Среди многообразия средств программирования микроконтроллеров AVR не так давно появилась российская система программирования на языке функциональных блоков (Function Block Diagram) под названием Horizont-Configurator. Configurator является составной частью программного комплекса Horizont, представляющего SCADA-систему (Supervisory Control And Data Acquisition System - Система оперативного диспетчерского управления и сбора данных).
Язык FBD очень прост в освоении и удобен как для схемотехников, не имеющих специальной подготовки в области программирования, так и для начинающих осваивать мир электроники, автоматики и робототехники. Весь процесс программирования в FBD-системе заключается в соединении линиями связи готовых элементарных блоков. Практически каждый функциональный блок в Horizont-Configurator имеет графическое изображение, принятое при разработке функциональных схем электронных устройств. Блоки представлены в виде прямоугольников, внутри которых имеется обозначение функции, и являют собой операции над входными переменными.
Линии связи, которыми соединяют функциональные блоки, указывают распространение сигнала. Функциональная диаграмма системы управления, построенная в Horizont-Configurator, имеет сходство с электрическими схемами и может быть откомпилирована в файл прошивки для микроконтроллера AVR.
Система программирования, позволяющая строить программу из набора стандартных логических элементов, очень удобна, если Вы хотите сделать BEAM-робота, но предварительно решили проверить логику разработанной вами схемы. Нарисовать схему в программе Horizont-Configurator гораздо быстрее, чем собрать ее даже на макетной плате. Использование Horizont-Configurator также удобно при отладке или проверке различных вариантов схемы BEAM-робота на реальной платформе. Конечно, при исполнении BEAM-схемы на микроконтроллере потеряются ее аналоговые свойства, но основная логика работы будет вполне видна. Особенно удобно использовать Configurator при разработке многотактных конечных автоматов, являющихся центром управляющей системы BEAM-роботов со сложным поведением.
Для того, чтобы начать работу с Horizont-Configurator, необходимо скачать установочный файл по ссылке horizont-configurator_for_avr_setup.exe) и установить программу к себе на компьютер.
Установив Configurator, можно загрузить примеры проектов, посмотреть на работу программы, откомпилировать примеры (меню "Проект" -> "Конфигурация -> "Создать файл конфигураций", затем меню "Проект" -> "Конфигурация -> "Собрать проект"). Пока среда Horizont-Configurator еще находится в стадии разработки, но уже представляет собой удобный и гибкий инструмент, с помощью которого можно создавать самые разнообразные прошивки для микроконтроллеров AVR.
Элементы, доступные в Horizont-Configurator:
- Порты микроконтроллера (сразу конфигурируются как входы или выходы)
- Логические блоки (НЕ, И, ИЛИ, Исключающее ИЛИ)
- Логические константы
- Триггеры (RS, SR, D, DC, RTRIG, FTRIG)
- Логический генератор
- Генератор импульсов
- Блоки для работы с числами (Арифм. операции, Сравнение и т.д.)
- Таймеры
- Счетчики
- Индикаторы
- Элементы памяти
В качестве тестового проекта попробуем создать прошивку для простого робота, описанного в статье "Робот с фотодатчиком для следования по линии".
В меню Файл выберем "Новый проект", дадим ему название и зададим тип микроконтроллера, например, ATMega8. Нажмем несколько раз "применить" в появляющихся окнах.
После проделанных действий у нас появится поле для нашего проекта, а в левой панели необходимые элементы. Теперь перетащим элементы на рабочее поле. Нам понадобятся: Вход PinD1 из раздела "Порт D", Выходы PinC1, PinC2, Pin3, PinC4 из раздела "Порт C", две логические константы из раздела "Логические блоки" и Логическое НЕ из того же раздела. Развернуть элементы зеркально можно в правой панели "Свойства" с помощью изменения свойства "Turn" на "180 град".
Соединим элементы сигнальными линиями. В панели инструментов есть кнопки переключения между режимами выделения и рисования соединительных линий. Если объекты отказываются соединиться, то можно поступить следующим образом: нарисуйте соединительную линию, а затем придвиньте к ней элемент (они соединятся).
Зададим значения для логических констант последовательно выделив их и изменив значение "Value" в правой панели "Свойства" на "true".
Осталось откомпилировать получившуюся функциональную диаграмму. В меню Проект выберем "Конфигурация -> "Создать файл конфигураций", а затем "Конфигурация -> "Собрать проект". После проделанных действий у нас появится файл с прошивкой для микроконтроллера. Перейти в папку с получившимися файлами можно выбрав "Конфигурация -> "Открыть созданный проект". Среди списка файлов можно без труда найти файл "имя проекта.hex" - это и есть файл прошивки. Загрузить файл в микроконтроллер можно, например, с помощью программы-загрузчика PonyProg2000.
В качестве еще одного тестового примера попробуем сделать систему управления роботом для соревнований Кегельринг из статьи "Робот для соревнований".
Нам понадобятся: Вход PinD1 из раздела "Порт D", Выходы PinC1, PinC2, Pin3, PinC4 из раздела "Порт C", два Логических НЕ и Триггер FTRIG из раздела "Логические блоки", два Таймера с задержкой отключения из раздела "Таймеры/Счетчики" и Счетчик милисекунд из того же раздела.
Счетчик милисекунд необходим для нормальной работы таймеров (он использует внутренний Timer0 микроконтроллера). Установим его "Делитель" на 1 MHz в правой панели. Триггер FTRIG отслеживает падающий фронт логического сигнала.
При изменении состояния входа "FTRIG" с 1 на 0, происходит формирование короткого импульса на его выходе. Данный импульс поступает на входы блоков Таймеров с задержкой отключения, данные блоки формируют необходимые по длительности интервалы высокого уровня на своих выходах. Сигнал с вывода первого Таймера с задержкой отключения поступает на выходы PinC1 и PinC2, управляющие первым мотором. Блок "Логическое НЕ" необходим для реализации инверсии мотора. Аналогичным образом работает другая цепь Таймера с задержкой отключения, которая управляет вторым мотором. Интервалы для таймеров можно установить изменив свойство "T" в правой панели свойств. Зададим значение равное 1800 милисекунд для первого таймера и 2400 милисекунд для второго. Таким образом, при изменении состояния входа нашей схемы с 1 на 0, в тот момент, когда робот наткнется на черную ограничительную линию, триггер сформирует короткий импульс, запускающий таймеры. Направление вращения моторов инвертируется и робот начнет двигаться назад. Когда первый таймер перестанет работать, другой таймер еще 600 милисекунд будет обеспечивать вращение второго мотора в обратном направлении и робот повернется на небольшой угол. Когда и второй таймер закончит свою работу, робот снова поедет в прямом направлении.
В завершение краткого рассказа о новой среде разработки, следует добавить, что Horizont-Configurator имеет достаточно хорошую поддержку на youtube в виде целого ряда обучающих роликов. Ссылка на youtube-канал есть на официальном сайте программы.
В текущей версии (0.3.0.60) поддерживаются следующие микроконтроллеры AVR: ATmega128, ATmega1284, ATmega1284P, ATmega128A, ATmega16, ATmega161, ATmega162, ATmega163, ATmega164A, ATmega164P, ATmega164PA, ATmega165, ATmega165A, ATmega165P, ATmega165PA, ATmega168, ATmega168A, ATmega168P, ATmega168PA, ATmega169, ATmega169A, ATmega169P, ATmega169PA, ATmega16A, ATmega16HVA, ATmega16HVA2, ATmega16HVB, ATmega16M1, ATmega32, ATmega323, ATmega324A, ATmega324P, ATmega324PA, ATmega325, ATmega3250, ATmega3250P, ATmega3250PA, ATmega325A, ATmega325P, ATmega325PA, ATmega328, ATmega328P, ATmega329, ATmega3290, ATmega3290P, ATmega3290PA, ATmega329A, ATmega329P, ATmega329PA, ATmega32A, ATmega32C1, ATmega32HVB, ATmega32M1, ATmega406, ATmega48, ATmega48A, ATmega48P, ATmega48PA, ATmega64, ATmega644, ATmega644A, ATmega644P, ATmega644PA, ATmega645, ATmega6450, ATmega6450A, ATmega645A, ATmega649, ATmega6490, ATmega6490A, ATmega649A, ATmega649P, ATmega64A, ATmega64C1, ATmega64HVE, ATmega64M1, ATmega8, ATmega8515, ATmega8535, ATmega88, ATmega88A, ATmega88P, ATmega88PA, ATmega8A, ATmega8HVA, ATtiny13, ATtiny13A, ATtiny1634, ATtiny167, ATtiny2313, ATtiny2313A, ATtiny24, ATtiny24A, ATtiny25, ATtiny261, ATtiny261A, ATtiny4313, ATtiny43U, ATtiny44, ATtiny44A, ATtiny45, ATtiny461, ATtiny461A, ATtiny48, ATtiny84, ATtiny84A, ATtiny85, ATtiny861, ATtiny861A, ATtiny87, ATtiny88.
09.05.2015
|
