{"draftJsState":{"blocks":[{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[{"key":0,"length":17,"offset":17}],"inlineStyleRanges":[],"text":"Программирование микроконтроллеров (МК) на языке Си занимает промежуточное положение между высокоуровневым программированием (Python, Java) и чистым ассемблером. Си дает нам достаточно контроля над аппаратурой, чтобы писать эффективный код, но при этом избавляет от рутины работы с регистрами напрямую.","type":"unstyled","key":"55h7h"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"В этой статье мы создадим самую простую, но \"живую\" программу: заставим светодиод на ножке микроконтроллера мигать с частотой 1 Гц (раз в секунду).","type":"unstyled","key":"405kd"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":38,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"1. Самый простой пример исходного кода","type":"header-two","key":"5k81u"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[{"key":1,"length":7,"offset":87}],"inlineStyleRanges":[],"text":"Для примера возьмем популярный микроконтроллер ATmega8 (или ATmega328p, используемый в Arduino). Мы будем использовать порт ввода-вывода PB0 (физическая ножка 14 корпуса DIP).","type":"unstyled","key":"9i30d"},{"data":{"image":{"id":"69bdeebf4441903916c7fab6"}},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"","type":"atomic:image","key":"8h15l"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"","type":"unstyled","key":"73q49"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":24,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"2. Подробный разбор кода","type":"header-two","key":"cg09e"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Давайте разберем этот код построчно, чтобы понять, почему здесь нужны именно такие операторы.","type":"unstyled","key":"1eopo"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":26,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"Зачем нужен #define F_CPU?","type":"header-three","key":"a8las"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Это не команда для процессора, а директива для препроцессора. Функция _delay_ms() работает, выполняя пустые циклы. Чтобы рассчитать, сколько циклов нужно сделать для задержки в 1 миллисекунду, компилятор должен знать тактовую частоту ядра (F_CPU). Без этого определения задержки будут работать некорректно.","type":"unstyled","key":"e7kpo"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":23,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"Зачем нужен ?","type":"header-three","key":"e9i3b"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[{"key":2,"length":7,"offset":88}],"inlineStyleRanges":[],"text":"Этот заголовочный файл — \"переводчик\". В руководстве по микроконтроллеру написано, что регистр DDRB находится по адресу 0x17, а PORTB — по адресу 0x18. Запоминать эти адреса неудобно. подставляет вместо слов DDRB и PORTB их физические адреса, позволяя работать с ними как с переменными.","type":"unstyled","key":"3q6f0"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":31,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"Почему регистры DDR, PORT, PIN?","type":"header-three","key":"fe0di"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Работа с портами ввода-вывода в AVR организована через три регистра:","type":"unstyled","key":"bn6n2"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":30,"offset":0,"style":"BOLD"},{"length":27,"offset":32,"style":"ITALIC"}],"text":"DDRx (Data Direction Register): Регистр направления данных. Определяет, является ножка входом (0) или выходом (1).","type":"unordered-list-item","key":"8ldit"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":28,"offset":0,"style":"BOLD"},{"length":5,"offset":55,"style":"ITALIC"},{"length":4,"offset":149,"style":"ITALIC"}],"text":"PORTx (Port Output Register): Если ножка настроена как выход, запись 1 дает высокий уровень (+5V), запись 0 — низкий (GND). Если ножка настроена как вход, запись 1 включает внутреннюю подтяжку к плюсу (pull-up), а 0 — высокоимпедансное состояние.","type":"unordered-list-item","key":"2apd4"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":26,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"PINx (Port Input Register): Чтение этого регистра возвращает текущее состояние ножек (0 или 1).","type":"unordered-list-item","key":"1dsj3"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":46,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"Побитовые операции (Секретная магия Си для МК)","type":"header-three","key":"bo81p"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"В коде мы использовали конструкции |= и &= ~. Новички часто ошибочно пытаются писать DDRB = 1; или PORTB = 1;. Это привело бы к сбросу всех остальных битов порта в 0, нарушив работу других ножек (если они используются).","type":"unstyled","key":"1ss6a"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"DDRB |= (1 << PB0);","type":"unordered-list-item","key":"dgpqq"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"(1 << PB0) — сдвигаем единицу влево на номер бита. Если PB0 определен как 0, то получаем 0b00000001. Если бы мы работали с PB3, то получили бы 0b00001000.","type":"unordered-list-item","key":"67lan"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Оператор |= выполняет побитовое ИЛИ. Это значит: \"прочитай текущее значение DDRB, установи в 1 указанный бит, а остальные биты оставь без изменений\".","type":"unordered-list-item","key":"8pi58"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"PORTB &= ~(1 << PB0);","type":"unordered-list-item","key":"44pp3"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"~(1 << PB0) — инверсия маски. Если маска была 0b00000001, то после инверсии (~) получим 0b11111110.","type":"unordered-list-item","key":"6c7e7"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[{"key":3,"length":1,"offset":15}],"inlineStyleRanges":[],"text":"&= — побитовое И. Это операция сброса бита: \"установи указанный бит в 0, остальные не трогай\".","type":"unordered-list-item","key":"d6ik5"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":49,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"3. Ключевые особенности программирования МК на Си","type":"header-two","key":"82nqo"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"Когда новичок переходит с программирования на компьютере (ПК) на микроконтроллеры, его подстерегают несколько \"ловушек\". Вот о чем нужно знать обязательно.","type":"unstyled","key":"drpa7"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":27,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"1. Нет операционной системы","type":"header-three","key":"eoc1d"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[{"key":4,"length":7,"offset":330}],"inlineStyleRanges":[],"text":"На вашем ПК программа выполняется под управлением Windows или Linux. Если программа \"зависла\", ОС может её завершить. В микроконтроллере программа крутится в вечном цикле while(1). Если вы не напишете бесконечный цикл, программа дойдет до return 0; и... что будет? Микроконтроллер \"упадет\" в пустоту (или сбросится по сторожевому таймеру (watchdog), если он настроен). Поэтому главный цикл должен быть бесконечным.","type":"unstyled","key":"bve1j"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":40,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"2. Работа с регистрами вместо переменных","type":"header-three","key":"8je69"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":9,"offset":222,"style":"ITALIC"}],"text":"В обычном Си мы работаем с переменными типа int, float. В МК мы постоянно работаем с регистрами — это ячейки памяти, которые физически связаны с ножками микросхемы. Изменение значения в регистре меняет напряжение на ножке мгновенно (за наносекунды).","type":"unstyled","key":"4ufol"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":29,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"3. Типы данных имеют значение","type":"header-three","key":"6uame"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"На AVR используется 8-битное ядро. Использование long int (4 байта) или float (4 байта) приводит к генерации компилятором большого количества кода (иногда 50-100 байт на одну операцию) и занимает много времени. Для счетчиков и флагов старайтесь использовать uint8_t (беззнаковый 8-битный) из библиотеки , если только это не критично.","type":"unstyled","key":"52jee"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":48,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"4. Оптимизация компилятора может \"убить\" ваш код","type":"header-three","key":"5qnb8"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[{"key":5,"length":20,"offset":424}],"inlineStyleRanges":[],"text":"По умолчанию компилятор GCC (avr-gcc) очень умный. Если он видит пустой цикл for(i=0; i<1000; i++);, он может просто выкинуть его из кода, потому что \"этот код не делает ничего полезного\". Поэтому для задержек используют либо _delay_ms() (она объявлена как \"неудаляемая\"), либо специальные атрибуты (volatile) для переменных, которые могут измениться вне потока выполнения кода (например, в прерываниях). Можно также делать задержки без таймера, если они не очень большие.","type":"unstyled","key":"ci1nh"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":8,"offset":0,"style":"ITALIC"}],"text":"Правило: Если переменная изменяется внутри прерывания и проверяется в основном цикле, она должна быть объявлена как volatile.","type":"unstyled","key":"3pk7v"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[],"text":"volatile uint8_t flag_interrupt = 0;","type":"blockquote","key":"20gkp"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[],"inlineStyleRanges":[{"length":40,"offset":0,"style":"BOLD"}],"text":"5. Прерывания вместо бесконечных опросов","type":"header-three","key":"77fuk"},{"data":{},"depth":0,"entityRanges":[{"key":6,"length":10,"offset":250}],"inlineStyleRanges":[],"text":"Новички часто пишут: while (PINB & (1<