cursor nach unten Selektiertes Objekt wird in Y-Richtung verkleinert
Enter
Editormodus zum Definieren der Objekte
Entf
Löschen
Cursortasten
Selektiertes Objekt wird verschoben (in Verbindung mit der Umschalttaste sind größere Schritte möglich)
`+`
Diagramm vergrößern
`-`
Diagramm verkleinern
`*`
Einpassen des Diagramms
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Anhang: Tastenbelegung im Struktogramm
Anhang: Tastenbelegung im Struktogramm
F3
öffnet den Quelltext
F5
startet das Programm (bei SiSy AVR das myAVR Controlcenter)
F8
Codegenerierung des aktuellen Struktogramms
F9
übersetzt das Struktogramm
ESC
Ebene nach oben
Num `+`
selektiertes Objekt wird vergrößert
Num `-`
selektiertes Objekt wird verkleinert
Enter
ermöglicht die Bearbeitung des Quelltextes im Struktogramm-Editor
Entf
löschen
T
ermöglicht die Bearbeitung des Titels
K
ermöglicht die Bearbeitung des Kommentars
B
Begin neue Funktion einfügen
S
Sequenz einfügen (Folge/Block)
D
Do einfügen (elementare Aktion)
W
While-Schleife einfügen (kopfgesteuerte Schleife)
R
Repeat-Schleife einfügen (fußgesteuerte Schleife)
F
For-Schleife einfügen (Zählschleife)
A
Alternative einfügen
C
Case einfügen (Fallunterscheidung)
I
If-Zweig einfügen
E
Exit einfügen
L
Loop einfügen
Cursortasten
Bewegung im Struktogramm
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Anhang: Mausoperationen
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Anhang: Mausoperationen
Die Maus hat in SiSy eine Anzahl von nützlichen Funktionen, welche die Arbeit in Projekten erleichtern.
Selektion
Klick auf Objekt
Objekt ist markiert und kann separat weiterbearbeitet werden.
Selektion aufheben
Klick auf Fensterhintergrund
Aufhebung der Objektmarkierung.
Mehrfachselektion
Umschalttaste + Klick auf Objekt
Selektion/Markierung von mehreren Objekten zur Weiterbearbeitung.
Markise
Mit gedrückter linker Maustaste auf Fensterhintergrund und
Ziehen eines Rechtecks über zu markierende Objekte.
Verschieben
Drag & Drop im Diagramm
Objekt mit linker Maustaste anfassen und verschieben. Objekte werden am Raster verschoben.
Umschalttaste + Drag & Drop im Diagramm
Verschieben von Objekten ohne Raster.
Fensterinhalt schieben
Linke und rechte Maustaste drücken + Verschieben der
Maus im Diagramm
Der komplette Diagramminhalt wird geschoben.
Objekt kopieren
STRG + Drag & Drop
Maustaste gedrückt halten und Mauszeiger vom Objekt auf
den Fensterhintergrund führen. Eine Originalkopie des Objektes wird im aktuellen oder in einem anderen Diagramm
erzeugt.
Referenz erzeugen
Drag & Drop aus Navigator
Ziehen des gewünschten Objektes aus dem Navigator in das
Diagramm. Es wird eine Referenz des gewählten Objektes
erzeugt.
Drag & Drop aus Objektbibliothek
Rot beschriftete Objekte können nur als Referenz erzeugt
werden. Eine Liste zur Auswahl des gewünschten Typs erscheint.
Strg + Drag & Drop aus Objektbibliothek
Eine Liste zur Auswahl der gewünschten Referenz des Originalobjektes erscheint.
Drag & Drop aus anderem Diagramm
Ziehen des gewünschten Objektes aus dem Quelldiagramm
in das Zieldiagramm. Es wird eine Referenz des gewählten
Objektes erzeugt.
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Benutzerhandbuch SiSy AVR
Seite: 86/86
Anhang: Mausoperationen
Objekt anlegen
Drag & Drop aus Objektbibliothek
Ein Objekt aus der Objektbibliothek wird im Diagramm angelegt und steht zur Verfeinerung bereit.
Objekt anhängen
Drag & Drop Verteiler auf Fensterhintergrund
Durch Ziehen einer Kante vom Verteiler auf den Fensterhintergrund wird ein neues Objekt erzeugt. Nach Auswahl des
Objekttyps sind die Objekte miteinander verbunden.
Objekte verbinden
Drag & Drop Verteiler zu Objekt
Klick auf den Verteiler des zu verbindenden Objektes. Bei
gedrückter linker Maustaste auf das gewählte Objekt ziehen.
Verbindung aus Objektbibliothek (in der UML)
Hierbei wird erst die gewünschte Verbindung in der Objektbibliothek angeklickt und danach die beiden zu verbindenden
Objekte im Diagramm nacheinander.
Verbindung anordnen
Drag & Drop Mittelpunkt
Beliebige Gestaltung der Verbindung durch Ziehen mit der
Maus.
Verbindung ändern
Drag & Drop Anfangs-/Endpunkt einer Kante
Für die Verbindung wird ein neues Zielobjekt gewählt.
Objekt definieren
Doppelklick auf Objekt
Durch Doppelklick auf Objekte öffnet sich das Kontextmenü.
Bei Abschalten des Menüs unter Einstellungen/Menü bei
Doppelklick erscheint eine Zeile zur Namensgebung. Mit
ESC wird die Eingabe bestätigt.
Doppelklick auf Verteiler
Es wird der Definieren-Dialog aufgerufen, in dem das Objekt
benannt und beschrieben werden kann.
Kontextmenü öffnen
Klick mit rechter Maustaste auf Objekt
Fenster neu zeichnen
Doppelklick auf Fensterhintergrund
Hinweis: Doppelklick mit linker Maustaste wirkt wie Enter.
Fenster aktualisieren
Benutzerhandbuch SiSy AVR
Strg + Doppelklick auf Fensterhintergrund
Die vom Programm ausgeführten aber noch nicht sichtbargemachten Befehle werden im Fenster erstellt. Das Fenster
wird aktualisiert.
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