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初识AVR-Ada
1. 缘由
Ada语言，最初是从上学时一本计算机书里知道的，据说是 DoD 的专用语言，用在紧要场合。之所以把这种编程语言命名为 Ada 是为了纪念第一个给Babbage差分机写程序的程序员 Augusta Ada Byron(1815--1852)。我住处附件有条小街，街上有个店，招牌上就写着三个大字 Ada，每次路过这三个字都让我想起 Babbage 的机器和 Ada，我也没有注意那个店是干嘛的，不过至少有一点我可以肯定：一定不会是搞 Ada 程序的 :-)
我一直对 Babbage 的机器很感兴趣，他那台复杂的机械计算机可以说是一件杰出的艺术品，当然，了解计算机历史的人可能知道法国人 Joseph Marie Jacquard 和他的可编程自动织布机。
因为根本用不上，从来没有去解一下这门语言的细节。近两年断断续续学了一些AVR单片机知识，主要是用C语言开发。昨天晚上不知道是什么原因，突然想到了 AVR-Ada。（不会是那个小店的招牌吧，哈哈）。
到目前为止，可以用很多种语言来开发 AVR 软件，当我得知 AVR 可以用 Ada 来编程时，还吃了一惊。 2006年8月31日在 ouravr 发了一个贴，感兴趣的人不多，Ada 这种语言比较冷门。
对这个好玩的东西当然不能放过，于是决定要弄一下，了解一些 Ada 的语法，看用它怎样给 AVR 开发程序。好的，先从一个简单的例子开始吧：闪烁一个 LED 。
2. 电路
电路很简单：LED接在 OC1A 上，通过一个330 Ohm 的限流电阻接地。
3. 程序
这是编译器附带的例程，我把它取出来作为一个独立的项目，原例子用的是AT90S8515，我把 MCU 改成了常用的 ATmega16，在编译的过程中发现一个错误：没有定义CTC1，因为在新器件中寄存器的名字已经改了。
我查看了一下 mega16 的 datasheet，仅把下面这一句：
-- use CLK/64 prescale value, clear timer/counter on compareA match
Set (TCCR1B, TMC16_CK64 or CTC1);
修改为：
-- use CLK/64 prescale value, clear timer/counter on compareA match
Set (TCCR1B, TMC16_CK64 or WGM12);
下面是修改过的代码：
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-- The AVR-Ada Library is free software; you can redistribute it and/or --
-- modify it under terms of the GNU General Public License as published --
-- by the Free Software Foundation; either version 2, or (at your --
-- option) any later version. The AVR-Ada Library is distributed in the --
-- hope that it will be useful, but WITHOUT ANY WARRANTY; without even --
-- the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR --
-- PURPOSE. See the GNU General Public License for more details. --
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-- Title: Timer/Counter Output Compare Mode: Pin PD5 (OC1A) toggles
-- with 1Hz
-- Author: Peter Fleury <pfleury@gmx.ch> http://jump.to/fleury
-- Date: December 2002
-- Software: AVR-GCC 3.3
-- Hardware: AT90S8515 at 4 Mhz, STK200 compatible starter kit
-- Description:
-- Timer1 support the possibility to react on timer interrupt events
-- on a purely hardware basis without the need to execute
-- code. Related output pins can be configured to be set, cleared or
-- toggled automatically on a compare match.
-- This examples shows how to toggle an output pin and flashing a
-- LED with 1 Hz. After initialization, the LED flashes on both OC1A
-- and OC1B output pin without code execution.
-- A LED with a series resistor should be connected from OC1A/OC1B
-- pin to GND.
-- See also Atmel AVR Application Note AVR130
with Interfaces; use Interfaces;
with AVR.IO; use AVR.IO;
with AVR.MCU; use AVR.MCU;
procedure Flash_Led is
-- output compareA pin on ATmega16
OC1A : constant AVR.Bit_Number := PORTD5_Bit;
-- Timer1 Preset for 1Hz clock
TIMER_1_CNT : constant Unsigned_16 := 16#F424#;
-- 16 bit Timer Counter Prescaler Values
TMC16_CK64 : constant Unsigned_8 := CS10 + CS11;
begin
--
-- Initialisation
--
-- set OC1A pin as output, required for output toggling
-- 将 OC1A 设为输出, 触发 LED
Set_Bit (DDRD, OC1A, True);
-- enable toggle OC1A and OC1B output on compare match
-- 比较匹配使能
Set (TCCR1A, COM1A0 or COM1B0);
-- use CLK/64 prescale value, clear timer/counter on compareA match
-- Timer1 64 分频, 匹配时清零计数器
Set (TCCR1B, TMC16_CK64 or WGM12);
-- preset timer1 high/low byte
-- 向计数器预置计数值
Set16 (OCR1A, TIMER_1_CNT);
Set16 (OCR1B, TIMER_1_CNT);
--
-- Initialisation done, LED will now flash without executing any code !
--
loop -- loop forever
null;
end loop;
end Flash_Led;
4. 工程文件和Makefile
到目前为止，我还没有仔细研究过 GCC 的 Makefile，所以我准备找一个现有的 Makefile 来修改，在ada-examples 目录中正好有一个 ds1820 的例子，我把它复制到我的项目文件夹中，并作了相应的修改，无外乎就是修改 mcu 的型号、要编译器的目标文件、avrdude 所用的编程器以及编程器所用端口。
OK，我自以为万事具备只欠东风了，在命令行执行 make all 命令，没想到根本行不通，出现一些错误提示，于是我又观察了一下 ds1820 的例子。原来在目录中还有一个扩展名为 gpr 的 GNAT project file 文件，这是一个工程文件，在其中定义了这个工程，因为是用英语描述，也能看懂个大概，于是我也复制了一个到我的项目文件夹中，把名字作了改成 flash_led.gpr 并进行了相应的修改，如下：
---------------------------------------------------------------------------
-- The AVR-Ada Library is free software; you can redistribute it and/or --
-- modify it under terms of the GNU General Public License as published --
-- by the Free Software Foundation; either version 2, or (at your --
-- option) any later version. The AVR-Ada Library is distributed in the --
-- hope that it will be useful, but WITHOUT ANY WARRANTY; without even --
-- the implied warranty of MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR --
-- PURPOSE. See the GNU General Public License for more details. --
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with "avr.gpr";
project flash_led is
for Main use ("flash_led");
for Languages use ("Ada");
for Object_Dir use "obj";
for Exec_Dir use ".";
package Builder is
for Default_Switches ("Ada") use AVR.Builder'Default_Switches ("Ada");
for Global_Configuration_Pragmas use
AVR.Builder'Global_Configuration_Pragmas;
for Executable_Suffix use ".elf";
end Builder;
package Compiler is
for Default_Switches ("Ada") use AVR.Compiler'Default_Switches ("Ada");
end Compiler;
package Binder is
for Default_Switches ("Ada") use AVR.Binder'Default_Switches ("Ada");
end Binder;
package Linker is
for Default_Switches ("Ada") use AVR.Linker'Default_Switches ("Ada");
end Linker;
for Source_Dirs use (".");
end flash_led;
5. 实验结果
最后，我在命令行执行 make all，编译通过！在面包板上搭好电路，将生成的hex文件写入mcu，LED闪烁起来啦！电路上用的是 8MHz 晶振，对照时钟观察了一下，LED 以 1Hz 的频率闪烁。
我们来作一个计算，下面是 ATmega16 数据手册上的公式：
f_OCnA：生成波形的频率；
f_clk_I/O： MCU时钟频率；
N：计时器分频系数；
OCRnA：输出比较寄存器中存的值，在此例中，Timer1 的计数值会不停地和它比较，一旦匹配则清除 Timer1 计数值。
F424 转换成十进制是 62500，Timer1 64分频，代入具体的数字，作一个计算：
F = 8000000/[2x64x(1+62500)] = 0.9999... （结果表明，生成方波的频率是 1Hz）
啊哈，真是好玩极了！发觉 Ada 的语法和 Pascal 很相似，Lisp 语言也是一种很优美、古怪的语言，要是可以用 LISP 给 AVR 编程，我也要下功夫学一学 Lisp。
嗯，我写文章总是这里扯到那里，或许这就是我的风格吧。
6. 下载
有四个文件，分别是：
1) 源程序 flash_led.adb
2) 工程文件 flash_led.gpr
3) Makefile
4) Eagle原理图 ada_flash_led.sch
点击此处下载ourdev_182722.rar(文件大小:23K)
7. 相关资料
1. AVR-Ada 官方网站：http://avr-ada.sourceforge.net/
2. Snapshot 版本下载地址：https://sourceforge.net/project/showfiles.php?group_id=74228
3. Ada 程序设计语言：http://all.163.com/it/school/apl/
4. 中文Ada语言FAQ站点：http://adaicq.gro.clinux.org/
5.《贝比奇奇特的一生》见《现代世界中的数学》第83页，上海教育出版社
6. 另一篇关于 Babbage 的文章：http://libai.math.ncu.edu.tw/bcc16/pool/3.01.shtml
7. An Illustrated History of Computers: http://www.computersciencelab.com/ComputerHistory/HistoryPt2.htm
Atommann 创建日期：2007-11-22 最后编辑：2007-11-25
原文地址：http://atommann.googlepages.com/avr_ada |
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发表于 2007-11-25 17:35:11
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