Lab3: 体验嵌入式

IMPORTANT

开始 Lab3 前请确保提交了 Lab2，请使用 git commit --all 进行提交

使用 git pull 更新任务仓库

你可能需要使用 git pull --rebase 来处理分支冲突

快速安装

part1 基础配置的相关配置我已经写好了插件，不过还是建议一步一步配置下去，这样才能快速了解环境，下次换台电脑也能很快的配置好环境

安装文件放在./install 文件夹中

./install/install.sh

一键安装，编译，和烧录 在烧录之前记得检查一下串口设备有没有接入

ls /dev/ttyUSB*

假如出现

$ls /dev/ttyUSB*
ls: 无法访问 '/dev/ttyUSB*': 没有那个文件或目录

那检查一下在哪一步出现了问题，可以仔细阅读基础配置

假如出现

$ls /dev/ttyUSB*
/dev/ttyUSB0

干的漂亮，没出现报错的话就能跳过基础配置，直接开始任务吧

虚拟 51 单片机工具安装

很遗憾，我们没有那么多资源购置人手一块的芯片，大家也暂时不会深入研究硬件相关的内容 假如大家不想要购置实体的板材的话，这里还有一款工具用来虚拟 51 单片机 具体的程序以及安装说明放在了./emu 目录下 请阅读 ./emu8051/README.md 并完成编译 之后的 task 需要使用这个虚拟工具

任务

任务 1

请移步到 ./tasks 文件夹 将三个.ihx 文件放置到 emu8051 文件夹中 即可执行文件 emu 的同目录下 这里会有三份程序源码以及三个十六进制文件，你需要做的就是通过烧录之后的现象，给他们进行配对. 请将答案填写到 ./AnswerSheet.md 中

任务 2

看出来了吧，task1.c 是一段呼吸灯的代码。不过他并不完善，他只能呼气不能吸气 请在终端中使用指令 copy 一份 task1.c , 将其命名为 task3.c , 完善呼吸灯之后对其进行编译，烧录到单片机中

TIP

编译代码 sdcc -mmcs51 taskx.c

烧录代码 stcgal -p /dev/ttyUSB0 -b 115200 taskx.ihx

任务文件放在./task 文件夹中

答题卡是./AnswerSheet.md

附加部分 基础配置

实体器件所需材料：一块 stc89c52rc 芯片，一个 USB-TO-TTL (CH340),4 根公对母杜邦线，2 根跳线，2 个 10uF 的电容，2 个 33pF 的电容，1 个 10kΩ 的电阻，1 个 4.7kΩ 的电阻，以及一个 1kΩ 的电阻，最后再来一个发光二极管.

使用 51 仿真器无需准备材料

试试看按照电路图进行连线吧，LED 正极接在 VCC, 负极接在 P2_0, 别忘了串联上电阻哦 (这里两个电阻并联意思是 100Ω 和 1kΩ 都可以)

配置 sdcc

在 ubuntu 上搭建 51 单片机的开发环境，会被 windows 稍微麻烦一些，但是只要坚持下去，把环境配好，你在 linux 能学到一些不一样的知识.

配置 sdcc 会遇到很多小小的问题，让我们来一一解决

1. 进行解压

   mkdir ~/tmp
   tar -xvjf sdcc-src-4.4.0.tar.bz2 -C ~/tmp
   cd ~/tmp/sdcc-4.4.0

2. 运行./configure

   ./configure

   期间也许你会遇到各种各样的问题，不过没关系，借助强大的搜索软件和 gpt, 聪明的你一定会想出合理的解决方法，配置环境本身也是锻炼自身能力的一部分.

   这里就简单列出一些常见问题吧，有问题可以谷歌，实在不行还可以带上你的日志，问一下你的牛马学长哦.

   #一般来说,问题都会出现在输出内容的最后
   #就比如说
   configure:error: Cannot find required program bison
   #这段报错指的是你可能没有安装bison这个库,简单装一下就行
   sudo apt update
   sudo apt install bison
   ####################################
   #或者是这段报错
   configure: error: boost library not found (boost/graph/adjacency_list.hpp).
   #你只需要输入
   sudo apt install libboost-all-dev
   ####################################
   #或者说是这个
   configure:error: Cannot find required program flex
   #你只需要输入
   configure:error: Cannot find required program bison
   #Sorry,黏贴错了,应该是这个
   sudo apt install flex
   ####################################
   #我碰到的唯一比较难办的就是这段报错
   failedfor device/lib/pic14
   #解决方法也很简单把输入的指令做一下更改就行
   ./configure --disable-pic14-port--disable-pic16-port
   #反正只要报错,问gpt,问google都没问题

3. 当处理完 configure 的报错之后，就可以进行下一步的操作了

   sudo make install

4. 最后，在验证一下安装是否成功

   sdcc --version

   假如你输出的是这样的界面

   sdcc --version
   SDCC : mcs51/z80/z180/r2k/r2ka/r3ka/sm83/tlcs90/ez80_z80/z80n/r800/ds390/TININative/ds400/hc08/s08/stm8/pdk13/pdk14/pdk15/mos6502/mos65c02 TD- 4.4.0 #14620 (Linux)
   published under GNU General Public License (GPL)

   那进行下一步吧

5. 尝试编译 先尝试随便建一个工程，就比如说 main.c

   ```c
   #include <8052.h>
   
   void delay100ms()  //@11.0592MHz
   {
       unsigned char i, j;
   
       i = 180;
       j = 73;
       do
       {
           while (--j);
       } while (--i);
   }
   
   void main()
   {
       while(1)
       {
           P2_0 = !P2_0;
           delay100ms();
       }
   }
   ```
   
   编写完成后,`Ctrl+Alt+T`打开控制台,再cd到main.c的目录,输入
   
   ```bash
   sdcc -mmcs51 main.c
   ```
   
   这个时候跳出了一大堆文件
   
   ```bash
   mayge@mayge:~/Desktop/tmp $ls
   main.asm  main.ihx  main.lst  main.mem  main.rst
   main.c    main.lk   main.map  main.rel  main.sym
   ```
   
   接下了,我们需要使用的就是main.ihx文件
   

配置 stcgal (使用 51 仿真的话请跳过)

在上一节，我们获得了需要烧录的文件 main.ihx , 那我们怎么将其转移到我们的单片机中呢，我们就需要配置烧录工具，最简单的就是 stcgal, 不过它只能烧录 stc 系列的一些单片机，对于 stm32 这类单片机，就需要另外的解决方法了.

1. 打开终端输入

   pip3 install stcgal

2. 验证安装

   stcgal -h

3. 然而在我们检查串口设备的时候，却出现了一些意外

   mayge@mayge:~/Desktop ls /dev/ttyUSB*
   
   ls: 无法访问 '/dev/ttyUSB*': 没有那个文件或目录

   这就奇怪了，明明我们已经接上了我们的串口驱动程序，可是为什么仍然检测不到呢？

   mayge@mayge:~/Desktop/tmp $sudo dmesg | grep -i ch34
   
   [ 3109.998639] usbcore: registered new interface driver ch341
   [ 3109.998653] usbserial: USB Serial support registered for ch341-uart
   [ 3109.998663] ch341 1-2.1:1.0: ch341-uart converter detected
   [ 3110.010320] usb 1-2.1: ch341-uart converter now attached to ttyUSB0
   [ 3110.591802] usb 1-2.1: usbfs: interface 0 claimed by ch341 while 'brltty' sets config #1
   [ 3110.595796] ch341-uart ttyUSB0: ch341-uart converter now disconnected from ttyUSB0
   [ 3110.595811] ch341 1-2.1:1.0: device disconnected
   [ 3658.565668] ch341 1-2.1:1.0: ch341-uart converter detected
   [ 3658.575821] usb 1-2.1: ch341-uart converter now attached to ttyUSB0
   [ 3659.520808] usb 1-2.1: usbfs: interface 0 claimed by ch341 while 'brltty' sets config #1
   [ 3659.523783] ch341-uart ttyUSB0: ch341-uart converter now disconnected from ttyUSB0
   [ 3659.523826] ch341 1-2.1:1.0: device disconnected

   重新连接并查询 ttyUSB0 的历史连接状态，我们发现在接入的一瞬间 USB0 设备是成功连接上的，只是后来 brltty 这个服务打断了我们的连接.

   查询到 brltty 这个服务是用来控制盲文显示器的，我又不瞎，直接送它进小黑屋

   #停止 brltty 服务
   sudo systemctl stop brltty
   #禁用 brltty 服务
   sudo systemctl disable brltty
   #这里重新插入CH340设备
   sudo dmesg | grep -i ch34

   mayge@mayge:~/Desktop/tmp $ls /dev/ttyUSB*
   /dev/ttyUSB0

   这就非常成功了

4. 接下来我们进行烧写

   mayge@mayge:~/Desktop/tmp $stcgal -p /dev/ttyUSB0 -b 115200 main.ihx

   不过很遗憾，又报错了

   Serial port error: [Errno 13] could not open port /dev/ttyUSB0: [Errno 13] Permission denied: '/dev/ttyUSB0'

   但这次的报错处理起来还是很简单的，只需要给 ttyUSB0 赋一个较低的权限，我们的串口程序就能对其进行访问了

   sudo chmod 666 /dev/ttyUSB0

   再次输入烧写指令，插拔 Vcc 引脚，就能开始烧录了

   mayge@mayge:~/Desktop/tmp $stcgal -p /dev/ttyUSB0 -b 115200 main.ihx
   
   Waiting for MCU, please cycle power: done
   Protocol detected: stc89
   Target model:
   Name: STC89C52RC/LE52RC
   Magic: F002
   Code flash: 8.0 KB
   EEPROM flash: 6.0 KB
   Target frequency: 11.030 MHz
   Target BSL version: 6.6C
   Target options:
   cpu_6t_enabled=False
   bsl_pindetect_enabled=False
   eeprom_erase_enabled=False
   clock_gain=high
   ale_enabled=True
   xram_enabled=True
   watchdog_por_enabled=False
   Loading flash: 118 bytes (Intel HEX)
   Switching to 115200 baud: checking setting testing done
   Erasing 2 blocks: done
   Writing flash: 640 Bytes [00:00, 7497.76 Bytes/s]
   Setting options: done
   Disconnected!

   这样我们就能看到单片机的现象啦