[F.Abdelaziz]

برمجة الميكروكونترولر بلغة الفلوكود Flowcode الإصدار الرابع

مقدمة :

" عليك القيام بما لا يستطيع غيرك القيام به , لتحقيق ما لا يستطيع غيرك تحقيقه"

تحتاج فى البداية إلى التفكير (تخيل) فى "ماذا تريد من البرنامج القيام به " , ثم رسم مخطط مسار (انسياب - تدفق) flowchart وهو تمثيل رسومى لمسار البرنامج .
يتكون مخطط المسار من رموز symbols متصلة بخطوط lines ذات أسهم arrows . يتدفق البرنامج من رمز إلى آخر تبعا للأسهم . كل رمز بمخطط المسار له معنى (غرض – وظيفة ) محدد . فعلى سبيل المثال "المستطيل" يعنى "عملية" operation و "المعين" diamond يعنى "قرار" decision و "الدائرة" تعنى "وصلة " connector لأجزاء مختلفة من البرنامج .

مخطط المسار يعتبر الطريقة المثالية لتطوير البرنامج لأنه يسمح لأى شخص (وليس المبرمجين فقط) بفهم ما الذى يقوم البرنامج بفعله . بمجرد أن تكون مقتنعا أو راضيا بأن "مخطط المسار يحقق البرنامج المطلوب" عندئذ يجب عليك تحويل مخطط المسار إلى أسطر من الكود .
تستخدم الآن أدوات tools تسمح برسم مخطط المسار مباشرة على شاشة الكومبيوتر وإدخال مع كل رمز تفاصيل عما تريد أن يقوم به البرنامج عند هذا الموقع . بضغطة على زر يمكن محاكاة البرنامج وتتبعه مما يسهل عملية تصحيح الأخطاء debugging .وبضغطة على زر آخر يمكن ترجمة البرنامج بالكامل وتحميله على الميكروكونترولر . يمكنك الحصول على برنامج وتشغيله فى عدة دقائق .
سوف نتناول الأدوات المتوفرة فى برنامج Flowcode وطريقة إنشاء (تطوير) تطبيقات الميكروكونترولر . سوف نبدأ بالتدريب بمشروع سهل جدا واستخدام التعليمات خطوة بخطوة . كلما تدرجت فى المشاريع تزداد الصعوبة مع شرح المفاهيم الجديدة فقط . كل مشروع يحتوى على شرح (وصف) واضح لكل من الأجهزة hardware والبرمجيات software مدعما بالصور والمخططات والتى تشرح ليس فقط طريقة عمل الأشياء how بل أيضا السبب why .
برمجيات Flowcode Software

[F.Abdelaziz]

برمجيات Flowcode Software
الفلوكود هو برمجيات software تسمح لك بإنشاء برامج الميكروكونترولر المعقدة .

البداية Getting Started

إنشاء (تطوير) مخطط المسار لشريحة (رقاقة) ميكروكونترولر :
يسمح لك برنامج Flowcode بإنشاء تطبيقات للميكروكونترولر بسهولة عن طريق سحب dragging وإسقاط dropping رموز (أيقونات) فى شكل مخطط مسار (تدفق – انسياب) flowchart لإنشاء البرامج . هذه البرامج تمكنك من التحكم فى الأجهزة الخارجية المتصلة بالميكروكونترولر مثل الدايودات المشعة للضوء LEDs ووحدات العرض LCD و....ألخ .
بمجرد تصميم مخطط المسار يمكن محاكاة تصرفاته ببرنامج Flowcode قبل ترجمة برنامج مخطط المسار وتحميله على شريحة ( رقاقة ) الميكروكونترولر .
لتحقيق ذلك باستخدام Flowcode ببساطة نتبع الخطوات التالية :
1- إنشار مخطط مسار جديد ويتم تحديد الميكروكونترولر المستخدم (المستهدف) .
2- سحب Drag وإسقاط drop الرموز(الأيقونات) من شريط الأدوات toolbar إلى مخطط المسار لأنشاء برنامج التطبيق .
3- إضافة الأجهزة الخارجية بالنقر على الأزرار buttons الموجودة بشريط أدوات المكونات
components toolbar وتحرير خواصها properties وطريقة توصيلها إلى الميكروكونترولر واستدعاء ماكروهات macros الجهاز (الماكرو هو برنامج صغير يقوم بوظيفة معينة ).
4- تشغيل Run المحاكاة simulation للتحقق من أن تصرف التطبيق كما هو متوقع (مطلوب) .
5- ترجمة التطبيق للحصول على الملفات اللازمة لبرمجة الميكروكونترولر .

جولة سريعة فى بيئة أدوات ونوافذ الفلوكود Flowcode's tools and views

[F.Abdelaziz]

جولة سريعة فى بيئة أدوات ونوافذ الفلوكود Flowcode's tools and views
تتكون بيئة الفلوكود من مساحة العمل الرئيسية main work area حيث تعرض نوافذ مخطط المسار والعديد من أشرطة الأدوات toolbars والتى تسمح بأضافة الرموز والمكونات لتطبيق مخطط المسار ونوافذ تسمح بمشاهدة (مراقبة) حالة الميكروكونترولر والمكونات المتصلة به ونافذتين لعرض المتغيرات variables واستدعاءات الماكروز macro calls عندما يكون مخطط المسار فى حالة المحاكاة .

شريط أدوات الرموز Icons Toolbar :
يتم سحب وإسقاط الرموز من هذا الشريط إلى نافذة مخطط المسار الرئيسى لإنشاء مخطط المسار الخاص بالتطبيق .

شريط أدوات المكونات Components Toolbar :
يعرض هذا الشريط المكونات الخارجية والتى يمكن توصيلها بالميكروكونترولر . النقر على المكون (العنصر) component يؤدى لإدراجه فى نافذة لوحة التحكم panel وإضافته لنافذة الخواص properties , عندئذ يمكن تحرير أطراف التوصيل وخواص المكونات .


التحكم فى أشرطة الأدوات :
أشرطة الأدوات فى الوضع الافتراضى تكون undocked أى حرة يمكن تحريكها من مكان لآخر ويمكن تثبيتها docked سواء إلى شريط القوائم أو بجوانب أوأسفل نافذة البرنامج .

لجعل شريط الأدوات حرا undock ببساطة أنقر على شريط الأدوات مع الاحتفاظ بالضغط للقبض عليه (انتزاعه) إذا كان ثابت docked أو من شريط العنوان إذا كان حرا undocked واسحب شريط الأدوات إلى المكان الجديد .

التحكم فى إمكانيات عرض النوافذ من قائمة العرض View :

[F.Abdelaziz]

التحكم فى إمكانيات عرض النوافذ من قائمة العرض View :

نافذة شريحة (رقاقة) الميكروكونترولر Chip :
يعرض الميكروكونترولر المستخدم فى هذه النافذة .عندما يكون مخطط المسار فى حالة المحاكاة يتم عرض حالة أطراف المداخل / المخارج لمنافذ الميكروكونترولر باللون الأحمر للحالة المرتفعة وباللون الأزرق للحالة المنخفضة .

نافذة مخطط المسار Main :
تعرض الرموز التى تشكل مخطط المسار فى هذه النافذة .بالإضافة إلى ذلك تعرض الرموز التى تشكل الماكرو فى نافذة خاصة بها . دائما يمكن مشاهدة نافذة مخطط المسار الرئيسى بينما يمكن إظهار أو إخفاء نافذة الماكرو حسب الحاجة .

نافذة لوحة التحكم للمكونات الخارجية Panel :
تعرض حالة أحد المكونات المتصلة بالميكروكونترولر فى هذه النافذة . المكونات تصبح فعالة active عند محاكاة مخطط المسار . تسمح لك النافذة أيضا بالتفاعل مع المكونات الخارجية كغلق وفتح المفاتيح على سبيل المثال .

نافذة المتغيرات Variables :
عند محاكاة مخطط المسار يمكن رؤية قيم (محتويات) أى من المتغيرات المستخدمة فى هذه النافذة . قيمة المتغيرات يتم تحديثها بعد تنفيذ كل أمر ولكن المنظر لا يتم تحديثه عند تشغيل المحاكاة عند السرعة الكاملة .

نافذة استدعاء المكدس Call Stack View :
تبين هذه النافذة الماكرو الذى يتم محاكاته حاليا , وهو مهم عندما يقوم ماكرو باستدعاء ماكرو آخر خلال عملية المحاكاة .
شريط الأدوات Toolbar :
يحتوى على أزرار buttons لمعظم الأوامر الشائعة الاستخدام فى Flowcode مثل "فتح ملف "
File Open . كما توجد أيضا أزرار بشريط الأدوات لبدء starting وإنهاء stopping والأيقاف المؤقت pausing للمحاكاة علاوة على أزرار الترجمة .

شريط الحالة Status Bar :
يعرض وصف الفعل الذى يتم تنفيذه مثل اختيار بند من قائمة أو الضغط على زر من شريط الأدوات .
مستوى التكبير الحالى Current Zoom level :
يعرض مستوى التكبير الحالى على الجانب الأيمن لشريط الحالة
التحكم فى تكبير وتصغير المخطط Zooming :

[F.Abdelaziz]

التحكم فى تكبير وتصغير المخطط Zooming :
ضبط (تحديد) حجم تكبير البرنامج :
يعرض الضبط الحالى للتكبير فى القائمة الفرعية Zoom ضمن القائمة View وفى الجانب الأيمن لشريط الحالة .

يحتوى الضبط على المستويات التالية

25% - set size zoom
50% - set size zoom
75% (F4) - set size zoom (Default zoom)
100% - set size zoom

ويستخدم المفتاح F3 فى زيادة التكبير بمقدار 5% عند كل ضغطة .
ويستخدم المفتاح F2 فى نقصان التكبير بمقدار 5% عند كل ضغطة .
ويستخدم الاختيار Zoom to fit لملائمة مخطط المسار بالكامل بالنافذة الحالية .
ويستخدم الخيار Zoom to fit width لملائمة عرض مخطط المسار مع عرض النافذة .
والأمر Current zoom يعرض النسبة المئوية للتكبير الحالى .
الضغط على مفتاح control بلوحة المفاتيح مع تحريك عجلة الماوس أيضا يستخدم فى ضبط التكبير الحالى .

اختيار شريحة (رقاقة) الميكروكونترولر المستخدم (المستهدف) Selecting a target Chip :

[F.Abdelaziz]

اختيار شريحة (رقاقة) الميكروكونترولر المستخدم (المستهدف) Selecting a target Chip :
مقدمة :
قبل استخدم برنامج Flocode فى إنشاء تطبيق للميكروكونترولر سوف تحتاج لاختيار أحد أجهزة الميكروكونترولر والتى يدعمها إصدار البرنامج . بمجرد اختيارك للجهاز سوف تحتاج لعمل خيارات أخرى تتعلق بهذا الميكروكونترولر والدائرة الكهربية للتطبيق وخاصة سرعة (تردد) نبضات الساعة clock speed
أن كنت سوف تستخدم برنامج Flowcode فى تحميل البرنامج بالميكروكونترولر فيجب عليك اتخاذ عدة خطوات :
1- إخبار برنامج Flowcode بالميكروكونترولر المستخدم .
2- إخبار برنامج Flowcode بسرعة نبضات الساعة التى سوف يعمل عليها الميكروكونترولر .
3- إخبار برنامج Flowcode بضبط الإعدادات configuration settings التى ترغب فى استخدامها .
اختيار نوع جهاز الميكروكونترولر من خلال برنامج Flowcode :

عندما تختار أنشاء برنامج جديد عن طريق القائمة والأمر File….New فسوف تنبثق (تظهر) نافذة تطلب منك اختيار الميكروكونترولر المستهدف Choose a Target . يمكنك تغيير نوع الميكروكونترولر فى أى وقت عن طريق القائمة والأمر View....Project Options….. .

اختيار سرعة نبضات الساعة (تردد المذبذب) عن طريق برنامج Flowcode :

يحتاج برنامج Flowcode لمعرفة سرعة نبضات الساعة للميكروكونترولر لكى يزود دالة التأخير بزمن التأخير الصحيح . يمكنك تغيير سرعة نبضات الساعة من القائمة والأمر السابق
View....Project Options….. ثم إدخال القيمة الصحيحة لسرعة نبضات الساعة المستخدمة فى التطبيق .
اختيار خيارات الإعدادات Selecting configuration options :
بمجرد اختيار الميكروكونترولر سوف تحتاح لأن تقرر أى نوع من المذبذبات سوف تستخدم . جميع شرائح الميكروكونترولر تحتاج لدائرة مذبذب والتى تستخدم فى توقيت clock أجهزة المعالج الداخلية . يوجد العديد من خيارات أنواع المذبذب بدءا من المذبذب ذات السرعة المنخفضة باستخدام المقاومة والمكثف وحتى مذبذبات الكريستال دات السرعات والدقة العالية . علاوة على نوع المذبذب يوجد أيضا تحديدات أخرى للخصلئص المتقدمة مثل مؤقت الحراسة ومؤقت اكتشاف هبوط جهد التغذية . يمكن الوصول إلى الإعدادات عن طريق القائمة والأمر Chip....Configuration .

تمرين Tutorial

[F.Abdelaziz]

تمرين Tutorial
مشروع تحكم فى إضاءة سلم عمارة ( أو أى تطبيق مماثل )
سوف يأخدك هذا التدريب خلال الخطوات المطلوبة لبناء وتشغيل تطبيق ببرنامج Flowcode . ينصح وبشدة بأن تقرأ هذا الجزء قبل بناء أى مشروع آخر .
يفترض أنك قد قمت بتثبيت برنامج Flowcode .
المفهوم (الفكرة) Concept
لتوفير تكاليف الطاقة فإنه يتم التحكم فى إضاءة السلم المشترك فى العمارات متعددة الطوابق عن طريق مؤقتات Timers . عند الضغط على المفتاح الضاغط للإضاءة يتم تشغيل الإضاءة لفترة زمنية معينة . فى هذا التدريب سوف نقوم ببناء مشروع صغير لإضاءة دايود مشع للضوء (ليد) لمدة 3 ثوانى .
البرمجيات Software
سوف نبدأ فى تصميم البرمجيات بطريقة كما لو كنت تستخدم قلم رصاص وورقة .لكن هذه المرة سوف نستخدم برنامج Flowcode .
نبدأ تشغيل البرنامج :

[F.Abdelaziz]

نبدأ تشغيل البرنامج :

عند بدأ برنامج Flowcode واختيار الميكروكونترولر المناسب سوف يظهر لك برنامج فارغ كما فى الشكل .