การใช้งาน MPLAB-X IDE กับ Arduino UNO

ByLungMaker

Oct 9, 2020 #Arduino UNO, #MPLAB-X IDE, #ภาษา C

บทความนี้กล่าวถึงขั้นตอนการเขียนโปรแกรม โค้ดภาษา C ให้กับไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino Uno (ATmega328P) ด้วย MPLAB-X IDE การเขียนโปรแกรมไมโครคอนโทรลเลอร์ Arduino เช่น Uno / Nano ปรกติก็มี Arduino IDE เป็นซอฟต์แวร์ให้เลือกใช้งานกัน ซึ่งก็ใช้งานได้สะดวก แต่ถ้าเราจะเขียนโค้ดภาษา C สำหรับ AVR 8-bit MCU เรายังมีตัวเลือกอื่นๆ เช่น การใช้งาน Atmel AVR Studio 7 แต่เนื่องจากว่า บริษัท Atmel ได้กลายเป็นส่วนหนึ่งของบริษัท Microchip ไปแล้วตั้งแต่ปี ค.ศ. 2016 และทางบริษัทก็แนะนำให้ใช้ MPLAB-X IDE เป็นตัวเลือกใหม่สำหรับนักพัฒนา จึงเป็นทีมาของบทความนี้

ขั้นตอนการทํางาน

1 : ติดตั้ง MPLAB-X IDE

ติดตั้ง MPLAB-X IDE และ XC8 Compiler ตามลิงค์ด้านล่าง

การติดตั้ง MPLAB-X IDE และ XC8 Compiler

2 : สร้างชนิดของโปรเจค

เมื่อเปิดโปรแกรม MPLAB-X ขึ้นมา ให้คลิกที่เมนู File -> New Project..

ที่ส่วน Categories: ให้เลือก Microchip Embedded แล้่วเลือก Projects: เป็น Standalone Project -> Next

3 : เลือกเบอร์ไมโครคอนโทรลเลอร์

Family เลือกเป็น 8-bit AVR MCUs (Xmega/Mega/Tiny)

เราสามารถเลือกเบอร์ไมโครคอนโทรลเลอร์ตามเบอร์ที่เราต้องการ ด้วยการพิมพ์ชื่อเบอร์ไมโครคอนโทรลลเลอร์ ที่เราต้องการ ที่ช่อง Device โดยจะต้องเป็นเบอร์ที่มี Compiler ได้รองรับแล้ว

ซึ่งบอร์ด Arduino UNO นั้น ใช้ IC ไมโครคอนโทรลเลอร์ เบอร์ ATmega328P ของ บริษัท Atmel

Device จึงเลือกเป็น ATmega328P

การเลือกใช้ Tool สำหรับการดีบักและอัพโหลดไฟล์ไปยังบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ (ซึ่งมีหลายตัวเลือก เช่น Microchip PICKit 4, Microchip SNAP, J-Link) แต่ในกรณีนี้ให้เราเลือก Simulator ซึ่งจะสามารถจำลองการทำงานของโค้ดได้

Tool เลือกเป็น Simulator

คลิก Next

3 : เลือกตัวแปลงภาษา หรือ Compiler

เราต้องเลือกตัวแปลภาษา หรือ Compiler ที่เราต้องการจะใช้ในโปรเจคนี้ของเรา โปรแกรม MPLAB-X จะแสดง Compiler ที่เคยติดตั้งไว้แล้ว ที่อยู่ภายในเครื่องของเรา ที่เป็น Compiler ของค่ายไมโครชิพ แสดงออกมาให้เห็นทั้งหมด ซึ่งเราสามารถเลือก Compiler ที่เหมาะสมได้ ในที่นี้กำลังจะเขียนโปรแกรมลง ATmega328P ซึ่งเจ้า XC8 สามารถที่จะรองรับได้ ดังนั้้น จึงคลิกเลือก XC8 เพื่อเป็น Compiler สำหรับโปรเจคนี้

เลือก CX8 -> Next

4 : ตั้งชื่อโปรเจค

ตั้งชื่อสำหรับโปรเจกต์ใหม่ และระบุ Folder สำหรับโปรเจกต์ดังกล่าว

Project Name เป็น led_blink -> UTF8 -> Finish

5 : เขียนโค้ดภาษา C

ที่แท็บ Projects ไปที่ ชื่อโปรเจค ในตัวอย่างชื่อ led_blink

สร้างไฟล์ main.c และเพิ่มเข้าไว้ในโปรเจกต์ เพื่อทดลองโค้ดตัวอย่าง โดย คลิกขวา ที่ Source Files -> New -> main.c

File Name เป็น main -> Finish

คลิกที่ไฟล์ main.c

โค้ดตัวอย่างเป็นการทำให้ LED ที่อยู่บนบอร์ด Arduino Uno ที่ขา D13 หรือขา PB5 ของ ATmega328P กระพริบได้ การหน่วงเวลา หรือเว้นระยะ จะใช้วิธีที่เรียกว่า Software Delay Loop

เขียนโปรแกรมตามโค้ดด้านล่างนี้

#include <xc.h>
void sw_delay( uint32_t n) {
    for (uint32_t i=0; i < n; i++) {
        asm("nop");
    }
}
void main(void) {
    DDRB |= (1 << 5); // PB5 pin as output
    while(1) {
        PORTB |= (1<<5);  // output high to PB5 pin
        sw_delay( 1000000ul );
        PORTB &= ~(1<<5); // output low to PB5 pin
        sw_delay( 1000000ul );
    }
    return;
}

คลิก Save

ลองคอมไพล์โค้ด โดย คลิก Build Main Project

ถ้าคอมไพล์โค้ดได้สำเร็จแล้ว จะแสดง BUILD SUCCESSFUL และบรรทัดล่างลงไปจะแสดงที่อยู่ของ ไฟล์ .hex ซึ่งไฟล์นี้เราสามารถนำไปโปรแกรมลงบอร์ดไมโครคอนโทรลเลอร์ได้

ตัวอย่าง ที่อยู่ของ ไฟล์ .hex

C:/Users/ชื่อผู้ใช้/MPLABXProjects/led_blink.X/dist/default/production/led_blink.X.production.hex

หรือถ้ากดดูที่แท็บ Files (ถัดจาก Projects) led_blink -> dist -> default -> production เราจะมองเห็นจะแสดงที่อยู่ของ ไฟล์ .hex เช่นกัน

ในขั้นตอน Build Project เราจะได้ไฟล์ .hex ซึ่งสามารถนำไปใช้โปรแกรมบอร์ด Arduino Uno เพื่อทดสอบการทำงานของโค้ดในฮาร์ดแวร์จริงได้

6 : อัพโหลดไฟล์ .hex ไปยังบอร์ด Arduino UNO

ติดตั้ง XLoader โดยดาวน์โหลดซอฟต์แวร์ XLoader ได้ที่ :

https://github.com/binaryupdates/xLoader

เมื่อดาว์นโหลดไฟล์เสร็จแล้ว คลายไฟล์ แล้วคลิกเปิดไฟล์ XLoader

.hex คือไฟล์รหัสภาษาเครื่อง (machine code) เป็นไฟล์ต้นฉบับเลขฐานสิบหกที่มักใช้โดยอุปกรณ์ลอจิกที่โปรแกรมได้เช่นไมโครคอนโทรลเลอร์ มันมีการตั้งค่าข้อมูลการกำหนดค่าหรือข้อมูลอื่น ๆ ที่บันทึกในรูปแบบเลขฐานสิบหก

คลิก … เลือกไฟล์ .hex ที่ได้จากขั้นตอนที่ 5