Учимся программировать микроконтроллеры (Дмитрий Забарило)

Сейчас многие увлекаются созданием 'умного дома', автоматизацией теплиц и так далее.
Это явно хобби, поэтому этот курс я и помещаю в раздел Хобби.
Сегодня практически все электронные устройства содержат микроконтроллеры или микропроцессоры: начиная от простейшей музыкальной открытки и до сложнейших космических кораблей, не говоря уже об охвативших весь мир гаджетах. Поэтому современный радиолюбитель или электронщик очень отличается от тех, которые были 30 лет назад. Сейчас умение программировать микроконтроллеры – это необходимый навык любого, даже начинающего электронщика.
Программист микроконтроллеров – это не только современная специальность, но и специальность будущего, поскольку в скором времени все системы и устройства будут роботизированы, поэтому резко возрастет спрос на робототехников. А толковый робототехник должен хорошо знать не только механику, но, в первую очередь, и программирование микроконтроллеров.
Для кого предназначен курс
Данный курс рассчитан главным образом для начинающих, но также будет полезен тем, кто уже имеет некоторый опыт программирования микроконтроллеров, а также студентам соответствующих специальностей.
Отличительной особенностью данного онлайн курса является простота и доступность изложения материала. Поэтому курс пригоден даже для тех, кто не обладает глубокими знаниями в области программирования и электроники.
Какой тип микроконтроллеров будем изучать
Выбирать в качестве обучения тип микроконтроллера следует с учетом спроса рынка. Если посмотреть вакансии, связанные с программированием микроконтроллеров, то можно обнаружить, что более чем в 90 % вакансий требуются программисты микроконтроллеров линеек AVR и STM. Микроконтроллеры STM являются довольно мощным «оружием», но сложны для понимания начинающим программистам, кроме того STM не выпускаются в DIP корпусах, что создает некоторое неудобство на начальных этапах изучения, — их без специальных переходников не установить на макетной плате.
По этим причинам мы будем изучать микроконтроллеры серии AVR, что позволит более глубоко понять структуру и механизм программирования микроконтроллеров. Кроме того, освоим МК AVR, Вам будет очень просто самостоятельно освоить ARDUINO. Более того, после изучения МК AVR ARDUINO покажется не такой уже интересной «штукой» и возникнет желание перейти к освоению МК STM.
Для обучающих целей за базовый МК мы примем ATmega8, но также будем тренироваться писать коды для МК других типов: ATmega48, ATmega16, ATmega8535, ATmega328, ATtiny2313, ATtiny13 и др.
В общем, после изучения курса вы сможете написать программу для любого МК серии AVR, так как мы будем подробно изучать даташиты МК разных типов.
На каком язык программирования будем писать программы
В основном микроконтроллеры программируют на таких языках: C, С++, Python, а также на Ассемблере. Знать ассемблер – это хорошо, но опыт показывает, что программирование микроконтроллеров для начинающих выглядит гораздо интересней и увлекательней на языке C. Поэтому в данном курсе особое внимание уделяется языку C, причем С излагается с учетом того, что у слушателей ранее не было никакого опыта программирования вовсе, то есть мы будем изучать C от самых базовых понятий до вполне приличного уровня.

Спойлер: Программа онлайн курса
Программа курса предполагает изучения всех пунктов, приведенных ниже. Основной упор сделан на практическую сторону, поэтому будем решать практические задачи, применяемые в реальных устройствах.
По мере прохождения курса программа будет корректироваться с учетом пожеланий слушателей. Например, если кому-то из слушателей нужно будет решить конкретную практическую задачу по пройденному материалу, и всем остальным слушателем это будет интересно, то мы займемся решением данной задачи – разработаем и запрограммируем реальное полезное электронное устройство.
Программа курса включает следующие основные пункты:

• Общие понятия об МК и перспективы развития. Среда разработки и эмуляция работы микроконтроллера.
• Порты ввода-вывода микроконтроллеров. Настройка портов на вход и выход.
• Библиотека задержек. Формирование временных интервалов. Оператор if.
• Подключение кнопки. Дребезг контактов и борьба с ним. Оператор while.
• Логические и побитовые операции.
• Таймер-счетчики микроконтроллера. Настройка таймер-счетчиков. Переполнение и сравнение значений таймер-счетчиков. Таймер-счетчик в режиме захвата. (Формирование звука, изменение яркости света).
• Внешние прерывания микроконтроллеров. Прерывания от таймер-счетчиков.
• Общие сведения о семисегментных индикаторах. Подключение семисегментных индикаторов к микроконтроллерам. Семисегмментные индикаторы с общим анодом и общим катодом.
• Принцип работы динамической индикации. Подключение многоразрядной динамической индикации к микроконтроллерам. Массивы.
• Оператор switch case. Подключение динамической индикации к произвольным выводам микроконтроллера.
• Таймер и секундомер с применением динамической индикации.
• Широтно-импульсная модуляция микроконтроллеров AVR. Регулировка мощности с помощью ШИМ. Регулировка яркости освещения с помощью ШИМ. Формирование звука с помощью ШИМ микроконтроллера.
• Принцип работы и настройка аналогово-цифрового преобразователя МК.
• Цифровой вольтметр на МК.
• Создаем цифровой амперметр и вольтметр-амперметр на МК. Ваттметр на микроконтроллере.
• Подключение датчиков с аналоговым выходом к МК. (Датчик температуры, уровня воды, ультразвуковой датчик расстояния и т.п.).
• Принцип работы и настройки аналогового компаратора.
• Энергонезависимая память микроконтроллера. Настройка EEPROM МК. Счет, запоминание и отображение количества событий.
• Принцип работы и настройки интерфейса I2C (TWI) МК AVR. Подключение внешней EEPROM к микроконтроллеру по каналу I2C.
• Подключение датчика температуры и углубленная работа с даташитами устройств с интерфейсом I2C. Настройка, отладка и выявление ошибок при передаче данных по I2C. Подключение датчиков температуры и датчиков влажности.
• Подключение жидкокристаллических дисплеев к микроконтроллерам.
• Принцип работы и настройки интерфейса UART микроконтроллера AVR.
• Применение потоков данных при управление микроконтроллером по команде, поступающей из компьютера посредством интерфейса UART.
• Подключение различных датчиков к микроконтроллеру по интерфейсу UART.
• Интерфейс SPI. Принцип работы и настройки.
• Подключение датчиков по интерфейсу SPI.