第02章开发AVR单片机的软硬件环境

第2章

学习AVR的软硬件开发环境

AVR单片机：是当前一种应用较广泛的高档8位单片机，有多种集成开发环境支持AVR单片机的程序开发。由于C语言在单片机设计中具有直观性好、可读性强、程序移植容易等优点，在本书中，将着重介绍AVR单片机基于C语言的编译器和集成环境。

学习AVR的C程序开发软硬件环境1、编译软件：

选用HPInfoTech公司的CVAVR(CodeVisionAVR的简称），提供2K的免费使用版。2、仿真软件平台：

ATMEL公司：免费仿真软件AVRStudio支持汇编，但不支持C编译。

我们将介绍英国莱伯森电子公司开发的Proteus绘图仿真软件虚拟开发。3、编程下载软件：选用广州双龙公司SL-ISP下载软件。4、多功能开发板：自制或选购。5、其他器材：CVAVR-软件安装

CVAVR是一款低成本的C语言编绎器，同时也是一个开发AVR的IDE（集成开发环境）开发平台。简称为CVAVR。其特点是：代码生成效率高；突出支持位变量访问；直接支持多种外部标准接口器件应用；适合一般初学者使用。

用户可以http://www.hpinfotech.ro网站下载2KB代码限制CVAVR_Setup.exe安装软件。或从有关关盘中拷贝试用版安装软件进行安装。

CVAVR-特征简介1、标识符组成：标识符由字母、数字和下划线组成，但必须用字母或下划线开头，且有效长度为32位。2、关键字：3、数据类型；4、常量：5、变量；6、运算符；7、存储空间；8、寄存器访问：9、中断服务函数使用：CVAVR-菜单和快捷键（1）

此处介绍Version（2K免费评估版）一、CVAV集成工作环境主界面；

1）左侧为导航区；2）右侧为编辑区；3）下部为信息栏。二、右键菜单：1）导航区右键：2）编辑区右键：三、FileMenu（文件菜单）：

New—新建；

Open—打开；Save—存盘；SaveAs—换名存盘；Close—关闭打开文件；CloseProject—关闭工程；Print—打印当前文件；

Exit—退出CVAVR四、ExitMenu（编辑菜单）：

Undo—撤消；Rredo—恢复；Cut—剪切；Copy—复制；

Paste—粘贴；

Delete—删除；SelextAll—选择全部；Find—查找；Replace—替代；五、ProjectMenu（工程菜单）：

CompileFile—编译文件；MakeFile—生成文件；Information—信息；

Notes—CVAVR内置记事本；

Configure—配置工程；CVAVR-菜单和快捷键（2）六、ToolMenu（工具菜单）：

ConwizardAVR—应用向导程序；Debugger调用仿真器；

ChipProgrammer—芯片编程；Teminal—内置仿真器；Configure—系统配置（可以添加其他工具，并在Toolsc菜单中有所显示。七、SettingMenu（设置菜单）：

1）General通用设置：

ShowToolbar—显示工具栏；ShowNavigator—显示导航栏；ShowInformation—显示信息栏；

2）Editor编辑器设置；字体，颜色设置（暂略）

3）Debugger调用软件设置：

Programmer—编程器设置；Terminal—内置仿真器设置八、WindowsMenu（视窗菜单）：

TileHorizontal—水平分割；TileVertical垂直分割；Cascade—层叠九、HelpMenu（帮助菜单）：十、快捷工具栏（视图）CVAVR-菜单和快捷键（3）十一、

Configure

Menu（配置菜单）：

1）增减文件配置：添加和删除一个文件。

2）C编译器配置：

Chip—芯片选择；Clock—晶振频率选择；UART—通用串口设置；MemoryModel—存储器模式选择；Ram—数据存储器选择；Complation—编译选择；BitVariablesSize—位数量选择；AutomaticRegisterAllocation—自动寄存器分配选择；FileOutputFormat—文件输出格式选择UsetheTeminalI/O_端口模拟仿真选择；

3）执行情况配置：（暂略）十二、构筑应用向导

1、芯片设置；2、端口设置；3、外部中断触发方式设置；

4、定时器设置；5、DS1302设置；6、工程信息窗口；

7、单总线设备设置；8、LCD设备设置；9、UART串口设置；

10、模拟比较器设置；11、SPI串口设置；12、IIC总线设置；CVAVR常用库函数介绍1、标准输入/输出函数：<stdio.h>支持UART端口输出/输入,使用之前要对UART端口初始化。2、数学函数：<math.h>3、字符串函数：<string.h>4、BCD转换函数：<bcd.h>5、延时函数：<delay.h>使用之前需关中断，并在配置中设定时钟。6、LCD函数：<lcd.h>预处理之前需声明哪个口与LCD模块通信。7、IIC总线函数：<i2c.h>预处理之前需声明哪个口用于i2c总线。8、单总线函数；<1wire.h>预处理之前需声明哪些口线与模块通信。商业版CVAVR软件才有此功能，且以MCU为主机，单线器件为从机。9、SPI串口函数<spi.h>10、电源管理函数：CVAVR常用库函数应用举例1、延时函数应用2、LCD函数应用3、IIC总线应用4、单总线访问DS18B20应用5、SPI访问AD78966、8路A/D自动检测系统

CVAVR的使用步骤（1）

使用CVAVR编译器编译C语言源程序；生成.COF文件,在AVRstudio中运行,或在PROYEUSISIS中虚拟调试：

一、建立新工程：

1）打开CVAVR,选择FILE窗口，单击NEW，出现GREATENEWFILE窗口。

2)选择文件类型：可直接选择SOURCE（源文件），也可以选择PROJECT（文件工程）。我们选后者，按OK确定;

二、选择程序或工程自动生成向导,配置工程：

在自动出现的程序或工程自动生成向导询问窗口中，选“是”:1)选择芯片和时钟：如ATMEGA16；4MHZ；

2）选择端口输入/输出配置；

3）选择其它相关项目等等：

CVAVR的-使用步骤（2）三、编辑编译源文件；

1、设置源文件：选自动向导窗口的FILE菜单,分三次

填写：注意，先选择工程存放路径:如D:\WXW\之下。

1）源文件名:XXX.C;2）工程文件名:XXX.PRJ3）(初始化)配置文件名:XXX.CWP

如均采用LSD02(尽量不用中文名称),按NEXT进入下步。

2、编辑源文件：

1）在生成的源程序框架中，分别在预处理函数,主函数,子函数等部分编辑自己的源程序,并认真审查各项是否正确;2）编译源文件或编译工程：选择PROJECT菜单的COMPILEFILE或MAKEFILE命令；通过信息窗口检查错误，修改错误，直至无任何错误信息。

3）检查自设文件夹,应在其中生成“.COF”

文件。CVAVR的使用步骤（3）四、在AVRstudio中调试运行:(.cof或.hex格式的C程序）

关于AVRstudio调试软件稍后介绍五、在PROYEUS中调试（虚拟）运行(.cof格式的C程序):

1)在PROYEUSISIS中绘制ATMSGA16原理电路图,经电气性能检查没有错误;2)将CdioVAVR生成的.COF格式文件按正确路径装入MEGA16芯片;3)在PROYEUSISIS中调试观察程序运行情况;

AVRstudio软件简介（1）

1、AVR-studio集成开发环境（IDE）是美国ATMEL公司推出的专门用于开发本公司AVR单片机的汇编语言软件开发平台；

2、包含：AVR汇编编译器，AVR-studio软件模拟调试器，AVRPROG和JTAG串行下载功能，以及JTAGICE在线仿真调试功能等。

3、AVR-studio集成开发环境（IDE）本身不具备C语言编译功能，常借用CVAVR、ICCAVR等C编译器编译生成可调试代码。

AVRstudio软件简介（2）

4、若使用JTAGICE在线仿真调试功能，还需要购置或自制JTAGICE仿真器；

5、我们学习AVR单片机，将选用CVAVRC编译器和PROTEUS虚拟仿真调试器，或自制JTAGICE仿真器，自制AVR目标开发板配合AVR-studio集成开发环境（IDE）工作。AVRstudio-软件安装

1、通过INTERNET找到ATMEL网站(http://)下载,或直接从AVR相关CD光盘中查找AVRstudio安装执行软件。我们选用的是AVRstudio4.13版本，安装的执行软件是

astudid4b528.exe

2、按照提示将AVRstudio4.13默认安装在

C：\Atmel\AVRTools\之下。注意，使用WindowsNT/2000/XP系统的用户，安装AVRstudio软件时必须使用管理员（administrator)身份登陆，这是Windows的限定。AVRstudio

菜单和快捷键（1）AVRstudio

菜单和快捷键（2）AVRstudio使用步骤（1）一、建立新工程：(默认.ARP工程管理文件)

1、打开AVRstudio,进入“WECLOMETOAVRSTUDIO4”窗口,单击NEWProject,进入建程窗口。

1)选择工程类型：如汇编工程ATMELAVRAssembler;2)工程名称：如DEMO_5_1(默认扩展名.APR),并自动同名文件名如DEMO_5_1(默认扩展名.ASM)(尽量不用中文名称)3)选择工程存放路径:如D:\WXW\之下。按NEXT进入下步。

4）选择调试平台：如AVRSimulator(虚拟仿真）或JTAGICE（JTAG仿真器在线仿真）；

5）为工程选择芯片：如ATmega16,按Finish确认.AVRstudio使用步骤（2）二、编译原文件：

1、编辑源文件：上步结束，即进入主菜单文件空白窗口，编辑汇编源文件；

2、编译源文件；选择主菜单Build\Build(或BuildandRan)，对源文件进行编译；

3、根据信息窗口反馈结果，有错，重新编辑、编译直至无误；三、虚拟调试源文件：

1、AVRstudio

自身可以实施对汇编源文件虚拟调试，也可以实施第三方编译的C语言源文件进行虚拟调试；（另外PROYEUS软件也可以取代AVRstudio平台进行虚拟仿真调试。）

2、选择主菜单DEBUG\StartDebugging启动调试;3、选择不同观察窗口观察程序运行情况

CVAVR的

----使用步骤（1）

使用CVAVR编译器编译C语言源程序；生成.COF文件在PROYEUSISIS中虚拟调试：

1、建配新工程：

1）打开AVRCVAVR,选择FILE窗口，单击NEW，出现

GREATENEWFILE窗口。

2)选择文件类型：可以选择SOURCE（源文件），也可以选择PROJECT（文件工程），选后者，按OK确定;2、选择程序或工程自动生成向导,配置工程：在软件自动出现的程序或工程自动生成向导询问窗口中，选“是”:1)选择芯片和时钟：如ATMEGA16；4MHZ；

2）选择端口输入/输出配置；

3）选择其它有关项目等等：CVAVR的

使用步骤（2）3、编辑编译源文件；

1）设置源文件：选自动向导窗口的FILE菜单,分三次填写：先选择工程存放路径:如D:\WXW\之下。

a.源文件名:XXX.C;b.工程文件名:XXX.PRJc.(初始化)配置文件名:XXX.CWP

如均采用LSD02(尽量不用中文名称),按NEXT进入下步。

2）编辑源文件：

a.在生成的源程序框架中，分别在予处理函数,主函数,子函数等部分编辑自己的源程序,并认真审查各项是否正确;b.编译源文件或编译工程：选择PROJECT菜单的COMPILEFILE或MAKEFILE命令；通过信息窗口检查错误，修改错误，直至无任何错误信息。

c.检查自设文件夹,应在其中生成“.COF”

文件。

AVRstudio

----使用步骤（3）五、在CVAVR

中调用AVRstudio调试编译好的.COF格式源文件:

1、在CVAVR中设置调试器：

1）选CVAVR中Settings\Debugger,在设置窗口中填写调试器名称“ATMEIAVRStudio4”;2)填写调试器执行文件路径“C:\PROGRAMFILE\ATMEL\AVRTOOLS\AVRStudio\AVRStudio.exe”

2、在AVRSTUDIO中设置虚拟调试：

1）选CVAVR中TOOLS\Debugger，启动AVRStudio4仿真器；

2）选CVAVR窗口中OPEN按钮，选择编译好的XXX.COF文件,按NEXT确认。

3）选择芯片ATMEGA16；调试模式AVRSIMULATOR；按FINISH确认。

AVRstudio

----使用步骤（4）3、选AVRSTUDIO主菜单DEBUGER：

1）启动调试:直接调试，不再编译；

2）打开不同寄存器，存储器，单步、断点、全速运行；

下载软件介绍

随着AVR单片机的日益普及，目前有多种下载软件提供对AVR系列单片机的支持。在本章中：主要介绍了SL-ISP1.518和PonyProg2000两种下载程序软件，详细讲解软件的使用方法，说明如何操作软件进行单片机程序编写下载。

并口下载方式利用PC机的并口（俗称打印口）进行程序下载。其下载速度要明显慢于STK500方式。但在教学应用中，由于选用的芯片flash容量不大，并且对下载速度要求不高，并口下载线是一个很好的选择。较之串口下载方式和STK500下载方式，并口下载线成本低，有较多软件支持，适合大范围推广。并口下载线的制作方法有很多，读者可以在网络上下载到多个版本的原理图。这里，推荐一种简单实用的接线方式，其原理图如图9.1所示：下载软件介绍

并口下载线原理图

支持并口下载线的软件很多，比较常用的有ProgPony及双龙公司的SL-ISP等。。

ProgPony2000是一个免费的下载软件。但ProgPony2000之后还未见新版本出现。

目前较好用的并口下载软件是双龙公司的SL-ISP最新版本SL-ISP1.518。作为一个免费的软件，读者可以到双龙公司的主页：进行免费下载。下载软件介绍

下图为SL-ISP1.518的主界面。

在主界面中，可以设置芯片型号、通信接口、下载速度、程序存储器文件、数据存储器文件、编程选项、加密模式等。通过主界面还可以对芯片进行擦除、编程、校验、读取等操作。只要在编程选项中进行相应的设置，通过按键便可以实现一键编程，不需每次更改程序后都重载程序。SL-ISP1.518的主界面在对AVR单片机进行编程的时候，首先要对熔丝位进行相应的配置。熔丝位的配置决定了单片机工作的频率。如果熔丝位配置错误造成单片机工作频率与给定频率不一致，会引起单片机工作不稳定甚至锁死的现象发生。SL-ISP1.518版本中，增添了STK500的熔丝位配置界面，可以不必记忆熔丝位配置组合，直接选定所需的频率范围进行熔丝位配置。如图9－3所示，在编程选项中的前打勾，便会弹出“配置熔丝设置”对话框。图9.3配置熔丝位

配置熔丝设置对话框如图9.4所示。通过该对话框可以对