Mikrodenetleyici Programlama Temelleri

3. Mikrodenetleyici Programlama Temelleri, bir mikrodenetleyiciyi etkili bir şekilde programlayabilmek için gereken yazılım kavramlarını ve tekniklerini kapsar. Bu başlık altında, mikrodenetleyicilerin nasıl programlandığı, kullanılan diller, geliştirme ortamları ve temel programlama yapılarını inceleyeceğiz.

---

3. Mikrodenetleyici Programlama Temelleri

a) Programlama Dilleri ve IDE'ler

Mikrodenetleyiciler için genellikle şu diller ve geliştirme ortamları (IDE) kullanılır:

1. Programlama Dilleri:

   • Assembly:

     • Mikrodenetleyicilerin düşük seviyeli donanım özelliklerini doğrudan kontrol etmeyi sağlar.
     • Bellek ve işlemci kontrolü üzerinde tam hakimiyet sunar.
     • Ancak kod yazmak ve anlamak zordur, hata yapma riski yüksektir.

   • C:

     • Mikrodenetleyici programlamasında en çok kullanılan dildir.
     • Donanım erişimi sağlarken yüksek seviyeli programlama imkanı verir.
     • Taşınabilir (portable) ve optimize edilebilir.

   • C++ ve Python:

     • C++: Nesne tabanlı programlama mikrodenetleyicilerde pek yaygın olmasa da karmaşık projelerde kullanılır.
     • Python: Özellikle Raspberry Pi gibi daha güçlü gömülü sistemlerde tercih edilir.

2. IDE'ler (Integrated Development Environment):

   • Arduino IDE:
     • Basit bir arayüz ve geniş bir kütüphane desteği sunar.
     • Başlangıç seviyesi kullanıcılar için idealdir.
   • Microchip MPLAB X:
     • PIC mikrodenetleyiciler için kullanılır.
     • Gelişmiş hata ayıklama (debugging) özelliklerine sahiptir.
   • Keil uVision:
     • ARM tabanlı mikrodenetleyiciler için popülerdir.
   • Atmel Studio:
     • AVR mikrodenetleyiciler (örneğin, ATmega) için tercih edilir.

---

b) Temel Programlama Yapıları

Bir mikrodenetleyiciyi programlarken, aşağıdaki yapılar temel taşlardır:

1. Setup ve Loop Fonksiyonları:

   • Çoğu mikrodenetleyici programında iki ana kısım bulunur:
     • Setup: Başlangıç ayarlarının yapıldığı yerdir (örn. GPIO pinlerinin giriş/çıkış olarak ayarlanması).
     • Loop: Mikrodenetleyici çalıştığı sürece tekrar eden işlemlerin yapıldığı kısım.

   Arduino Örneği:

   void setup() {
       pinMode(13, OUTPUT); // GPIO 13'ü çıkış olarak ayarla
   }
   
   void loop() {
       digitalWrite(13, HIGH); // LED'i yak
       delay(1000);            // 1 saniye bekle
       digitalWrite(13, LOW);  // LED'i söndür
       delay(1000);            // 1 saniye bekle
   }
   

2. Kontrol Yapıları:

   • Mikrodenetleyicilerde if-else, switch-case, for, while gibi yapılar kullanılarak karar verme ve döngüler uygulanır.
   • Örnek: Bir buton basıldığında LED'i yak.

     if (digitalRead(2) == HIGH) {
         digitalWrite(13, HIGH); // LED'i yak
     } else {
         digitalWrite(13, LOW); // LED'i söndür
     }
     

3. Kesme (Interrupt) Yönetimi:

   • Kesintiler, mikrodenetleyicinin belirli bir olaya anında tepki vermesini sağlar.
   • Örnek: Butona basıldığında bir LED'in yanıp sönmesini kesmelerle kontrol etme.

     attachInterrupt(digitalPinToInterrupt(2), toggleLED, RISING);
     
     void toggleLED() {
         digitalWrite(13, !digitalRead(13)); // LED durumunu değiştir
     }
     

---

c) Giriş/Çıkış İşlemleri

Giriş ve çıkış işlemleri mikrodenetleyicilerin temel fonksiyonlarıdır. Harici cihazlarla iletişim kurmak için kullanılır.

1. Dijital Giriş/Çıkışlar:

   • Giriş: Buton, anahtar gibi cihazlardan veri almak için kullanılır.

     int buttonState = digitalRead(2); // GPIO 2'deki giriş durumunu oku
     

   • Çıkış: LED, röle gibi cihazları kontrol etmek için kullanılır.

     digitalWrite(13, HIGH); // GPIO 13'e 1 sinyali gönder
     

2. Analog Giriş/Çıkışlar:

   • ADC (Analog Giriş): Analog sinyalleri dijitale çevirmek için.

     int sensorValue = analogRead(A0); // A0 pinindeki sensör değerini oku
     

   • PWM (Analog Çıkış Simülasyonu): LED parlaklığını veya motor hızını ayarlamak için.

     analogWrite(9, 128); // GPIO 9 pinine %50 PWM uygula
     

---

d) Kütüphane Kullanımı

Mikrodenetleyicilerde belirli donanım veya protokol işlemlerini kolaylaştırmak için kütüphaneler kullanılır.

• Standart Kütüphaneler:

  • Wire.h: I2C protokolüyle iletişim.
  • SPI.h: SPI protokolüyle hızlı veri aktarımı.
  • EEPROM.h: Mikrodenetleyici belleğine veri yazma/okuma.

• Özel Kütüphaneler:

  • Adafruit Kütüphaneleri: OLED ekranlar, sensörler vb. için.
  • FastLED: LED şeritleri kontrol etmek için.

Örnek: I2C ile bir sensör okumak

#include <Wire.h>

void setup() {
    Wire.begin();
}

void loop() {
    Wire.beginTransmission(0x40); // Sensör adresi
    Wire.write(0xF3);             // Komut gönder
    Wire.endTransmission();
    delay(100);
}

---

e) Hafıza Yönetimi

Mikrodenetleyicilerde sınırlı bellek bulunduğundan, verimli hafıza yönetimi hayati öneme sahiptir.

1. RAM Kullanımı:

   • Değişkenler RAM'de saklanır. Fazla yer kaplayan değişkenlerden kaçınılmalıdır.
   • Örnek: Bir dizi tanımlarken dikkatli olunmalıdır.

     char buffer[256]; // Gereksiz yere büyük bellek kullanımı
     

2. Flash Bellek Kullanımı:

   • Sabit değerler genellikle flash bellekte saklanır.

     const char message[] PROGMEM = "Merhaba Dünya!";
     

3. EEPROM Kullanımı:

   • Kalıcı veriler burada saklanır (örneğin, cihaz ayarları).

---

Kaynaklar:

1. Arduino Programlama Başlangıç: Arduino Official
2. Mikrodenetleyiciler İçin C Programlama: GeeksforGeeks
3. MPLAB X ve PIC Programlama: Microchip
4. Kesme Yönetimi: Embedded Systems Interrupts

Bu temel bilgilerle mikrodenetleyici programlamaya hızlı bir başlangıç yapabilirsiniz! Daha fazla uygulama ya da proje önerisi isterseniz, size yardımcı olmaktan mutluluk duyarım! 😊