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LunaAVR

LunaAVR ist eine neue objektbasierte Programmiersprache für Atmel® AVR® Mikrocontroller, deren Aufbau und Syntax sich an aktuellen Entwicklungswerkzeugen wie RealStudio® oder Java® orientiert. Sie ist mit einer einfach zu erlernenden Syntax ausgestattet und eignet sich für die effiziente und zeitsparende Entwicklung von kleinen bis großen Softwareprojekten für AVR Mikrocontroller.

LunaAVR ist ein junges Projekt, kostenlos und man kann an der Entwicklung der Sprache mitwirken.

Sämtliche Bibliotheksfunktionen auf die im Hintergrund zugegriffen werden, sind in Assembler geschrieben. Der erzeugte Code wird beim Kompiliervorgang wahlweise auf Länge oder Geschwindigkeit optimiert. Das erzeugte Binary ist von der Größe her vergleichbar mit existierenden Hochsprachen wie [1]. Die Geschwindigkeit liegt auf dem Level von C/C++ und ist damit bis zu 10x schneller als vergleichbarer Code aus BASCOM®. LunaAVR unterliegt wie auch C/C++ keiner Beschränkung bei der Tiefe von Ausdrücken. Zudem bietet es eine hochoptimierte dynamische Speicherverwaltung (z.Bsp. dynamische Strings oder Strukturen).

Status des Projekts

Programme

  • Editor (speziell angepasster Editor, Basis für IDE), Version 2.1.332 (derzeit noch nicht veröffentlicht)
  • Compiler Version 0.1.64_alpha (derzeit noch nicht veröffentlicht)

ausstehend

  • IDE
  • Assembler

Bibliotheken

  • Typkonvertierungen
    • Integer<>Single
    • Integer<>String
    • Single<>String
  • Speicherverwaltung
    • dynamische Objekte
    • Strukturen
    • Variablen
    • Arrays
  • Eeprom
    • Strukturen
    • Variablen
    • Arrays
  • Flash (Data)
    • Strukturen
    • Konstanten
  • Math
    • Integer 8-32 Bit
      • Addition
      • Subtraktion
      • Multiplikation
      • Division
      • Fast Increment
      • Fast Decrement
    • Floating Point (Single)
      • Addition
      • Subtraktion
      • Multiplikation
      • Division
      • Fast Increment
      • Fast Decrement
  • String
    • Instr()
    • Left()
    • Right()
    • Mid()
    • Upper()
    • Lower()
  • UART
    • Konfiguration
    • Eingabe
    • Ausgabe
  • Standardfunktionen

ausstehend

  • Math: Mul/Div 8-32 Bit Integer für Classic Core


Aufbau und Struktur

LunaAVR ist eine objektbasierte Programmiersprache und damit eine Zwischenform von prozeduraler und objektorientierter Programmiersprache.

Die Implementation der Objektbasierung richtet sich nach den Hardware-Gegebenheiten der AVR-Mikrocontroller. In AVR Mikrocontrollern wird der Maschinencode im Flashspeicher abgelegt, womit Programmteile nicht vererbt oder kopiert werden können, um sie an anderer Stelle auszuführen. Weiterhin sind die Ressourcen in Mikrocontrollern stark begrenzt.

Damit eine effiziente und speicherplatzsparende Programmierung möglich wird, ist die Objektbasierung in LunaAVR nicht überladen. Dem Programmierer soll unnötige Arbeit abgenommen und möglichst weitreichende Vorteile objektorientierter Programmierung bei gleichzeitigem vollen Zugriff auf alle Ressourcen zur Verfügung gestellt werden.

Jeder AVR-Mikrocontroller ist intern als eine sogenannte "Klasse" implementiert. Diese beschreibt, welche Objekte (z.Bsp.: Ports, Timer, Wandler, Schnittstellen, ..) und Eigenschaften (Größe des Arbeitsspeichers, Eeprom-Größe, Taktrate, Baudrate, ..) der Controller besitzt.

Darauf basierend werden Objekte abgeleitet, beispielsweise vom Arbeitsspeicher das Objekt "MemoryBlock" oder Variablen usw. 

     Avr
      |
      +-- Eigenschaften
      |        |
      |        + Controller-Typ
      |        + Stack-Size
      |        + Größe Arbeitsspeicher
      |        + Größe Eeprom
      |        + Taktrate
      |        + ..
      +-- Objekte
      |      |
      |      + UART
      |      |   |
      |      |   + Eigenschaften
      |      |   |      |
      |      |   |      + Baudrate
      |      |   |      + Daten bereit zum empfangen
      |      |   |      + Daten bereit zum senden
      |      |   + Methoden
      |      |   |    |
      |      |   |    + Senden
      |      |   |    + Empfangen
      |      |   + Events
      |      |        |
      |      |        + Daten empfangen
      |      |        + Daten gesendet
      |      + Ports
      |      |   |
      |      |   + Eigenschaften
      |      |          |
      |      |          + Wert
      |      |          + PortBit
      |      |               |
      |      |               + Eigenschaften
      |      |                      |
      |      |                      + Wert
      |      + Arbeitsspeicher
      |      |        |
      |      |        + Objekte
      |      |             |
      |      |             + Variablen
      |      |             |     |
      |      |             |     + ..
      |      |             + MemoryBlock
      |      |                   |
      |      |                   + Methoden
      |      |                        |
      |      |                        + ByteValue 
      |      |                        + IntegerValue 
      |      |                        + WordValue 
      |      |                        + LongValue 
      |      |                        + SingleValue 
      |      |                        + StringValue 
      |      + ..
      + Methoden
            |
            + ..

Man kann nun auf die Eigenschaften und Methoden der Objekte zugreifen um die gewünschten Ziele zu erreichen. Dies vereinfacht den Zugriff auf die Hardware, minimiert die Fehlerrate, dient der Übersichtlichkeit im Programmcode. Dies erleichtert den Weg zur effizienten und zügigen Softwareentwicklung.

Die grundlegende Programmstruktur ist im Allgemeinen Folgende:

  • Controllerdefinition
    • Konfiguration
    • Deklarationen
    • Hauptprogramm
      • Unterprogramme
      • Datenstrukturen


Weblinks

BeispielSource: Terminal 

avr.device = attiny2313
avr.clock = 20000000          ' Quarzfrequenz
avr.stack = 32                ' Bytes Programmstack (Vorgabe: 16)
uart.baud = 19200             ' Baudrate
uart.Recv.Enable
uart.Send.Enable

dim chars as string

print 27 ; "[21" ; 27 ; "[2J" ; chr(27) ; "c" ;	27 ; "[?6l";	' Terminal setup (VT100 clear)

Do
  inpstr " terminal > ",chars
  select case chars
  case "hallo"
    print "jenau, wie gehts?"
  caseelse
    print "Sie haben eingegeben: "+34+chars+34
  endselect
Loop

Beispielsource: Exceptions 

avr.device = atmega32
avr.clock = 20000000          ' Quarzfrequenz
avr.stack = 32                ' Bytes Programmstack (Vorgabe: 16)
uart.baud = 19200             ' Baudrate
uart.Recv.Enable
uart.Send.Enable

dim chars as string
dim m,m1 as memory

print 27 ; "[21" ; 27 ; "[2J" ; chr(27) ; "c" ;	27 ; "[?6l";	' Terminal setup

Do
  inpstr " test > ",chars
  call ausgabe(chars)
  select case chars
  case "m"      ' ständig neuen memoryblock anlegen bis Speicher voll
    m = MemoryBlock(100)
  case "v"
    print "m.ByteValue(0)="+str(m.ByteValue(0)) ' aufruf vor zuweisung eines MemoryBlock führt zur Exception
  endselect
  print "SRAM: "+str(memory.space)+" Bytes frei"
  print "--------------------------------------------------------"
Loop

procedure ausgabe(s as string)
  print "s = "+s
  print "chars = "+chars
endproc

Exception OutOfSpaceMemory
  print "*** Exception OutOfSpaceMemory ***"
EndException
Exception OutOfBoundsMemory
  print "*** Exception OutOfBoundsMemory ***"
EndException
Exception NilObjectException
  print "*** Exception NilObjectException ***"
EndException

Beispielsource: Blinksteuerung/Blinkmodul Auto & Motorrad 

'--------------------------------------------------------------
' 2010 rgf software
'--------------------------------------------------------------
' Simple Blinksteuerung für Harley-Armaturen (Taster, kein Schalter)
' mit Antippfunktion (nur 3x Blinken bei kurzer Betätigung),
' automatischer Rückstellung und Warnblinklicht.
'--------------------------------------------------------------

avr.device = attiny85
avr.clock = 8000000

dim i,blinkmode,BlinkCount,KurzBlinken,LastPressed as byte
dim tcount,ticks,t as integer

const TasterState = 0
const DauerBlinkZeit = 300

portb.1.mode = Output, pulldown
portb.2.mode = Output, pulldown
portb.4.mode = Input, pulldown
portb.5.mode = Input, pulldown

Timer0.clock = 1024
Timer0.isr = BlinkTimer
Timer0.Enable

avr.interrupts.enable


define TasterLinks as PINB.4
define TasterRechts as PINB.3
define BlinkerLinks as PORTB.1
define BlinkerRechts as PORTB.2

do
  if TasterLinks = TasterState then
    waitms 25                                  ' debounce
    if TasterLinks = TasterState then
      if blinkmode > 0 then
        call BlinkerOff
      else
        blinkmode = 1
        KurzBlinken = 1
        BlinkCount = 0
        tcount = 0
        call BlinkerToggle
        waitms DauerBlinkZeit
        if TasterLinks = TasterState then      ' prüfen ob Taster immernoch gedrückt
          KurzBlinken = 0
        end if
        if TasterRechts = TasterState then
          waitms 25                            ' debounce
          if TasterRechts = TasterState then   ' Beide gedrückt?
            call BlinkerOff
            blinkmode = 3
            KurzBlinken = 0
          end if
        end if
      end if
      call TasterWait
    end if
  end if

  if TasterRechts = TasterState then
    waitms 25                                 ' debounce
    if TasterRechts = TasterState then
      if blinkmode > 0 then
        call BlinkerOff
      else
        blinkmode = 2
        KurzBlinken = 1
        BlinkCount = 0
        tcount = 0
        call BlinkerToggle
        waitms DauerBlinkZeit
        if TasterRechts = TasterState then    ' prüfen ob Taster immernoch gedrückt
          KurzBlinken = 0
        end if
        if TasterLinks = TasterState then
          waitms 25                           ' debounce
          if TasterLinks = TasterState then   ' Beide gedrückt?
            call BlinkerOff
            blinkmode = 3
            KurzBlinken = 0
          end if
        end if
      end if
      call TasterWait
    end if
  end if

loop

label TasterWait
  do
    waitms 25
  loop until TasterLinks = 1 and TasterRechts = 1
endlabel

isr BlinkTimer
  incr tcount
  if tcount = 12 then                                       ' 1,5 Hz
    call BlinkerToggle
    tcount = 0
    incr BlinkCount
    if KurzBlinken = 1 and BlinkCount >= 6 then             ' 3 x blinken und aus
      call BlinkerOff
    elseif BlinkCount >= 200 then                           ' 100 x blinken und aus (wenn vergessen automatische Rückstellung)
      if blinkmode < 3 then
        call BlinkerOff
      end if
    end if
  end if
endisr

label BlinkerOff
  blinkmode = 0
  BlinkerLinks = 0
  BlinkerRechts = 0
endlabel

label BlinkerToggle
  if blinkmode=1 or blinkmode=3 then
    toggle BlinkerLinks
  end if
  if blinkmode=2 or blinkmode=3 then
    toggle BlinkerRechts
  end if
endlabel
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