زبان اسمبلی با استفاده از میکروکنترلر ATMEL AVR

آنچه یاد خواهید گرفت:

• تعریف زبان اسمبلی و نقش آن در برنامه‌نویسی میکروکنترلرها
• توضیح عملکرد میکروکنترلر ATMEL AVR
• نوشتن کد زبان اسمبلی با استفاده از میکروکنترلر ATMEL AVR
• کسب مهارت برای تبدیل شدن به یک مهندس نرم‌افزار تعبیه‌شده با تخصص در میکروکنترلرها

پیش‌نیازهای دوره

• اشتیاق و اراده برای اینکه اثر خود را در جهان بگذارید!

توضیحات دوره

به دوره‌ی زبان اسمبلی با استفاده از میکروکنترلر ATMEL AVR از طرف Uplatz خوش آمدید.

مجموعه دستورالعمل‌های Atmel AVR در اصل همان زبان ماشین برای Atmel AVR است؛ یک میکروکنترلر 8 بیتی RISC تک‌تراشه با معماری هارواردِ اصلاح‌شده که توسط Atmel در سال 1996 توسعه یافت. AVR از نخستین خانواده‌های میکروکنترلر بود که برای ذخیره‌سازی برنامه از حافظه فلش روی تراشه استفاده کرد. AVRها در صنعت الکترونیک و مهندسی تعبیه‌شده بسیار محبوب هستند. تعداد دستگاه‌های مورد استفاده شاید به اندازه ARMها یا 8051ها نباشد، چون این معماری فقط به AVRها محدود است. اگر به سراغ 8051 یا ARM بروید، در بیشتر موارد حتی می‌توانید سازنده تراشه را تغییر دهید و بخش زیادی از کدی را که قبلاً توسعه داده‌اید دوباره استفاده کنید.

میکروکنترلر AVR Enhanced RISC از حالت‌های آدرس‌دهی قدرتمند و کارآمد برای دسترسی به حافظه برنامه (Flash) و حافظه داده (SRAM، فایل رجیستر، حافظه I/O و حافظه I/O توسعه‌یافته) پشتیبانی می‌کند.

میکروکنترلرها چیزی جز تراشه‌ها (IC) نیستند که همه‌جا دیده می‌شوند؛ برای مثال در مایکروویوها، لوازم خانگی جدید، خودروها، تلویزیون‌ها و غیره. این میکروکنترلرها الکترونیک و محیط اطراف را کنترل و حس می‌کنند. برای نمونه، میکروکنترلرها می‌توانند به نمایشگر، موتور، LEDها و غیره خروجی بدهند و در عین حال محیط را نیز حس کنند؛ مانند تشخیص شیب با استفاده از شتاب‌سنج، نور، سرعت زاویه‌ای با استفاده از ژیروسکوپ MEMS (سیستم میکروالکترومکانیکی)، صدا، انکودرها برای حرکت، دما، و ورودی دکمه یا صفحه‌کلید.

به‌طور خاص، میکروکنترلر AVR Atmega32 یک کامپیوتر روی یک تراشه در نظر گرفته می‌شود. این میکروکنترلر می‌تواند مجموعه‌ای از دستورالعمل‌ها را در قالب یک برنامه اجرا کند. یکی از نمونه‌های استفاده از تبدیل آنالوگ به دیجیتال، حس کردن دما است. قطعه‌ای که دما را به سطحی از ولتاژ تبدیل می‌کند، یعنی ترمیستور، به یکی از پایه‌های Port A متصل می‌شود و میکروکنترلر این ولتاژ را به عددی بین 0 تا 255 تبدیل می‌کند. برنامه‌ای که نوشته و در میکروکنترلر ذخیره شده است می‌تواند از این دما استفاده کند و به شکل مشخصی واکنش نشان دهد. اگر یک ترمیستور را کنار یک قابلمه در حال جوش قرار دهید، میکروکنترلر می‌تواند واکنش نشان دهد و خروجی‌ای به پایه‌ای دیگر بدهد که بوق بزند یا چراغی را چشمک‌زن کند.

از دیگر ویژگی‌های این و سایر میکروکنترلرها، علاوه بر خود برنامه‌نویسی، فضای برنامه است (جایی که برنامه در تراشه ذخیره می‌شود)، حافظه یا فضای مربوط به داده و متغیرهایی که برنامه استفاده می‌کند، و در نهایت، یک ساعت داخلی در تراشه وجود دارد که شمارش انجام می‌دهد. این شمارش می‌تواند با سرعت‌های مختلفی انجام شود که به سرعت تراشه و ضریب انتخاب‌شده برای آن سرعت بستگی دارد. این موضوع دارد پیچیده می‌شود، پس بهتر است کمی به عقب برگردم. این شمارش می‌تواند بر حسب ثانیه، میلی‌ثانیه، میکروثانیه یا هر واحد دیگری باشد که برای برنامه و کاربرد انتخاب‌شده تعیین می‌شود.

زبان اسمبلی نوعی زبان برنامه‌نویسی سطح پایین است که برای ارتباط مستقیم با سخت‌افزار رایانه طراحی شده است. برخلاف زبان ماشین که از کاراکترهای باینری و هگزادسیمال تشکیل می‌شود، زبان‌های اسمبلی طوری طراحی شده‌اند که برای انسان قابل‌خواندن باشند. زبان اسمبلی یک زبان برنامه‌نویسی سطح پایین است. این زبان به ترجمه‌ی زبان برنامه‌نویسی به کد ماشین کمک می‌کند. اسمبلر برنامه‌ای است که کد اسمبلی را به کد ماشین تبدیل می‌کند تا بتوان آن را روی رایانه اجرا کرد. زبان اسمبلی برای رمزگشایی دستورالعمل‌ها و انتقال آن‌ها به زبان ماشین برای پردازش استفاده می‌شود. این زبان تا حد زیادی به معماری سیستم وابسته است؛ چه معماری سیستم‌عامل باشد و چه معماری رایانه.

زبان‌های برنامه‌نویسی سطح پایین مانند زبان اسمبلی، پلی ضروری میان سخت‌افزار زیربنایی یک رایانه و زبان‌های برنامه‌نویسی سطح بالاتر - مانند Python یا JavaScript - هستند که نرم‌افزارهای امروزی با آن‌ها نوشته می‌شوند.

میکروکنترلر AVR برای چه استفاده می‌شود؟

این تراشه شامل واحد پردازش مرکزی (CPU)، حافظه فقط‌خواندنی (ROM)، حافظه دسترسی تصادفی (RAM)، واحد ورودی/خروجی، کنترل‌کننده وقفه و غیره است. بنابراین، میکروکنترلر برای پردازش سریع سیگنال درون یک سیستم تعبیه‌شده استفاده می‌شود.

ویژگی‌های کلیدی شامل موارد زیر است:

• هزینه
• سرعت
• تجهیزات جانبی

دستورالعمل‌های نمونیک پردازنده یا داده‌، همراه با سایر گزاره‌ها یا دستورالعمل‌ها، زبان اسمبلی را تشکیل می‌دهند. این زبان با کامپایل کردن کد منبع زبان‌های سطح بالا مانند C و ++C ایجاد می‌شود. زبان اسمبلی به بهینه‌سازی دقیق برنامه کمک می‌کند. این زبان به برنامه‌نویسان کمک می‌کند کدی قابل‌خواندن برای انسان تولید کنند که تقریباً مشابه کد ماشین است. زبان اسمبلی یک زبان برنامه‌نویسی سطح پایین است. این زبان به ترجمه‌ی زبان برنامه‌نویسی به کد ماشین کمک می‌کند. اسمبلر برنامه‌ای است که کد اسمبلی را به کد ماشین تبدیل می‌کند تا بتوان آن را روی رایانه اجرا کرد. زبان اسمبلی برای رمزگشایی دستورالعمل‌ها و انتقال آن‌ها به زبان ماشین برای پردازش استفاده می‌شود. این زبان تا حد زیادی به معماری سیستم وابسته است؛ چه معماری سیستم‌عامل باشد و چه معماری رایانه

این دوره‌ی زبان اسمبلی با استفاده از میکروکنترلر Atmel AVR با آزمایش روی میکروکنترلر ATMEL AVR و با استفاده از همه‌ی ابزارهای شبیه‌سازی آغاز می‌شود. هر کسی که درک پایه‌ای از الکترونیک داشته باشد می‌تواند در این دوره شرکت کند و یادگیری زبان اسمبلی با استفاده از میکروکنترلر ATMEL AVR را آغاز کند. از آنجا که همه‌ی فعالیت‌ها در نرم‌افزار شبیه‌سازی انجام می‌شوند، نیازی به خرید تجهیزات اضافی نیست و محتوای دوره می‌تواند به شما کمک کند مفاهیم اصلی به‌کارگیری کد زبان اسمبلی روی میکروکنترلر Atmel AVR را درک کنید. تا پایان دوره، درک کاملی از بورد توسعه‌ی میکروکنترلر ATMEL AVR و نحوه‌ی استفاده از زبان اسمبلی روی آن خواهید داشت. همچنین با استفاده از میکروکنترلر ATMEL AVR تمرین خواهید کرد تا درکی اساسی از سیستم‌های الکترونیکی درگیر در این راه‌اندازی به دست آورید.

این دوره برای چه کسانی مناسب است؟

• مهندسان سخت‌افزار/تعبیه‌شده
• افراد تازه‌کار و مبتدیان علاقه‌مند به مهندسی تعبیه‌شده/الکترونیک/سخت‌افزار/فریم‌ور
• مهندسان میکروکنترلر و میکروپروسسور
• مهندسان الکترونیک قدرت
• مشاوران الکترونیک - تعبیه‌شده و فریم‌ور
• مهندسان فریم‌ور
• هر کسی که به دنبال مسیر شغلی در مهندسی تعبیه‌شده است
• مهندسان اعتبارسنجی IC دیجیتال
• مهندسان نرم‌افزار تعبیه‌شده
• توسعه‌دهندگان فریم‌ور
• مهندسان نرم‌افزار (دستگاه‌های سیستم‌های تعبیه‌شده و میکروکنترلرها)