Takaisin



MIKRO-OHJAIN - 22.06.2012


Kuva 1.
Mikä ihmeen mikro-ohjain?

Kun käytämme pyykinpesukonetta, telkkaria, mikroaaltouunia tai kaukosäädintä niin tuskin tulemme ajatelleeksi että laitteen sisällä on pieni tietokone hoitaa laitteen toiminnan ja ohjaamisen.

Ulospäin laite ei vaikuta tietokoneelta, joten tälläista laitetta kutsutaan sulautetuksi järjestelmäksi. Laitteen sisällä olevaa tietokonetta kutsutaan mikro-ohjaimeksi tai mikrokonttrolleriksi.

Mikro-ohjain sisältää kaiken tarvittavan kuten: prosessorin, muistin ja liitännät.

Miksi mikro-ohjain?

Mikro-ohjaimien avulla rakennettaessa laitetta voidaan vähentää tarvittavien oheiskomponenttien määrää kun voidaan toteuttaa ohjelmallisesti tarvittavia ominaisuuksia, eikä tarvita analogiaelektroniikan avulla toteutettua monimutkaisia kytkentää toimintojen toteuttamiseksi.

Toimintoja voidaan myös muuttaa helposti ohjelmassa kun taas piirilevyllä olevaa valmista analogista kytkentää on hankalampi muokata

Miten alkuun mikro-ohjaimien maailmassa?

Mikro-ohjaimia löytyy useilta eri valmistajilta kuten: Texas Instruments, Atmel, Microchip Technology ja STMicroelectronics. Tässä joitakin valmistajia joilta löytyy mikro-ohjaimia. Aloittelija joutuukin miettimään minkä valmistajan mikro-ohjaimet valitsee ja joiden ohjelmointia käy opettelemaan.

Mielipiteitä siitä että mikä on paras mikro-ohjain perhe löytyy monia. Niistä on oikeestaan turha väitellä mikä on paras ja huonoin, koska kaikilla pystyy tekemään samat jutut. Tärkeimmäksi muodustuu että valitsee itselleen sopivan Mikro-ohjain perheen ja opettelee sen hyvin.

AVR ja PIC

Atmelin valmistamat AVR mikro-ohjaimet ja Microchip Technology PIC:it ovat erityisen suosittuja harrastelijoiden keskuudessa ja eipä suurta eroa ole kumpaa mikro-ohjainta päätyy opettelemaan tai käyttämään projekteissaan. Kummallekkin piirille löytyy kehitysalustoja ja kehitysohjelmia niin maksullisia kuin ilmaisiakin.

Harrastaja pääsee hyvin alkuun hommaamalla sopivan kehitys alustan, joita löytyy varsin edullisesti markkinoilta. Sen lisäksi tarvitaan kehitysympäristö, joita löytyy maksullisena ja ilmaisena. Edellisten lisäksi tarvitaan ohjelmointilaite. Ohjelmointilaitteen avulla siirretään ohjelma mikro-ohjaimelle.

Kehitysalusta ei ole pakollinen, joten rakenteluprojektissa käytettäväksi mietitty piirikin riittää. Piirin ympärille voidaan rakentaa koekytkentä alustalle kaikki tarvittava, kuten käyttöjännitteen syöttö, kellosignaali, liitäntä ohjelmointi laitteelle jotta piiri voidaan ohjelmoida.

Ohjelmisto

Ohjelmointi kielenä käytetään yleensä C-kieltä tai Assembler-kieltä ja markkinoilta löytyy suhteellisen edullisia ja hyviä kehitysohjelmistoja mikro-ohjaimia varten ja myös ilmasia kehitysympäristöjä.

Näistä ohjelmista on ehdottomasti apua Atmelin AVR mikro-ohjainten maailmassa:

  • AVR Studio 4
  • Code Vision AVR
  • Realterm

Ohjelmointilaite

Kuvassa 2 on nähtävillä vasemmalla Atmelin AVR:lle tarkoitettu ohjelmointi laite AVRISP mkII ja Microchip Technology PIC:lle tarkoitettu PICkit3. Se kumpaa piiriä päätyy käyttämään suosittelen ainakin itse kyseisille piireille tarkoitettua ohjelmointilaitetta ja ohjelmistoa mikä pystyy kyseistä ohjelmointi laitetta käyttämään. Käyttämällä valmistajan tekemää ohjelmointilaitetta välttyy monelta murheelta ja voi olla varma siitä että piirille tehty ohjelma siirtyy oikein piirille.

Päivittäessäsi kyseisten ohjelmointilaitteiden ohjelmistoja, niin päivityksen aikana laite saa olla kytkenttynä ainoastaan USB:n kautta tietokoneeseen, eikä omia kytkentöjä saa olla kiinni, koska päivitys voi epäonnistua ja laite ei välttämättä pahimmassa tapauksessa toimi enää.

Internetti on täynnä ohjeita itsetehtäviin ohjelmointilaitteisiin, joista kannattaa ehdottomasti pysyä erossa. käyttämällä netistä epämääräisistä kytkennöistä rakennettua ohjelmointilaitetta ei voi olla täysin varma latautuuko ohjelma oikein piirille tai jos piiri käyttäytyy ohjelman latauksen jälkeen oudosti voi vika olla siinä ettei ohjelma siirtynyt oikein piirille ja tämmöisen vian selvittely on turhauttavinta hommaa.



KUVA 2.

Alun jälkeen

Kun olet ottanut ensi askeleen mikro-ohjaimien mailmaan niin ennen pitkää haluat tehdä omia kytkentöjä ja projekteja piirin ympärille ja kehitysalusta alkaa käydä pieneksi.

Muista huolellisesti tutustua hankkimasi piirin ominaisuuksiin omissa projekteissasi ja mitä tulee ottaa Datalehden mukaan huomioon kun ohjelmoit piiriä. Etenkin atmelin piireissä on lukko ja sulake bitit, joiden avulla aloittelija voi saada piirin sellaiseen tilaan ettei se ota enää ohjelmaa vastaan, joten kannattaakin latausohjelmassa valita, ettei se koske eikä ohjelmoi lukko ja sulake bittejä.

Kannattaa myös opetella käyttämään saman valmistajan eri ominaisuuksilla varustettuja mikro-ohjaimia ja valita projektiin soveltuvin piiri, koska välttämättä et tarvitse ad-muunninta jos piirisi vilkuttelee vain ledejä. Ohjelmaa joutuu myös miettimään eri näkökulmasta jos käyttää piiriä missä on vähemmän I/O-liitäntöjä.

Oma historiani

-Olen opetellut ohjelmoimaan atmelilta ATTINY 13,25,ATMEGA88,32,128. Suosikki mikro-ohjaimeni on AT90S8515, jota saa vielä markkinoilta ja on ollut atmelin suosituimpia mikro-ohjaimia , mutta tuosta piiristä on tehty uudempi versio ATMEGA8515, jota käytän nykyisin.

-Aloitin aikoinaan Atmelin AVR:lle tarkoitetulla kehitysalustalla ja kun mikro-ohjain tuli tutuksi ja c-kieli alkoi luistaa alkoi tuo alusta jäädä turhaksi.

-Kun kokemusta oli kertynyt mikro-ohjaimen ohjelmoinnista halusin tehdä piirin ympärille omia kytkentöjä koekytkentäalustalla ja rakentaa täysin omia laitteita ja nykyisin olen päätynyt hommaamaan vain tarvittavan piirin ja ohjelmoimaan piirille ohjelman CodeVisionAVR:n avulla ja siirtämään ohjelman mikro-ohjaimelle käyttämällä AVRISP mkII ohjelmointilaitetta.


KUVA 3.

Lopuksi

  • Mikro-ohjainten maailma tarjoaa elektroniikka harrastajalle uuden mahdollisuuden toteuttaa projekteja ja tehdä entistä monimutkaisempia juttuja vähemmällä elektroniikalla. Valitsitpa minkä valmistajan mikro-ohjain perheen, tärkeintä on että opettelet sen hyvin.

  • Markkinoilla on paljon aloittelijalle sopivia kehitysalustoja ja ohjelmistoja. Tärkeintä on että valitset itsellesi sopivimman.

  • Markkinoille tullut Arduino-kehitysalusta on etenkin aloittelijalle sopiva alusta, johon kannattaa tutustua.

©MikaWeb