AVRのソースを表示

[[カテゴリ:開発]]
[[en:AVR]]
[[Wikipedia:AVR_microcontrollers|AVR]] は Microchip Technology 社 (以前は Atmel 社でしたが買収されました)によって開発されているマイクロコントローラ (MCU) の一種です。 AVR は [[Arduino]] プロジェクトに代表される様に、とりわけホビーや教育用途で広まっています。このページでは、これらのMCUの8ビットシリーズを扱います。

== ツールチェイン ==

ツールチェインと GNU コンパイラのために {{Pkg|avr-gcc}} を[[インストール]]して下さい。

== プログラマー (書込器） ==
AVR チップへ作成したプログラムを書き込むためには、プログラマーと、それを行うソフトウェアが必要です。有名なプログラマーには [https://www.fischl.de/usbasp USBasp]や[https://www.microchip.com/DevelopmentTools/ProductDetails/PartNO/ATAVRISP2 AVRISP mkII]、[https://www.microchip.com/DevelopmentTools/ProductDetails/ATATMEL-ICE Atmel-ICE]、[https://www.microchip.com/DevelopmentTools/ProductDetails/PartNO/ATSTK500 STK500]があります。 LPT ポートで動く単純な DIY プログラマーである [https://www.olimex.com/Products/AVR/Programmers/AVR-PG2B AVR-PG2B] などもあります。 {{Pkg|avrdude}} は、これらも含めて多くのプログラマーをサポートします。

=== udev ルール ===

{{Pkg|avrdue}} を root 権限なしで動かすには次の様な [[Udev]] ルールを作ってください。この udev ルールによって、指定の USB デバイスを取り扱う権限を他のグループに移します ({{ic|uucp}} がこの手の処理によく使われます)。

{{hc|/etc/udev/rules.d/99-avrprogrammer.rules|2=
 # Set group for a programmer matching with vendor and product IDs
 SUBSYSTEM=="usb", ATTRS{idVendor}=="''your Vendor ID''", ATTRS{idProduct}=="''your Product ID''", GROUP="uucp", MODE="0666"
}}

イタリック表記の部分は、使っているプログラマーのベンダーとプロダクト ID ({{Pkg|usbutils}} パッケージにある {{ic|lsusb}} コマンドを使って特定できます) に置き換えて、また、{{ic|uucp}} グループはあなたの補助グループに置き換えてください。

== 使い方 ==

AVR チップのために C 言語のプログラムをコンパイルするには、 {{ic|avr-gcc}} が使えます。ここでは例として、  ATmega8A を 8 MHz で動かすことを考えます。目的の MCU (サポートされる MCU のリストは {{man|1=1|2=avr-gcc|3=mmcu=}} にあります) と動作周波数を指定する必要があります:

 $ avr-gcc -DF_CPU=8000000UL -mmcu=atmega8a -std=gnu99 main.c -o main.elf

avrdude は、直接 ELF ファイルを読む事ができますが、 次の様に Intel HEX 形式に変換することもできます:

 $ avr-objcopy -O ihex -j .text -j .data main.elf main.hex

書き込むファイルができたら、 書き込み先の flash ROM を指定して、 avrdude を実行します。ここでは AVRISP mkII を例に取って、安全のため書き込み周波数を 125 kHz に小さくして書き込みます:

 $ avrdude -p atmega8 -c avrispmkII -B 125kHz -U flash:w:main.hex

これで完了です。 他には、 avrdude は EEPROM や fuse への書き込みもサポートします。例えば、low fuse と high fuse それぞれに 0x9F と 0xD1 を書き込むには、次のようにします:

 $ avrdude -p atmega8 -c avrispmkII -B 125kHz -U lfuse:w:0x9F:m -U hfuse:w:0xD1:m

ISP プログラミングの時には、 MCU の動作周波数の 1/8 を越えないように気を付けてください。多くの新しいチップでは 1 MHz の設定で販売されているので、 125 kHz の書き込み速度にするのがよいでしょう。

== ヒントとテクニック ==

=== 最適化 ===

AVR は小さな flash ROM サイズと非力な CPU で構成されているので、 ROM サイズの縮小や性能の向上のために最適化も考慮すると良いでしょう。 GCC の最適化レベルの指定 {{ic|-Os}} や他の機能 {{ic|-funsigned-char -funsigned-bitfields -fpack-struct -fshort-enums}} を使う事がよく知られた方法です。必要のないライブラリへの参照を除くためやガベージコレクションを使うためには、 {{ic|-ffunction-sections -fdata-sections -Wl,--gc-sections}} があります。

=== Makefile のサンプル ===

大きなプロジェクトを管理することは面倒で、 Makefile による管理は非常に有効です。 [https://www.avrfreaks.net/sites/default/files/Makefile.txt AVRfreaks] を元にしたサンプルを、ここで紹介します。

 CC = avr-gcc
 OBJCOPY = avr-objcopy
 SIZE = avr-size
 NM = avr-nm
 AVRDUDE = avrdude
 REMOVE = rm -f
 
 MCU = atmega8a
 F_CPU = 8000000
 
 LFUSE = 0x9f
 HFUSE = 0xd1
 
 TARGET = firmware
 SRC = main.c lcd.c twi.c
 OBJ = $(SRC:.c=.o)
 LST = $(SRC:.c=.lst)
 
 FORMAT = ihex
 
 OPTLEVEL = s
 
 CDEFS = 
 
 CFLAGS = -DF_CPU=$(F_CPU)UL
 CFLAGS += $(CDEFS)
 CFLAGS += -O$(OPTLEVEL)
 CFLAGS += -mmcu=$(MCU)
 CFLAGS += -std=gnu99
 CFLAGS += -funsigned-char -funsigned-bitfields -fpack-struct -fshort-enums
 CFLAGS += -ffunction-sections -fdata-sections
 CFLAGS += -Wall -Wstrict-prototypes
 CFLAGS += -Wa,-adhlns=$(<:.c=.lst)
 
 LDFLAGS = -Wl,--gc-sections
 LDFLAGS += -Wl,--print-gc-sections
 
 AVRDUDE_MCU = atmega8
 AVRDUDE_PROGRAMMER = avrispmkII
 AVRDUDE_SPEED = -B 1MHz
 
 AVRDUDE_FLAGS = -p $(AVRDUDE_MCU)
 AVRDUDE_FLAGS += -c $(AVRDUDE_PROGRAMMER)
 AVRDUDE_FLAGS += $(AVRDUDE_SPEED)
 
 MSG_LINKING = Linking:
 MSG_COMPILING = Compiling:
 MSG_FLASH = Preparing HEX file:
 
 all: gccversion $(TARGET).elf $(TARGET).hex size
 
 .SECONDARY: $(TARGET).elf
 .PRECIOUS: $(OBJ)
 
 %.hex: %.elf
         @echo
         @echo $(MSG_FLASH) $@
         $(OBJCOPY) -O $(FORMAT) -j .text -j .data $< $@
 
 %.elf: $(OBJ)
         @echo
         @echo $(MSG_LINKING) $@
         $(CC) -mmcu=$(MCU) $(LDFLAGS) $^ --output $(@F)
 
 %.o : %.c
         @echo $(MSG_COMPILING) $<
         $(CC) $(CFLAGS) -c $< -o $(@F)
 
 gccversion:
         @$(CC) --version
 
 size: $(TARGET).elf
         @echo
         $(SIZE) -C --mcu=$(AVRDUDE_MCU) $(TARGET).elf
 
 analyze: $(TARGET).elf
         $(NM) -S --size-sort -t decimal $(TARGET).elf
 
 isp: $(TARGET).hex
         $(AVRDUDE) $(AVRDUDE_FLAGS) -U flash:w:$(TARGET).hex
 
 fuses:
         $(AVRDUDE) $(AVRDUDE_FLAGS) -U lfuse:w:$(LFUSE):m -U hfuse:w:$(HFUSE):m
 
 release: fuses isp
 
 clean:
         $(REMOVE) $(TARGET).hex $(TARGET).elf $(OBJ) $(LST) *~

=== 制御レジスタ値の計算 ===

プロジェクト開発速度の向上のために、 {{AUR|avrcalc}} ユーティリティが使えます。これはタイマーや周波数などの制御レジスタのパラメータの計算に役立ちます。

== 参照 ==
* [[Arduino]]
* https://www.microchip.com/design-centers/8-bit/avr-mcus

{{TranslationStatus|AVR|2024-08-17|790657}}