嵌入式编程
小组作业
- 比较其他架构的性能和开发流程。
个人作业
- 阅读微控制器的数据手册。用尽可能多的编程语言和编程环境，给你的电路板写程序，让它做点什么。
学习成果：
- 找出微控制器数据手册中的相关信息。
- 实现编程协议。
你是否：
- 记录了阅读微控制器数据手册时学到的东西。
- 你有什么疑问？还想深入了解什么？
- 给电路板写了程序
- 描述了你使用的编程流程
- 附上了你的代码
本周工作流程
使用的工具
- 焊台
- USBasp
使用的软件
- AVRdude
- Arduino IDE
小组作业
去看小组作业页面
简介
阅读数据手册
几点感想：
- 你在开玩笑吧？200 多页全是技术性极强的东西！
- 前几页我就看睡着了
- 有电影版吗？
说正经的，我真的觉得这是最难的作业之一。我被这份数据手册卡住了。
我打算直接跳到编程部分，数据手册只拿来查阅。同时，我会在下面标出重要的章节：
编程
因为我当时有点搞不清该怎么做，就决定把每一步都详细列出来，给接下来的项目留个模板。适用的时候，我会在每一步之后填上空白，边做边写文档，下面就是结果：
- 烧录引导程序（bootloader）
- 确定编程器
- avrdude 或 Atmel Studio 7 （仅 Windows）
- 确定引导程序和 makefile
- 为此，我先说明我要编程的是 ATTINY44A
- 下载 makefile
- 这里不会用到引导程序，因为没有 USB
- 下载引导程序
- 不适用
- 确定烧录引导程序的命令
- 没有
- 烧录引导程序（bootloader）
- 没有
- 确定编程器
- 烧录固件
- 确定示例代码：
- 这是代码，来自 Neil 教授
- 确定编译和烧录固件的命令
- 把之前下载的所有文件放在同一个文件夹里，在 Linux 下我把文件重命名为 makefile，然后运行脚本生成固件（每次想改代码我都会重复这一步）：
mv hello.ftdi.44.echo.c.make makefile make
- 编译源代码
- 在上一步已完成
- 让 makefile 适配我的编程器
- 烧录固件
运行：
make program-usbasp
- 确定要烧录哪些熔丝位
- 这在 makefile 里已经做好了
- 烧录熔丝位
运行：
make program-usbasp-fuses
- 确定示例代码：
用 Arduino IDE 编程
我也决定试试用 Arduino IDE 给我的电路板编程。
为此，有几个步骤在任何操作系统上都应该适用
- 在开发板管理器里添加一块新开发板：
把下面这段粘贴到（首选项）中的（附加开发板管理器网址：）
https://raw.githubusercontent.com/damellis/attiny/ide-1.6.x-boards-manager/package_damellis_attiny_index.json
- 选择你刚添加的开发板，我这里是 ATtiny44
- 选择处理器，和前面一样
- 选择时钟。因为我用的是 20 MHz 外部晶振，所以选了“External 20 MHz”
- 因为我想在这块板上做一点串口监视，所以选了和我的 FTDI 对应的选项，也就是“/dev/cu.usbserial-A7032T9C”
- 编译和烧录之前的最后一步是选择编程器，我这里是“USBasp”
第一次测试
烧录 Neil 的代码 “hello.ftdi.44.echo.c”
这里我没有用终端和 avrdude，而是用了 Arduino IDE，因为它自带串口监视器。
结果都在视频里
编写别的程序
现在我要试试让电路板在我按下按钮时闪起来。
- 找出按钮接在哪个引脚上
看了电路板的原理图，我发现按钮接在引脚 10 上
- 找出 LED 接在哪个引脚上
看了电路板的原理图，我发现 LED 接在引脚 6 上
- 代码
用大白话说，我想要这样的效果：
- 等待按钮
- 如果按钮被按下，就让 LED 闪 3 次
- 如果没有，就回到开头
问题是我从来没有真正从零写过代码，只是改过代码，所以这会是个挑战……
第 1 次迭代
我是怎么做的
我先试着把 Arduino IDE 的 Blink 代码 改成我的引脚编号。没成功
下面是不含注释的代码：
void setup() {
pinMode(LED_BUILTIN, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(LED_BUILTIN, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(LED_BUILTIN, LOW);
delay(1000);
}
第一段代码没成功，因为我用的是给 Arduino 平台写的代码，却跑在我自己做的板子上。Arduino 板通常有一个接在引脚 13 上的板载 LED，我的板子没有！Arduino 平台给板载 LED 用的常量是：
LED_BUILTIN
第一段代码里我试着用这个常量，没成功。第二段代码里我通过尝试发现，把常量换成一个数字就能让 LED 亮起来。
ATtiny44 正确的代码需要在开头用下面这行代码声明引脚：
const int ledPin = 07;
我是在反复试错中才明白这一点的。现在我知道了，数据手册上的引脚编号和 Arduino 的引脚编号并不对应，而 Arduino 的引脚编号也和 Arduino 平台的常量不一样。当然，这毕竟是块定制板，但这就是当小白的代价！
于是，在试出正确的引脚编号之后，我给板子写了程序，成功让它闪起来了！
下面是去掉注释的定制代码：
const int ledPin = 07;
void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT);
}
void loop() {
digitalWrite(ledPin, HIGH);
delay(1000);
digitalWrite(ledPin, LOW);
delay(1000);
}
不用再靠试错找引脚了。下面是 ATtiny44 在 Arduino 上的引脚图
为了让板子识别按钮，我也需要初始化它，在 sketch 开头加上下面这行代码：
const int buttonPin = "the pin number here"
接下来我得声明一个变量来保存引脚状态，代码如下：
int buttonState = 0;
上面代码里的 <0> 也可以写成 <LOW>，这是 Arduino 编程里的另一个常量。关于常量可以看 Arduino 网站。
查过 ATtiny44 在 Arduino 上的引脚、手里有了正确的引脚编号之后，我把代码里的引脚换掉，就成功了！这里是代码。 （后来更正：原文件里写的是 if (buttonState, HIGH)，而且大括号位置不对，编译不过。）
const int buttonPin = 3;
const int ledPin = 7;
int buttonState = 0;
void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT);
pinMode(buttonPin, INPUT);
}
void loop() {
buttonState = digitalRead(buttonPin);
if (buttonState == HIGH) {
digitalWrite(ledPin, HIGH);
} else {
digitalWrite(ledPin, LOW);
}
}
原理图
因为很多年前我把这块板弄丢了，所以我只能展示怎么在一块类似的板子上连接编程器，就像我在电子设计周做的那样。
编程器 FabISP 和 USBasp这里我展示怎么在输出设备里使用这些编程器。不用 Arduino IDE 的另一种方法，请看嵌入式编程
USBasp
用我做的 FabTinyISP 或 USBtinyISP，通过 Arduino IDE 给一块 ATtiny44 板编程。
FabISP
要改变按钮的行为，我只需把常量 <HIGH> 换成 <LOW>，就在这里：
if (buttonState == LOW) {
这样代码的逻辑就反过来了，也就是说按钮松开时 LED 是灭的。
现在我把 LED 亮和灭的时机反过来了。这里是去掉注释的代码：
const int buttonPin = 3;
const int ledPin = 7;
int buttonState = 0;
void setup() {
pinMode(ledPin, OUTPUT);
pinMode(buttonPin, INPUT);
}
void loop() {
buttonState = digitalRead(buttonPin);
if (buttonState == LOW) {
digitalWrite(ledPin, HIGH);
}else {
digitalWrite(ledPin, LOW);
}
}
我们来看证据……
闪 3 次
在代码里简单加一点东西，我就把行为改成了闪 3 次。
下载代码 （后来更正：原来的循环只是三次把 LED 点亮，没有熄灭，所以它从来没有闪过；现在它会在两次闪烁之间熄灭并等待。图片显示的是原始代码。）
改造电路板
我有点不爽，因为我的板子通电时不会告诉我，所以我决定焊一个红色 LED 和一个 22 欧姆的电阻，这样如果我接错了，我就能知道并换过来。（注：在 5 V 下，22 欧姆会让大约 145 mA 流过 LED，远远超过它能承受的 20-30 mA；正确的大约是 150 欧姆。）
下面是改造前和改造后
