Tényleg nincs királyi út?

Amikor I. Ptolemaiosz király megkérdezte, hogyan lehetne a geometriát könnyen elsajátítani, az első nagy alexandriai tudósok közé tartozó Eukleidész ezt felelte: "Felség, a geometriához nem vezet királyi út." Sok, más területre is igaz ez a mondás, beleértve a mikrovezérlők működésének megismerését és programozásukat is. Mégis keressük a "királyi utat" kitartóan, hátha van valami módja annak, hogy hosszadalmas és fáradtságos tanulás nélkül, gyorsan és kényelmesen meg tudjunk valósítani egyszerűbb projekteket.

De mi is az a királyi út? 

Az ókor egyik híressége a Perzsa Királyi Út, amit Nagy Dareiosz (Dárius) perzsa uralkodó építtetett az i. e. 5. században. Dareiosz azért építtette az utat, hogy lehetővé tegye a gyors kommunikációt Szuza és Szardeisz között a hatalmas birodalmon keresztül. A futárok hét nap alatt tudták megtenni a 2699 kilométeres távolságot. Az ókori görög történész, Hérodotosz ezt írta: "Nincs semmi a világon, ami gyorsabban haladna, mint a perzsa futárok." Ma, az e-mail-ek és SMS-ek világában megmosolyogjuk ezt a teljesítményt, de ne feledjük, hogy az akkori viszonyok között ez volt a világcsúcs.

Még közelebb jutunk a korabeli közlekedési infrastruktúra kiépítésével kapcsolatos nehézségek megértéséhez, ha fellapozzuk Izajás próféta könyvét: "Egy hang kiált: Készítsetek utat a pusztában az Úrnak, egyengessétek Istenünk ösvényét a sivatagon át. Minden völgyet töltsetek fel, minden hegyet és halmot hordjatok el. Ami egyenetlen, váljék egyenessé, a hegyek ormai legyenek olyanok, akár a völgy." /Iz 40,3/ Természetesen a próféta lelki vonatkozásban beszél az "ösvények egyengetéséről", de költői képét a gyakorlati életből, a korabeli útépítés közismert nehézségeiből merítette.

Hasonló nehézségekkel kell megküzdenie - természetesen nem fizikai, hanem szellemi téren - a mikrovezérlőkkel ismerkedő kezdőknek is. Ebben a cikksorozatban olyan, bevált megoldásokat ismertetünk, melyek szinte királyi utat ígérnek, egyengetik a kezdők ösvényeit: az előttünk hegyként tornyosuló nehézségeket "elhordják" azzal, hogy kész mintapéldákat, perifériakönyvtárakat biztosítanak a szokásos feladatokhoz (digitális I/O, ADC, Timer-ek, soros kommunikáció, LCD kijelző kezelése, szervó motorok vezérlése, stb.). Ugyanakkor áthidalják tudáshézagunk mély szakadékait is, nem terhelnek bennünket fölösleges technikai részletekkel.

Természetesen mindennek ára van, így ennek a "keleti kényelemnek" is. Ezért nem árt, ha előre tisztázzuk, hogy a cikksorozatunkban ismertetett eszközök és módszerek elsősorban arra valók, hogy a kezdőket a gyors sikerélményhez jutásban, vagy az elterjedt eszközök (kijelzők, szenzorok) gyors kipróbálásában segítsék, de a professzionális fejlesztőmunkához nem javasolhatók, éppen a technikai részleteket elfedő megközelítésük, és a bizonyos szinten túl már korlátozást jelentő kényelmi megoldásaik miatt.

Ahogy a bevezetőben említettük, ebben a részben az Energia gyors alkalmazásfejlesztő platformmal ismerkedünk meg, amelyet a Texas Instruments MSP430 LaunchPad, MSP430 FRAM és a Stellaris LM4F Launchpad kártyáihoz használhatunk. Az Energia IDE az Arduino platform egyik leszármazottja, ezért röviden arról is szólnunk kell, azok kedvéért, akik még nem találkoztak vele.

Az Arduino platform amely divatot csinált

Az Arduino egy nyíltforrású, az Atmel AVR 8 bites mikrovezérlő családra épülő, szabad szoftveres elektronikai fejlesztőplatform, amelyet arra találtak ki, hogy a különböző projektekben az elektronikus eszközök könnyebben hozzáférhetőek, kezelhetőek legyenek. Széles tömegek számára elérhető, mivel olcsó, könnyen beszerezhető, egyszerűen programozható, és csatlakoztatható más eszközökhöz. A fejlesztői platform az integrált fejlesztői környezetből (IDE), és valamelyik támogatott Arduino fejlesztői kártyából áll. Az Arduino IDE segítségével a számítógépen megírt és lefordított programot USB porton keresztül tölthetjük le az Arduino kártyára (bootloader), amellyel ezután elektronikus eszközöket vezérelhetünk.

1_1. ábra: Az Arduino fejlesztői platform

A méltán népszerű Arduino platform divatot csinált, mivel hobbisták és gyártók egyaránt felismerték az Arduino koncepció hasznosságát. Az utódok közül a teljesség igénye nélkül megemlítjük itt a Wiring, a Pinguino, a PIC32 mikrovezérlőn alapuló chipKIT kártyához való MPIDE vagy az ARM alapú Leaflabs Maple platformot, s természetesen ide sorolható a Texas MSP430 Launchpad kártyához készített Energia IDE is, amellyel ebben a cikkben foglalkozunk. Ezen fejlesztések révén egy skálázható rendszert kaptunk, tehát ha kinőttük az MSP430 Launchpad kártyát, akkor egyszerűen válthatunk nagyobb teljesítményű hardverre, s nem kell mindent elölről kezdeni.

Az Energia fejlesztői platform

Az Energia egy gyors alkalmazásfejlesztő platform, amelyet a Texas Instruments MSP430 LaunchPad kártyájához fejlesztettek. Az Energia IDE a Wiring és Arduino platformokon alapul, és a Processing IDE-t használja. A legújabb változat képességeit kibővítették, így már a FRAM MSP430 kártyára ("Fraunchpad") és a 32 bites ARM Cortex-M4F CPU-val ellátott Stellaris Launchpad kártyára ("Stellarpad") is fejleszthetünk vele.

A legfontosabb információkat az alábbiakban foglalhatjuk össze:

Energia honlap: http://energia.nu/

Energia telepítő csomag letöltés: http://energia.nu/download/ (Windows, Linux, Mac OS X)

Energia Wiki oldalak: https://github.com/energia/Energia/wiki

Energia vitafórum és további könyvtárak lelőhelye: http://forum.43oh.com/forum/28-energia/

Ezen cikk mintapéldáinak gyűjteménye: https://github.com/icserny/Energia_cikk

Legfrisebb kiadás: Energia-0101E0009 (2012. december 6.) - a cikk írásának idején ez a kiadás volt a legfrissebb, mintapéldáinkat is ezzel a kiadással fordítottuk.

Támogatott hardverek:

• Launchpad  (MSP-EX430G2 Launchpad kártya, MSP430G2231, MSP430G2452, vagy MSP430G2553 mikrovezérlővel)
• Frauncpad (MSP-EX430FR5739 kártya, FRAM memóriával ellátott MSP403G5739 mikrovezérlővel)
• Stellarpad (EK-LM4F120XL Stellaris Launchpad kártya, LM4F120H5QR ARM Cortex-M4F mikrovezérlővel)

Fontos különbség, hogy az Arduino platformmal ellentétben az Energia nem bootloadert használ a programok letöltésére, hanem a kártyákon található programozó készüléket (FET, vagy ICDI) használja. Ezeken keresztül zajlik a PC-vel folytatott soros kommunikáció is.

Az Energia platform az alábbi fordítóprogramokat tartalmazza: 

• MSP430: msp430-GCC v4.6.3 C/C++
• LM4F120: arm-none-eabi-gcc v.4.6.3 C/C++

Az Energia platform az alábbi letöltőprogramokat tartalmazza:

• MSP430: mspdebug
• LM4F120: LM Flash Programmer

A támogatott operációs rendszerek: Windows, Linux, Mac OS X (ebben a cikkben mi csak a Windows-os kiadással foglalkozunk)

Licensz: GPL2

Szerző: Robert Wessels

1_2. ábra: Az Energia fejlesztői platform