Основные понятия программы Flowcode. Визуальное проектирование в системе Flowcode. Использование устройств с аналоговым входом. Использование компонентного макроса

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Лабораторная работа № 1

Основные понятия программы Flowcode. Визуальное проектирование в системе Flowcode



Краткие теоретические сведения

Что такое Flowcode в двух словах? Это конструктор, состоящий из набора “деталей” для сборки готового изделия. Готовым изделием будет программа , записываемая в МК (микроконтроллер) и исполняемая в микроконтроллерной системе. «Деталями» являются разнообразные прогаммные конструкции, позволяющие организовать тот или иной вычислительный процесс, и компьютерные модели (симуляторы) различных внешних устройств, подключаемых к МК. Поскольку все «детали» созданы разработчиками Flowcode, пользователю остается только правильно собрать из них действующую схему. Для этого, вообще говоря, не требуется даже знать языков программирования, хотя это все же желательно.

Несмотря на то, что первоначальный созданный проект работает в режиме симуляции, система создает и конечный, вполне работоспособный код, который может благополучно выполняться на реальном МК.

Cреда проектирования Flowcode

В этой части познакомимся с организацией визуальной оболочки пакета Flowcode (рассматривается Flowcode V5 for AVR русскоязычный вариант).

Как во всех обычных Windows - приложениях, в верхней части окна расположено главное меню, пункты которого мы рассмотрим чуть позже. Ниже находится панель инструментов с копками, дублирующими вызов основных команд меню. Слева распологается инструментарий, который мы будем называть вертикальной линейкой. Отсюда мы будем брать «кубики конструктора», из которых будет состоять проект. Инструменты размещаются на так называемой диаграмме: вертикальной структуре между автоматичсеки создаваемыми началом BEGIN и концом END.

В представленном варианте в верхней части окна расположена панель компонентов (Обычные, Входы, Выходы и т.д., может быть размещена по-другому). С ее помощью к проекту подключается эмуляция различных внешних устройств. В частности, в примере на рис. 1 подключен эмулятор светодиода (внизу на панели отображения подключаемых компонентов).

Так же в рабочей области показано схематическое изображение самого микроконтроллера со всеми его выводами. Оно не представляется существенно информативным и во всех описываемых ниже проектах будет отключено. Проект представляет собой единственный файл с произвольным именем и расширением .fcf_avr.

Меню Правка содержит стандартные команды Копировать, Вырезать, Вставить. Следует отметить, что эти операции распространяются и на элементы, размещенные на диаграмме. Здесь же присутствует пункт Переменные, с помощью которого можно создавать, удалять и переименовывать переменные, используемые в проекте.

рис.1 . Рабочая область Flowcode

Меню вид настраивает содержимое рабочей области. Например, оно позволяет отменить показ схемы микроконтроллера. Все здесь просто и понятно. Отметим только, что с помощью пункта Масштаб можно масштабировать размер объекта. В частности, это полезно, когда в диаграмме накопилось много элементов. Если же диаграмму необходимо увидеть целиком, то это можно сделать автоматически, выбрав команду Вписать в страницу.

Переходим к меню Макрос, - это подпрограмма, реализующая какой - то набор действий. Макросы могут быть как разработанными пользователем, так и системными (компонентными). Последние представляют собой процедуры или функции, обслуживающие эмулируемые и реальные устройства. Например, компонентным макросом для ЖК-дисплея является функция печати числа или символа.

Новый пользовательский макрос создается с помощью команды Новый, что будет проиллюстрировано в дальнейших примерах. Команда Показать открывает список макросов данного проекта. Выбранный в нем макрос отображается в рабочей области. Поскольку макрос является подпрограммой, он отображается в виде вторичной диаграммы, аналогичную по структуре основной.

Следующий пункт меню, Запуск, служит для запуска проекта на выполнение в режиме эмуляции. Первая его команда просто запускает проект. Для этой же цели служит клавиша <F5>. Полезен также режим пошагового исполнения, активизируемый по нажатию клавиши <F8>.Эмуляцию можно приостановить и завершить.

Пункт меню Чип -Конфигурация позволяет выбрать конкретный микроконтроллер, для которого создает проект, выбрать тип осциллятора. Кнопка Switch To Expert Config Screen дает возможность сконфигурировать МК весьма наглядным способом.

Также в меню Чип можно перевести блок схему в программу на языке С, для этого есть команда Чип - Компиляция в С. Изучать С - программы крайне полезно. Пользователям, владеющим программированием на С, просмотр кода поможет понять алгоритм решения задачи.

Для создания прошивки нужно воспользоваться командой Компиляция в Hex, если в проекте все правильно, то в результате последней компиляции создается файл с именем, совпадающим с именем проекта, с расширением .hex.

Первый Blink

Слово «Blink» в нашем случае соответствует миганию светодиода. Говоря иначе, цель нашего первого проекта - программа, которая заставляет один светодиод переключаться с длительностью состояния, допустим, полсекунды.

итак, при запуске программы Flowcode, открывается основное окно приложения, на фоне которого сразу же отображается приглашение создать новый проект или открыть существующий (рис. 1.1). Для первого проекта следует согласиться с выбранным по умолчанию вариантом Создать новую блок - схему Flowcode, и нажать кнопку ОК. Далее будет предложено выбрать тип микроконтроллера, с которым планируется работать (рис. 1.2).

рис. 1.1. Окно, открываемое при запуске Flowcode

рис.1.2. Выбор типа микроконтроллера

Теперь для проверки работы будущего проекта в режиме эмуляции мы должны разместить в рабочем окне светодиод, которому предстоит мигать. Для этого в Flowcode существует стандартный компонент LED. Выбрать его можно на панели инструментов Обычные - LED либо Выходы - LED (рис. 1.5 и 1.6).

рис. 1.5. Выбор компонента LED

Рис.1.7. Выделение компонента и его свойства

Светодиод появляется внизу на панели отображения компонентов. Теперь нам нужно его подключить к какому либо выводу МК, например к нулевому биту порта C, для этого выделим светодиод, нажав по нему левой кнопкой мышки (рис.1.7).

В окне свойств можно задавать цвет, форму, количество светодиодов и т.д. (рис.1.8).

В первую очередь нас интересует соединение с МК, поэтому для вызова этих свойств щелкаем левой кнопкой мышки по троеточию напротив Соединения (рис.1.8 нижняя стрелка). В результате у нас появится окно (рис.1.9) где можно настраивать подключение к МК.

Рис.1.9. Конфигурация соединения для LED

Внизу окна мы видим строку - Подключить к. Далее порт и номер бита. Как мы договаривались, подключим данный светодиод к нулевому биту порта C (рис.1.10.).

На этом предварительная работа по организации проекта завершена. Мы получили рабочую область, соответствующую рис.1.11. Далее мы будем, в основном, иметь дело с инструментами, размещенными в вертикальной линейке вдоль левого края окна Flowcode.

Рис.1.11. Рабочая область и ее инструменты для графического программирования

Прежде всего, необходимо создать бесконечный цикл работы МК. В отличие от программ для ПК, микроконтроллерные системы, как правило, работают в бесконечном цикле, который прерывается только при аварийных ситуациях или по принудительному выключению. Для организации цикла необходимо перетащить мышью с линейки инструментов на диаграмму BEGIN-END элемент Цикл (восьмой сверху, смотрите рис.1.12). Отпустить кнопку мыши можно в тот момент, когда появится желтая стрелка.

Рис. 1.12. Выбор элемента Цикл

Рис.1.13. Свойства элемента Цикл

Дважды щелкните мышью на первом (верхнем) элементу Цикл. В результате откроется диалоговое окно, показанное на рис.1.13.

Здесь изменять ничего не нужно, однако следует разобраться в том, что мы видим. В поле Имя задается имя, которое будет отображаться на диаграмме. Если бы циклов было несколько, то имело бы смысл дать им различные имена. На втором поле остановимся поподробнее. Установленный флажок Цикл while говорит о том, что цикл будет выполняться до тех пор, пока выражение в расположенном справа поле возвращает значение ИСТИНА. Здесь, например, можно указать условие x<1. общем случае такое выражение возвращает значение ИСТИНА, если оно не равно нулю, или ЛОЖЬ в случае равенства нулю. Такое толкование поля Цикл while наиболее близко к концепциям языка программирования С. В нашем случае здесь всегда указывается 1, т.е. цикл выполняется всегда (бесконечно), что нам и требуется. Переключатели Начало и Конец указывают проекту момент проверки условия: перед выполнением операций в цикле или после. В нашем случае это, естественно, значения не имеет, однако в других примерах выбор одного из переключателей может играть большую роль. Заметим, что предварительная проверка и постпроверка реализованы в языке С различными циклами: while и do-while. Если необходимо задать конкретное количество выполнений цикла (как, например, в цикле for языка С), то флажок Цикл while следует сбросить, а вместо него установить флажок Кол-во циклов и ввести интересующее число в расположенном справа поле. Наступил момент определить операции, которые будут выполняться в нашем бесконечном цикле. Напомним, что мы хотим, чтобы в цикле полсекунды светодиод был отключен, а следующие полсекунды - включен. Для начала перетащим на диаграмму с вертикальной линейки инструментов элемент Выход (второй сверху). Действие этого элемента по умолчанию заключается в подаче на порт А некоторого значения..

Рис. 1.14. Свойства порта А



Нас такой вариант не устраивает. Мы хотим, чтобы выходным портом был С, а не А. Кроме того, нам необходимо работать не со всем портом, а только с его младшим (нулевым) выводом. Дважды щелкните мышью на элементе Выход в диаграмме. В результате откроется окно, представленное на рис. 1.14.

В поле Переменная или значение введите 0 (выходное значение порта). Сам порт задаем в следующем поле: Порт C. Далее выберите переключатель Один бит и укажите в расположенном справа поле значение 0 (рис.1.15).

Рис.1.15. Настройка элемента Выход

Ниже элемента Выход разместите в диаграмме элемент Задержка (третий сверху в линейке инструментов), а после него - еще один элемент Выход и еще один элемент Задержка. Все эти элементы должны находиться внутри организованного цикла. Теперь рабочая область соответствует рис.1.16.

На очереди разговор о задержках. Они создают в работе программы паузу заданной длительности. Дважды щелкните мышью на первом из элементов Задержка в диаграмме. В результате откроется соответствующее окно свойств (рис. 1.17).

Рис.1.17. Окно свойств элемента Задержка

Рис.1.18. Установка нулевого бита порта С в логическую 1

Здесь в принципе, все понятно. Задается единица измерения длительности. В нашем случае укажем 500 миллисекунд (полсекунды). Такие же установки необходимо сделать и для второго элемента Задержка. Для второго элемента Выход следует определить те же свойства, что и для первого, однако выводимое значение на этот раз будет не 0, а 1 (светодиод включен, смотрите рис. 1.18).

Теперь наш проект готов к выполнению в режиме симуляции Flowcode. В главном меню выберите команду Запуск > Пуск/Продолжить или просто нажмите клавишу <F5>. Если все было сделано правильно, то светодиод начинает мигать с заданной частотой. Прекратить выполнение можно с помощью команды меню Запуск > Стоп, или комбинацией клавиш <Shift+F5>. Если запуск симуляции начать не с клавиши <F5>, а с <F8>, то мы получим пошаговое исполнение нашей графической конструкции, каждое нажатие <F8> будет исполнять отдельный блок нашего алгоритма. И так, цель достигнута! Однако, напомним, что мы всего лишь реализовали эмуляцию на ПК, но можно заставить работать реальный микроконтроллер. Для этого нужен программатор, но так как их существует великое множество, то какой программатор выбрать и как им пользоваться в данной статье не рассматривается. При желании данная информация легко находится в Google. Остановимся только на процессе создания прошивки. Для этого (как мы уже говорили в начале статьи) нужно воспользоваться командой Чип > Компиляция в Hex, если в проекте все правильно, то в результате последней компиляции создается файл с именем, совпадающим с именем проекта, с расширением .hex. Этот файл и нужно будет «зашивать» в микроконтроллер.

Задание на лабораторную работу: Реализовать работу светофора, используя чип atmega 8.



Лабораторная работа № 2

Использование устройств с аналоговым входом



Смысл этой лабораторной работы в демонстрации использования аналогового входа в программе, созданной в Flowcode.

Цифровые входы проще в использовании, поскольку имеют ограниченный диапазон значений. Например, двухбитовый цифровой вход может принять только одно из четырёх возможных значений: 00, 01, 10 или 11.

Flowcode использует иконку для работы с цифровыми входами.

Аналоговый вход, с другой стороны, может иметь любое из бесконечного набора допустимых значений. В результате он труднее в поддержке в Flowcode.

аналоговый вход flowcode макрос

Для ввода данных от аналогового датчика используется компонентный макрос . Данные в этом случае хранятся в переменной. Компонентные макросы - это фрагменты кода, которые были написаны для поддержки компонентов, включённых в Flowcode 6. Они берут на себя все сложности использования этих компонентов. В этом упражнении зажигается свет лампы, когда сигнал от диска ADC возрастает.



Порядок работы программы

Программа будет:

? Читать значение, задаваемое входным устройством, диском ADC dial.

? Сравнивать его с набором значений и: если больше заданного значения, включать лампу;если меньше, тогда выключать лампу.

? Возвращаться к началу программы и повторять процесс.

Создание переменной input

? В разделе Edit основного меню щёлкните по Variables..., чтобы открыть диалоговое окно Variable Manager.

? Поместите курсор поверх названия Variables и щёлкните по стрелке вниз слева, которая появится.

? Выберите Add new и появится диалоговое окно Create a New Variable.

? Назовите новую переменную input.

? Оставьте тип переменной как Byte.

? Щёлкните по ОК.

? Диалоговое окно показано выше.

Создание программы

В группе Inputs найдите и поместите на системную панель компонент ADC dial.

- Щёлкните и перетащите бесконечный цикл между иконками BEGIN и END.

- Внутри цикла:

- Щёлкните и перетащите иконку компонентного макроса .

-Дважды щёлкните по ней, чтобы открыть диалоговое окно, в котором вы можете конфигурировать компонент.

Программа «знает», какой компонент вы добавили на системную панель или панель управления, модифицируя список доступных для компонента команд.

На закладке Components в списке появится ADC dial с раскрывающимся списком команд.

- Переместитесь по списку команд и щёлкните по GetByte.

Она прочитывает выход аналогового входного устройства, ADC dial в нашем случае, и сохраняет значение в байтовой переменной, названной input (её имя введите в окне Return Value).

- Переименуйте название в окне Display name как Read the input.

- Щёлкните по ОК.

- Диалоговое окно показано на рисунке выше.

? Следом перетащите иконку Decision и дважды щёлкните по ней, чтобы открыть диалоговое окно.

? Переименуйте его в Compare it!

? В условии запишите input>128.

128 - это совершенно произвольное число в этой программе. Байтовая переменная может хранить любое значение от 0 до 255, так что 128 ровно половина.

В этом случае программа решает, будет ли значение, хранящееся в переменной input, больше или меньше 128, и поступит по-разному, в зависимости от полученного результата.

? Щёлкните по ОК.

? Вновь, диалоговое окно показано выше.

? В ветвь Yes перетащите и вставьте иконку Output .

- Дважды щёлкните по ней, чтобы открыть диалоговое окно.

- Измените Display name на Switch on the lamp.

- В окно Variable or value введите «1».

- Сконфигурируйте оставшиеся разделы как PORT

A, Single Bit, 0.

- Щёлкните по ОК.

? В ветвь No перетащите и вставьте вторую иконку Output.

- Дважды щёлкните по ней, чтобы открыть диалоговое окно.

- Измените имя в Display name на Switch off the lamp.

- В окне Variable or value оставьте значение «0».

- Сконфигурируйте остальное так: PORT A, Single Bit, 0.

- Щёлкните по ОК.

- Вновь, диалоговое окно для иконки Output показано выше.

Программа теперь должна выглядеть так, как показано ниже.

Добавление светодиода

? Найдите Led, такой как LED 5mm Panel в группе Outputs инструментальной панели дополнительных компонентов.

- Поместите курсор на картинку слева от компонента помеченного как LED 5mm Panel и щёлкните по появившейся стрелке вниз.

- Щёлкните по Add to system panel, чтобы выбрать этот вариант.

- Выделите LED на системной панели и перетащите его в удобное место.

- Обратитесь к свойству Connection панели свойств для этого компонента, чтобы убедиться, что он подключён к Port A, бит 0 ($PORTA.0).

Добавление ADC dial

ADC dial представляет ряд входных устройств.

? Найдите ADC dial в группе Inputs инструментальной панели дополнительных компонентов.

- Поместите курсор на картинку слева и щёлкните по стрелке вниз, которая появилась.

- Щёлкните по Add to system panel.

- Выделите ADC dial на системной панели и перетащите в удобное место.

- Обратитесь к панели свойств, найдите свойство Connection. Сразу после него, свойство Connection показывает это, выход подключён к An 0 - первому биту микроконтроллера, способному работать с аналоговым вводом. Щелкните по An 0,чтобы открыть цоколёвку контроллера.

- Щёлкните по квадратику, представляющему вход AN1, чтобы изменить подключение к этому каналу.

Оставьте это, как показано ниже:

Системная панель должна выглядеть так, как показано в начале упражнения.

Окончательно тестирование

? Сохраните программу как Analogue.fcfx.

? Щёлкните по кнопке симуляции .

? Используйте мышку, чтобы повернуть указатель на ADC dial, и обратите внимание на то, что получится, когда вы пройдёте отметку половины шкалы.

Задание на лабораторную работу

Использовать АЦП совместно с LCD для создания автоматических станций, которые могут следить за температурой или влажностью почвы.



Лабораторная работа № 3

Использование компонентного макроса



Компонентные макросы - это фрагменты кода, которые были написаны для поддержки компонентов, включённых в Flowcode 6.

Они берут на себя все сложности при использовании компонентов.

Это упражнение использует их для управления довольно сложным, но очень часто используемым устройством, Liquid Crystal Display (LCD) - жидкокристаллическим дисплеем. В нашем случае дисплей используется для отображения времени таймера.

Первая часть программы использует Component Macros для создания ядра временной последовательности. Вторая часть осуществляет включение лампы на десять секунд, когда выключатель нажат.

Основная временная последовательность

В основе программы секция, которая задаёт установки LED для отображения времени.

Порядок выполнения программы для отображения времени будет:

? Инициализация LCD, используя команду Start макроса.

? Установка курсора в заданную позицию на LCD, используя Cursor.

? Отображение текста Elapsed time, используя PrintString макроса.

? Установка времени в ноль.

? Изменение позиции курсора, используя Cursor макроса.

? Отображение времени.

? Пауза в секунду.

? Увеличение времени.

? Отображение нового времени.

? Возвращение к началу цикла и повторение процесса после секундной задержки.

Создание программы

? Откройте Flowcode и создайте новый проект.

Создание основной последовательности

Добавление LCD

? Найдите LCD в группе Outputs панели дополнительных компонентов.

- Поместите курсор на картинку левее надписи LCD и щёлкните по стрелке вниз, которая появится.

- Щёлкните по Add to system panel.

- Увеличьте образ LCD, чтобы он стал удобен для чтения.

Инициализация LCD

? Щёлкните и перетащите бесконечный цикл между иконками BEGIN и END.

? Внутри цикла:

- Щёлкните и перетащите иконку компонентного макроса .

- Дважды щёлкните по ней, чтобы открыть диалоговое окно, так чтобы вы могли сконфигурировать иконку.

Программа знает, какой компонент вы добавили на системную панель или панель управления и соответственно модифицирует список доступных команд.

На закладке Components появится LCD с открывающимся списком команд.

- Переместитесь в нижнюю часть списка и щёлкните по команде Start.

- Переименуйте Display name в Start the LCD.

- Щёлкните по ОК.

- Диалоговое окно показано ниже.



Настройка дисплея

Первая задача - определить, где будет отображаться текст.

Это потребует другого компонентного макроса, названного Cursor. Этим определяется ячейка LCD, где начнётся отображение текста. LCD имеет сетку из 32 ячеек, организованных в две строки по 16.

Верхняя строка имеет значение y=0, а нижняя y=1. Шестнадцать горизонтальных ячеек имеют значения от x=0 до x=15.

? Щёлкните и перетащите вторую иконку Component macro, вставьте её под первой.

? Дважды щёлкните по ней, чтобы открыть диалоговое окно.

? Переместитесь к команде Cursor.

? Переименуйте Display name в Move the cursor.

? В разделе Parameters задайте значения x в 2, а y в 0.

? Щёлкните по ОК.

Следующий Component Macro задаёт выводимый текст, начинающийся с этого места.

? Щёлкните и перетащите третью иконку Component macro, вставьте её под предыдущей.

? Дважды щёлкните по ней, чтобы открыть диалоговое окно.

? Переименуйте Display name в Elapsed time.

? Переместитесь к команде PrintString и щёлкните по ней.

? В окне Expression введите "Elapsed time" (убедитесь, что кавычки на месте).

? Щёлкните по ОК.

? Диалоговое окно показано ниже.

Отображение истекшего времени

? В разделе Edit основного меню щёлкните по Variables..., чтобы открыть диалоговое окно Variable Manager.

? Поместите курсор поверх названия Variables слева и щёлкните по стрелке вниз, которая появится.

? Выберите Add new, и откроется диалоговое окно Create a New Variable.

? Назовите новую переменную time с начальным значением равным нулю.

? Оставьте тип переменной Byte.

? Щёлкните по ОК.

? Диалоговое окно показано ниже.

Следующий Component Macro перемещает курсор, чтобы показать истекшее время за названием Elapsed time. Значение y меняется на y=1, а значение x на x=8.

? Щёлкните и перетащите четвёртый Component Macro следом за третьим.

? Дважды щёлкните по нему, чтобы открыть диалоговое окно.

? Переместитесь к команде Cursor.

? Переименуйте Display name на Move the cursor.

? В разделе Parameters задайте значения x = 8, а y = 1.

? Щёлкните по ОК.

? Щёлкните и перетащите пятую иконку Component macro под четвёртую.

? Дважды щёлкните по ней, открывая диалоговое окно.

? Переместитесь к команде PrintNumber и щёлкните по ней.

? Переименуйте Display name в Display elapsed time.

? В окне Expression впечатайте имя переменной time.

? Щёлкните по ОК.

? Диалоговое окно пятого Component Macro показано ниже.

Последние штрихи

? Щёлкните и перетащите иконку Delay следом за пятым Component Macro.

? Дважды щёлкните по ней, чтобы открыть диалоговое окно.

? Переименуйте её в Wait one second.

? Сконфигурируйте её, чтобы получить задержку в одну секунду.

? Щёлкните по ОК.

? Щёлкните и перетащите иконку Calculation, вставьте за Delay.

? Дважды щёлкните по иконке, чтобы открыть диалоговое окно.

? Переименуйте её в Add one second.

? В разделе Calculations впишите time = time + 1.

? Щёлкните по ОК.

Эффект последнего вычисления в увеличении числа, которое хранится в переменной time, на единицу (это также называется инкрементированием переменной time).

Тестирование ядра

Диаграмма ниже показывает программу на этом этапе.

Сохраните программу как Timer и можете протестировать её.



Задание на лабораторную работу

Расширить программу

Полная программа создаётся для:

ожидания, пока выключатель будет кратковременно нажат;

включения лампы;

времени включения десять секунд;

выключения лампы.

Чтобы это сделать, порядок выполнения должен быть изменён следующим образом:

? Нажат ли выключатель?

? Если нет, вернуться назад и проверить выключатель вновь.

? Если был нажат:

- включить лампу;

- пройти через задержку в десять секунд;

- выключить лампу.

Размещено на Allbest.ru

...