我的第一个LED程序准备工作:硬件:Freescale MC9S08JM60型单片机一块;软件:集成开发环境codewarrior IDE;开发板上有两个LED灯,如下图所示:实验步骤:1.首先,确保单片机集成开发环境及USBDM驱动正确安装。
其中USBDM的安装步骤如下:⏹假设之前安装过单片机的集成开发环境6.3版本:CW_MCU_V6_3_SE;⏹运行USBDM_4_7_0i_Win,这个程序会在c盘的程序文件夹下增加一个目录C:\ProgramFiles\pgo\USBDM 4.7.0,在这个目录下:1〉C:\ProgramFiles\pgo\USBDM 4.7.0\FlashImages\JMxx下的文件USBDM_JMxxCLD_V4.sx是下载器的固件文件;2〉C:\Program Files\pgo\USBDM 4.7.0\USBDM_Drivers\Drivers下有下载器的usb 驱动所以在插入usb下载器,电脑提示发现新的usb硬件的时候,选择手动指定驱动安装位置到以上目录即可。
⏹运行USBDM_4_7_0i_Win之后,还会在目录:C:\Program Files\Freescale\CodeWarrior for Microcontrollers V6.3\prog\gdi 下增加一些文件,从修改时间上来看,增加了6个文件,这些文件是为了在codewarrior 集成开发环境下对usb下载器的调试、下载的支持。
2.新建一个工程,工程建立过程如下:⏹运行单片机集成开发环境codewarrior IDE⏹出现如下界面●Create New Project :创建一个新项目工程●Load Example Project :加载一个示例工程●Load Previous Project :加载以前创建过的工程●Run Getting started Tutorial:运行CodeWarrior软件帮助文档●Start Using CodeWarrior:立刻使用CodeWarrior⏹点击Create New project按钮,以创建一个新的工程,出现选择CPU的界面如下,请选择HCS08/HCS08JM Family/MC9S08JM60,在右边的Connection窗口可以选择最后一个开源下载器HCS08 Open Source BDM。
注:由于本书配套使用MC9S08JM60型单片机,因此选择CPU型号为MC9S08JM60,若使用其他型号的单片机,请选择其它型号单片机,新建一个工程;并且,由于单片机的驱动为USB接口,因此选择HCS08 Open Source BDM。
若无硬件,选择Full Chip Simulation 进行仿真,也可进行实验;本实验仅讨论有硬件情况下的程序编写和烧录;⏹下一步后出现编程语言选择和指定项目名称以及存放位置界面⏹选择C语言,项目名称自己决定,该实验暂时命名“LED闪烁”,选择保存位置,后面的选项暂时跳过,点击“完成”,文件展开如下:⏹点击“make”快捷按钮正确编译后,左边的钩钩全部消失,同时在Code和Data列出现了相关的代码和数据量。
至此,一个工程新建完毕,我们注意到左边的File下有Sources,Includes, Libs, Project Settings 等文件夹,这里我们需要了解前面两个文件夹即可。
⏹首先:源文件Sources下有一个main.c文件,这个C文件是我们将要写代码的位置,这是程序编译的起点;⏹其次:Includes下有两个头文件,这里对我们将编写的基本语句进行定义,使我们的语言能够被计算机识别。
就像我们在学C语言时,涉及到输入流cout和输出流cin如何被计算机识别时,需要包含头文件“iostream.h”的作用相同,这些头文件用于定义这些符号的作用,使计算机识别转换为二进制符号;3.既然工程新建完毕,现在可以开始第一个程序的编写。
但是在程序编写之前,我们需要了解硬件电路的连接方式,使自己的意愿通过软件正确的传达给硬件;如上图所示,PTB0,PTB1是单片机的两个端口,外部电路分别接一个电阻和一个LED 灯,再接到5V电源上。
由于单片机输出电平为数字电平0或1,即我们所说的5V高电平和地电平,根据所学电路基本知识,我们知道,要想使LED灯亮,我们的端口PTB0和PTB1只能为低电平,即输出为0。
注:尽管不同型号的单片机的端口数量不同,各自功能也不尽相同,但核心思想都是通过设置或者检测端口上的高低电平,达到测试和控制信号的目的。
在这节中,我们介绍端口最基本也最重要的Input/Output输入/输出功能。
至此,我们现在还需要知道的事情是如何告知单片机输出地电平点亮LED灯,这将涉及到如何对单片机进行控制。
我们需要了解两个概念:数据寄存器和数据方向寄存器;它们的关系如下图所示:以B端口为例,其输入输出方向和数据高低电平由两个寄存器控制,PTBD(端口B数据寄存器PORT B DATA REGISTER)和PTBDD(端口B数据方向寄存器PORT B DATA DIRECTION REGISTER ),每个寄存器由8位组成,因此可以控制8个端口B0-B7,上图仅表示了一个端口B0的控制情况,其它7个端口相同。
若PTBDD的最低位设置为1,下方Output导通,而Input功能被屏蔽,再通过PTBD的最低位设置为0或1决定PTB0输出电平状态,其它7位设置方式相同;写成C语言为:PTBDD_PTBDD0=1; PTBD_PTBD0=1或者0;这里表示对寄存器的某一位进行单独设置;若同时设置8个端口为输出,低电平时:PTBDD=0XFF;PTBD=0X00;注:这里方向每位都设置为1,每位输出低电平;⏹若PTBDD最低位设置为0,上方Input导通,Output被屏蔽,此时PTBD的值将由端口接入电平决定,而此时我们只需读取PTBD的值,可知外部输入电平的状态;4.经过上述对软件和硬件的分析,可以开始编写程序:⏹双击main.c打开文件如图所示:这些语句是系统自动生成的基本程序框架:⏹开头包含两个头文件语句,我们简单知道它是对我们下面将要编写的基本语句进行定义,帮助计算机识别的作用即可;⏹从主函数void main(void )可知:第一个void表示该函数的返回值为空,main函数标志计算机编译入口,一个工程文件里只允许有一个main函数,括号内的void表示参数为空,可省略;⏹第一句表示使能中断,这里我们忽略删掉,为避免不必要的麻烦,将其改为DisableInterrupts;表示禁止中断。
⏹单片机函数有一个特点,最后必须以一个无限循环结尾,否则程序不能正确运行,因此,这个for循环不可删除;里面那句喂狗语句暂时忽略不动;⏹在main中输入如下语句:⏹点击make:用于检查程序语法错误;注:检查语法错误并不意味着可以检查逻辑错误,如将端口输出数据设置错误,这种错误在编写程序的时候需要考虑清楚;⏹若没有显示错误,则可点击debug,出现下载器配置界面,如果没出现说明下载器没有正确安装。
选择“5V”是打算让下载器给目标板供电5V。
确保其它选项都对后,选择“ok”继续“ok”后程序下载到单片机中。
在调试界面里点击运行按钮,让程序全速运行后应该看到两个LED同时点亮。
现在,我们的第一个程序编写并运行成功,由这个程序,我们对单片机的输入输出有了初步的认识,并知道如何新建一个工程文件,并烧录至单片机中运行;LED闪烁程序在上一个程序中,我们实现了点亮两个LED灯,为加强程序功能,我们将编写一个LED闪烁程序;准备硬件和软件以及新建工程的过程和上一程序相同,故不赘述;在这节,我们只介绍如何编程;⏹程序思路如下:每间隔一段时间,使两个LED灯重复点亮,熄灭,点亮,熄灭的过程;那么这里会用到一个延时函数,否则单纯的设置LED的点亮熄灭状态,频率太高,人眼将无法分辨,会误以为始终处于点亮状态,这点读者可以自行证明,在此不详细说明。
因此,我们需要用到一个延时,然后点亮LED,再延时,熄灭LED如此循环,实现闪烁。
这个程序如下图所示,为便于理解,我们将简单介绍几个概念:⏹可以注意到,这个程序的第一句是SOPT1=0X00,这个语句也是对某一个寄存器进行设置,在这里我们只要知道,这是一句是关看门狗动作。
简单来说,看门狗是一个计数器,在程序运行时,会自动启动一个计数器,并且这个计数器会按照一定频率向上进行计数,所以为了防止计数值溢出,我们的for循环中默认加上一句喂狗语句__RESET_WATCHDOG();其作用是每隔一段时间对计数器进行清零,否则当看门狗加到上限值溢出后,程序将不会按照原本意愿运行。
⏹在这个程序中我们的__RESET_WATCHDOG();由于delay的两次长时间延时,这句话以秒级的频率被执行,此时看门狗已经溢出,因此若不将看门狗关闭,灯不会一直闪烁,这一现象读者可自行检验。
因此,若将看门狗关闭,for循环中的喂狗语句可注释掉。
⏹前面一节介绍过,main函数是程序执行入口,而这个程序中,我们在main函数前编写了delay空循环函数,是单片机编程最常用的子函数之一,为的是让CPU进行等待,什么都不做。
Delay在这里被称为一个子函数,可写在main函数的前面,也可写在后面。
但是写在main函数的后面时,前面需要进行声明,让CPU预先知道函数的存在。
⏹为使上述程序更加简洁,我们可以将for循环中语句改成如下形式:这样LED闪烁一次,意味着for循环被执行了两次,有利于减少每一次for循环的时间,在执行多个任务时,有利于保证系统响应的实时性。
⏹在本次实验中:我们了解了看门狗的作用,以及使用delay函数进行编程的基本方法,这是以后经常会用到的使用语句;。