### AVR 单片机与 GCC 编程使用方法详解
#### 一、AVR 单片机简介
AVR 单片机是由 ATMEL 公司设计并生产的高性能、低功耗的 8 位 RISC 结构微控制器。AVR 单片机因其卓越的性能、丰富的内置资源及广泛的应用领域而备受工程师们的青睐。AVR 单片机适用于多种应用场合，包括但不限于消费电子、工业自动化、通信设备等领域。
#### 二、WINAVR 工具集概述
**WINAVR** 是一个专门为 ATMEL AVR 系列单片机开发的工具集，它基于 GNU 的编译工具集合而成。该工具集包含了 GNU C 和 C++ 编译器 GCC，以及其他必要的辅助工具，如链接器、汇编器等，是 AVR 开发者必备的软件之一。
#### 三、使用 GCC 进行 AVR 单片机编程
##### 3.1 简单示例分析
为了更好地理解如何使用 GCC 对 AVR 单片机进行编程，我们将通过一个简单的 LED 闪烁程序来进行演示。下面是一段典型的程序：
```c
#include <avr/io.h>
int main(void)
{
unsigned char i, j, k, led = 0;
DDRB = 0xff;
while (1)
{
if (led)
PORTB |= 0x01;
else
PORTB &= 0xfe;
led = !led;
for (i = 0; i < 255; i++)
for (j = 0; j < 255; j++)
k++;
}
}
```
这段程序的功能是让连接在 PB0 引脚上的 LED 发光管实现周期性闪烁。程序中涉及到的主要步骤包括编译、链接以及生成最终的可执行文件。
**编译过程：**
1. 打开命令提示符窗口，通过`start -> 运行`中的`command`命令进入控制台。
2. 输入编译命令 `avr-gcc –mmcu=at90s2313 –c demo1.c`，其中 `-mmcu` 参数用于指定单片机型号，本例中使用的是 AT90S2313；`-c` 表示只编译不链接。
3. 编译完成后生成 `.o` 文件（例如 `demo1.o`）。
**链接过程：**
1. 使用 `avr-gcc –mmcu=at90s2313 –O demo1.elf demo1.o` 命令进行链接，生成 `.elf` 文件（例如 `demo1.elf`）。
**生成 HEX 文件：**
1. 通过 `avr-objcopy -j .text -j .data -O ihex demo1.elf demo1.hex` 命令将 `.elf` 文件转换为 `.hex` 文件，以便于烧录到单片机中。
**注意事项：**
- 确保正确指定 MCU 类型，这是通过 `-mmcu` 选项完成的。
- `.elf` 文件包含二进制代码以及调试信息。
- 使用 `-j .text -j .data` 选项从 `.elf` 文件中提取代码段和数据段信息。
- `.hex` 文件是最终可以被编程器写入单片机 FLASH 存储器的格式。
#### 四、使用 MAKEFILE 管理项目
##### 4.1 MAKEFILE 概念介绍
在实际开发过程中，对于较大的项目而言，手动编译和链接多个源文件是非常繁琐且容易出错的过程。因此，引入了 **MAKEFILE** 这样的项目管理工具。MAKEFILE 是一个文本文件，它包含了各种规则，用于指导 make 工具如何编译和链接源文件。
**MAKEFILE 示例：**
```makefile
# 当前目录 D:\AVRGCC\TEST
all:
@echo hello!
# End makefile
```
在这个示例中，“all”是目标，当执行 `make` 命令时，如果没有指定目标，默认会处理第一个目标（即“all”），并在控制台上输出 “hello!”。
**调用 MAKEFILE：**
1. 在命令行中输入 `make` 或 `make all`。
2. 如果没有指定目标，make 将处理默认目标。
3. make 可以根据文件的修改时间自动决定是否需要重新编译。
**MAKEFILE 的优点：**
- 自动化处理编译流程，提高效率。
- 避免重复编译未修改的文件，节省时间。
- 方便管理大型项目的编译任务。
通过以上介绍，我们可以看到使用 GCC 编译 AVR 单片机程序的具体步骤，以及如何利用 MAKEFILE 来简化项目管理。这些知识对于初学者来说是非常宝贵的，可以帮助他们更快地掌握 AVR 单片机的编程技巧。
