深入了解GR-SAKURA開發板,動手開始做!

動手開始做: 2/4

歡迎來到挑戰自行建構心跳扇的第二課,今天我們準備建立一個GR-SAKURA電路板的程式。今天的課程很簡單-輕鬆又有趣。

Heartbeat Fan parts of a function

心跳扇的功能部分

GR-SAKURA具備我們需要的所有功能。讓我們來看看...

如上一節所述,我們能利用GR-SAKURA電路板控制扇子。

GR-SAKURA配備內建的高性能RX63N微控制器。此多功能的瑞薩微控制器結合CPU、程式記憶、資料記憶及控制扇子所需的所有周邊功能,包含兩個ADC(類比/數位轉換器)、乙太網路(Ethernet)、USB介面及一個計時器…等。

由於RX63N包含極多的周邊單元,然而GR-SAKURA電路板不太需要額外的功能及元件,因此只有少數用於選配電路板的接腳。其亦含有相對少量的連接器、幾個LED及開關,都直接焊接在電路板上。(參見圖1)電路板分為兩種:標準版(GR-SAKURA)以及全功能版(GR-SAKURA-FULL)。在本課程中,我們將使用全功能版。

GR-SAKURA與世界各地普遍使用的Arduino原型開發平台相容。

圖1:GR-Sakura佈局></p>
<p class=圖1:GR-Sakura佈局

※想進一步了解RX63N微控制器,請參考以下内容:

RX600族:RX63N、RX631系列概要

簡單的雲端程式設計

在本專案中,我們要將硬體和軟體相結合。先從編寫軟體的準備工作開始。大家都知道編寫程式很困難,但在這裡完全不用擔心。編寫GR-SAKURA的程式很容易,而且不需要任何專業知識。而且由於瑞薩已經為您建立了一個雲端環境,所以能直接從網頁瀏覽器上編寫程式。

在實際動手前,我們先大致說一下程式設計。我們要做的是建立一個由指令組成的程式,能告訴微控制器的CPU該做什麼。

CPU只能瞭解並執行一組有限的指令,所有指令都是二進位數字形式。這些指令統稱為機器語言。因為人類程式設計師難以處理這些數字,因此我們使用人類易懂的同等表示方式,稱為組合語言。組合語言使用有意義的用字及語法取代二進位數字。組合語言和機器語言之間為一對一的對應關係,最終必須轉換(「組合」)成CPU能看懂的機器程式碼。

但另一個複雜之處在於每種CPU型號都有各自的機器語言,也就是各自的組合語言。因此若是以組合語言編寫,每次換CPU時就必須重寫一次程式碼。解決這個問題的辦法就是使用能搭配所有CPU的更高階語言,而且這對我們人類而說更容易瞭解。這種語言有很多,其中最有名的一種是C語言。在這個計畫中,我們將使用C++,以C為主但還包含許多強化功能。(C基本上為C++的子集,而且兩種語言使用非常類似的語法。)

圖2:機器語言、組合語言及C語言></p>
<p class=圖2:機器語言、組合語言及C語言

以C或C++等高階語言編寫的程式碼稱為原始碼,而以此方式編碼的程式有時稱為原始程式。在程式可以執行前,必須將其轉換(「編譯」)為CPU瞭解的二進位碼。由另一個稱為編譯器的程式進行此等轉換,編譯後的程式稱為目的程式,而其二進位碼稱為目的碼。幸好我們已可透過雲端存取GR-SAKURA的編譯器,故能直接在網頁瀏覽器上編譯程式。因此如您接下來所見,整個過程將變得非常容易。

現在我們可以連接並啟動GR-SAKURA電路板

1. 首先,將電路板接到電腦上。

(1)
          將SW3(圖1-(8))推到RUN位置。
(2)
用USB線連接GR-SAKURA與電腦。(圖1-(2)。
(3)
LED 1(圖1-(4))會持續閃爍,表示電路板已與電腦連接。
(4)
按下SW1(紅色開關:參見圖1-(7))重設電路板,使電腦將電路板視為裝置。

2. 接下來,準備好雲端網頁編譯器

(5)
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(6)
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(7)
若您已註冊過My Renesas,輸入您的登入名稱及密碼。若您尚未註冊,點擊「New user?Click here to register now”」,開始註冊。輸入您的登入名稱及密碼。
(8)
顯示Create Project對話框(圖3)。此新專案將包含編寫心跳扇程式所需的全部資訊。在上方欄位中,選擇GR-SAKURA_Sketch_V1.08.zip範本,並在New Project Name文字框內輸入專案名稱「Heartbeat Fan」。接著點擊Create鈕。
(9)
出現網頁編譯器主畫面,左上角顯示專案名稱「Heartbeat Fan」(圖4)。這是您的個人雲端空間,別人無法存取。
(10)
可發現在畫面左上區域(標題列下方)出現一個檔名列表,其中一個名為gr_sketch.cpp的檔案內含範本程式。如欲編寫實際程式,應開啟此檔案並視需要修改程式碼。

圖3:「Create Project」畫面

圖3:「Create Project」畫面

Web Compiler(Initial Screen)

圖4:網頁編譯器(初始畫面)

※也可參考下列網頁中的詳細說明:

開始使用GR-SAKURA的指南

SAKURA簡易參考手册

軟體函式庫讓一切變得更簡單!

我們可以開始建構了!

在上一課中,我們說過心跳扇的操作需要PWM控制並處理輸入的類比訊號。如果我們必須從頭編寫整個過程,這將會是一項很麻煩的工作。

但這邊完全不用擔心。GR-SAKURA的網頁編譯器具有一個子程式函式庫,可執行許多我們需要完成的標準處理程序。只要在編譯最終目標代碼時進行連結,即可將這些子程式納入您自己的程式中。我們將於本系列的第四課詳細說明此部分。

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本節到此為止。隨著本系列的進展,我們希望您能發現GR-SAKURA電路板真的非常適合這類入門型的專案。下一節我們將開始組裝硬體。

動手開始做!

  1. 該如何進行呢?
  2. 深入了解GR-SAKURA開發板,動手開始做!
  3. 硬體組裝
  4. 編輯軟體,完成"心跳風扇"!