Что такое AVR микроконтроллер?
AVR микроконтроллеры – это тип устройств, разработанный компанией Atmel, которые имеют определенное преимущество перед обычными микросхемами, но, сначала, давайте разберемся, что такое микроконтроллер?
Самый простой способ понять это – сравнить микроконтроллер с вашим компьютером, в котором установлена материнская плата. На этой плате стоит микропроцессор (на чипе Intel или AMD), который обеспечивает устройство вычислений, память RAM и EEPROM, и интерфейсы остальных систем, например, серийные порты (в настоящее время в основном USB), жесткие диски и графические интерфейсы. В микроконтроллере все эти возможности встроены в один чип, а это значит, что отсутствует потребность в материнской плате и многих других компонентах, например, светодиод может быть подключен напрямую к AVR. В микропроцессорах нет такой возможности!
AVR микроконтроллеры выпускаются в нескольких корпусах, некоторые предназначены для монтажа в отверстия, некоторые для поверхностного.
AVR бывают 8-ми и 100-пиновыми, хотя все, что выше 64-х пинов только для монтажа в отверстия. Большинство людей начинают с DIL (Сдвоенный в линию) 28—х пинового чипа, например, ATmega328 или 40-ка пинового ATmega16 или ATmega32.
Компьютерные микропроцессоры бывают минимум 32-х битными, а теперь чаще 64-х битные. Это означает, что они могут обрабатывать данные 32-х битными или 64-х битными блоками, если они подключены к шине. AVR гораздо проще и работает с 8-ми битными блоками, пропускная ширина потока 8 бит, хотя сейчас стали появляться AVR32 с 32-х битной шиной.
На компьютере установлена операционная система (Windows или Linux), и именно в ней запускаются программы, такие, как Word, InternetExplorer или Chrome. На 8-ми битном микроконтроллере, например, на таком, как AVR обычно нет установленной операционной системы, хотя, при необходимости, она может быть установлена. Вместо этого реализована возможность запуска одной программы.
Также, как и ваш компьютер, который будет бесполезным, если на нем не установлена ни одна программа, также, и AVR требует установки программ.
Программа хранится во встроенной памяти AVR, а не на внешнем жестком диске, как на компьютере. Загрузка этой программы вAVR происходит при помощи программатора AVR, обычно, когда AVR является частью системы, и программируется разработчиком или системным программистом.
Так что же это за программа? Она состоит из серии инструкций, очень простых, и направленных на обработку данных. В большинстве приложений, которые вы будете использовать с AVR, например, в контроллере промышленного оборудования, необходимо, чтобы считывалась информация со входов, проводилась проверка состояния и, соответственно, происходило переключение на выходы. Иногда вам нужно менять данные, управлять ими, или передавать их на другое устройство, например, на ЖК дисплей или на серийный порт. Чтобы выполнять эти простые задачи, используется серия простых бинарных инструкций, каждая из которых соответствует команде на ассемблере, понятной пользователю. Самый простой способ написать программу для AVR – использовать ассемблер (хотя, если хотите оставаться педантичным, можете записывать двоичные числа).
Использование ассемблера позволяет вам понять больше о том, как действует AVR, и как это все соединено воедино. Также, это дает возможность использовать очень маленький и быстрый код. Недостаток в том, что вы, как программист, должны делать все сами, включая управление памятью и структурой программ, что может быть очень утомительно.
Чтобы этого избежать, для написания программ для AVR были использованы языки программирования более высокого уровня, основным считается Cи, а также, можно использовать Basic и Java. Высокий уровень означает, что каждая строка Cи (или Basic, или Java) кода может переводиться в множество строк ассемблера. Компилятор также разбирается со структурой программы и управлением памятью, так что все становится гораздо проще. Наиболее часто используемые процессы, например, задержки или вычисления, могут храниться в библиотеках, и доступ к ним очень простой.
Мне кажется, что написание программ на Си для AVR сравнимо с управлением автомобилем. Да, вы очень легко можете это делать, но, если что-то идет не так, то вы понятия не имеете, как быть, и как справиться со сложной ситуацией, например, со скользкой дорогой.
Написание простейших программ на ассемблере дает вам понять, что происходит «под капотом», как это работает, и что с этим можно сделать. Потом вы переходите на Си, но, к этому моменту, вы уже знаете, как функционирует AVR, и знаете его ограничения.
Также, как у вашей программы есть в памяти код, также у AVR есть вторая память, которая называется EEPROM, где вы можете хранить данные, например, серийные номера, данные калибровок и другую, необходимую под рукой, информацию. Доступ туда осуществляется по инструкциям в вашей программе.
У AVR также есть I/O, которое используется, чтобы контролировать аппаратные средства микроконтроллера. К аппаратным средствам относятся порты, АЦП (ADC), коммуникационные интерфейсы, например, I2C (2—х проводной интерфейс), SPI и UART (серийный порт), таймеры и система watchdog, которая восстанавливает систему после сбоя. Все эти периферийные устройства контролируется из-под программы, используя специальные инструкции. Большая часть кода программирования AVR посвящена тому, как устанавливать и контролировать эти аппаратные интерфейсы.
Примеры работ
Услуги
Контакты
Время выполнения запроса: 0,00395679473877 секунд.
Всё о микроконтроллерах AVR
Микроконтроллер — микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами.
AVR – это название популярного семейства микроконтроллеров, которое выпускает компания Atmel. Кроме АВР под этим брендом выпускаются микроконтроллеры и других архитектур, например, ARM и i8051.
Какими бывают AVR микроконтроллеры?
Существует три вида микроконтроллеров:
- AVR 8-bit.
- AVR 32-bit.
- AVR xMega
Самым популярным уже более десятка лет является именно 8-битное семейство микроконтроллеров. Многие радиолюбители начинали изучать микроконтроллеры с него. Почти все они познавали мир программируемых контроллеров делая свои простые поделки, вроде светодиодных мигалок, термометров, часов, а также простой автоматики, типа управления освещением и нагревательными приборами.
Микроконтроллеры AVR 8-bit в свою очередь делятся на два популярных семейства:
- Attiny – из названия видно, что младшее (tiny – юный, молодой, младший), в основном имеют от 8 пинов и более. Объём их памяти и функционал обычно скромнее, чем в следующем;
- Atmega – более продвинутые микроконтроллеры, имеют большее количество памяти, выводов и различных функциональных узлов;
Самым мощным подсемейством микроконтроллеров является xMega – эти микроконтроллеры выпускаются в корпусах с огромным количеством пинов, от 44 до 100. Столько необходимо для проектов с большим количеством датчиков и исполнительных механизмов. Кроме того, увеличенный объем памяти и скорость работы позволяют получить высокое быстродействие.
Расшифровка: Пин (англ. pin – иголка, булавка) – это вывод микроконтроллера или как говорят в народе – ножка. Отсюда же слово «распиновка» — т.е. информация о назначении каждой из ножек.
Для чего нужны и на что способны микроконтроллеры?
Микроконтроллеры применяются почти везде! Практически каждое устройство в 21 веке работает на микроконтроллере: измерительные приборы, инструменты, бытовая техника, часы, игрушки, музыкальные шкатулки и открытки, а также многое другое; одно лишь перечисление займет несколько страниц текста.
Разработчик может использовать аналоговый сигнал подовая его на вход микроконтроллера и манипулировать с данными о его значении. Эту работу выполняет аналогово-цифровой преобразователь (АЦП). Данная функция позволяет общаться пользователю с микроконтроллером, а также воспринимать различные параметры окружающего мира с помощью датчиков.
В распространенных AVR-микроконтроллерах, например, Atmega328, который на 2017 году является сердцем многих плат Arduino, но о них позже. Используется 8 канальный АЦП, с разрядностью 10 бит. Это значит вы сможете считать значение с 8 аналоговых датчиков. А к цифровым выводам подключаются цифровые датчики, что может быть очевидным.
Пояснение:
Разрядность – это величина, которая характеризует качество, точность и чувствительность аналогового входа. Звучит не совсем понятно. Немного практики: 10 битный АЦП, записать аналоговую информацию с порта в 10 битах памяти, иначе говоря плавно изменяющийся цифровой сигнал микроконтроллером распознается как числовое значение от 0 до 1024.
12 битный АЦП видит тот же сигнал, но с более высокой точностью – в виде от 0 до 4096, а это значит, что измеренные значения входного сигнала будут в 4 раза точнее. Чтобы понять откуда взялись 1024 и 4096, просто возведите 2 в степени равную разрядности АЦП (2 в степени 10, для 10 разрядного и т.д.)
Чтобы управлять мощностью нагрузки к вашему распоряжению есть ШИМ-каналы, их можно задействовать, например, для регулировки яркости, температуры, или оборотов двигателя.
В том же 328 контроллере их 6.
В общем структура AVR микроконтроллера изображена на схеме:
Все узлы подписаны, но всё же некоторые названия могут быть не столь очевидными. Давайте рассмотрим их обозначения.
- АЛУ – арифметико-логическое устройство. Нужно для выполнения вычислении.
- Регистры общего назначения (РОН) – регистры которые могут принимать данные и хранить их в то время пока микроконтроллер подключен к питанию, после перезагрузки стираются. Служат как временные ячейки для операций с данными.
- Прерывания – что-то вроде события которое возникает по внутренним или внешним воздействиям на микроконтроллер – переполнение таймера, внешнее прерывание с пина МК и т.д.
- JTAG – интерфейс для внутрисхемного программирования без снятия микроконтроллера с платы.
- Flash, ОЗУ, EEPROM – виды памяти – программ, временных рабочих данных, долгосрочного хранения независимая от подачи питания к микроконтроллеру соответственно порядку в названиях.
- Таймеры и счетчики – важнейшие узлы в микроконтроллере, в некоторых моделях их количество может быть до десятка. Нужны для того, чтобы отчитывать количество тактов, соответственно временные отрезки, а счетчики увеличивают свое значение по какому-либо из событий. Их работа и её режим зависят от программы, однако выполняются эти действия аппаратно, т.е. параллельно основному тексту программы, могут вызвать прерывание (по переполнению таймера, как вариант) на любом этапе выполнения кода, на любой его строке.
- A/D (Analog/Digital) – АЦП, его назначение мы уже описали ранее.
- WatchDogTime (Сторожевой таймер) – независимый от микроконтроллера и даже его тактового генератора RC-генератор, который отсчитывает определенный промежуток времени и формирует сигнал сброса МК, если тот работал, и пробуждения – если тот был в режиме сна (энергосбережния). Его работу можно запретить, установив бит WDTE в 0.
Выходы микроконтроллера довольно слабые, имеется в виду то, что ток через них обычно до 20-40 миллиампер, чего хватит для розжига светодиода и LED-индикаторов.
Для более мощной нагрузки – необходимы усилители тока или напряжения, например, те же транзисторы.
Что нужно чтобы начать изучение микроконтроллеров?
Для начала нужно приобрести сам микроконтроллер. В роли первого микроконтроллера может быть любой Attiny2313, Attiny85, Atmega328 и другие. Лучше выбирать ту модель, которая описана в уроках, по которым вы будете заниматься.
Следующее что Вам нужно – программатор. Он нужен для загрузки прошивки в память МК, самым дешевым и популярным считается USBASP.
Немногим дороже, но не менее распространенный программатор AVRISP MKII, который можно сделать своими руками – из обычной платы Arduino
Другой вариант – прошивать их через USB-UART переходник, который обычно делается на одном из преобразователей: FT232RL, Ch440, PL2303 и CP2102.
В некоторых случаях для такого преобразователя используют микроконтроллеры AVR с аппаратной поддержкой USB, таких моделей не слишком много.
- ATmega8U2;
- ATmega16U2;
- ATmega32U2.
Одно лишь «но» – в память микроконтроллера предварительно нужно загрузить UART бутлоадер. Разумеется, для этого все равно нужен программатор для AVR-микроконтроллеров.
Интересно: Bootloader – это обычная программа для микроконтроллера, только с необычной задачей – после его запуска (подключения к питания) он ожидает какое-то время, что в него могут загрузить прошивку. Преимуществом такого метода – можно прошить любым USB-UART переходником, а они очень дешевы. Недостаток – долго загружается прошивка.
Для работы UART (RS-232) интерфейса в микроконтроллерах AVR выделен целый регистр UDR (UART data register). UCSRA (настройки битов приемопередатчика RX, TX), UCSRB и UCSRС – набор регистров отвечающие за настройки интерфейса в целом.
Кроме программатора для написания и загрузки программы нужно IDE – среда для разработки.
Можно конечно же писать код в блокноте, пропускать через компиляторы и т.д. Зачем это нужно, когда есть отличные готовые варианты. Пожалуй, один из наиболее сильных – это IAR, однако он платный.
Официальным IDE от Atmel является AVR Studio, которая на 6 версии была переименована в Atmel studio. Она поддерживает все микроконтроллеры AVR (8, 32, xMega), автоматически определяет команды и помогает ввести, подсвечивает правильный синтаксис и многое другое. С её же помощью можно прошивать МК.
Наиболее распространённым является — C AVR, поэтому найдите самоучитель по нему, есть масса русскоязычных вариантов, а один из них — Хартов В.Я. «Микроконтроллеры AVR. Практикум для начинающих».
Самый простой способ изучить AVR
Купите или сделайте своими руками плату Arduino. Проект ардуино разработан специально для учебных целей. Он насчитывает десятки плат различных формами и количеством контактов. Самое главное в ардуино – это то что вы покупаете не просто микроконтроллера, а полноценную отладочную плату, распаянную на качественной текстолитовой печатной плате, покрытой маской и смонтированными SMD компонентами.
Самые распространенные – это Arduino Nano и Arduino UNO, они по сути своей идентичны, разве что «Нано» меньше примерно в 3 раза чем «Уно».
Несколько фактов:
- Ардуино может программироваться стандартным языком – «C AVR»;
- своим собственным – wiring;
- стандартная среда для разработки – Arduino IDE;
- для соединения с компьютером достаточно лишь подключить USB шнур к гнезду micro-USB на плате ардуино нано, установить драйвера (скорее всего это произойдет автоматически, кроме случаев, когда преобразователь на Ch440, у меня на Win 8.1 драйвера не стали, пришлось скачивать, но это не заняло много времени.) после чего можно заливать ваши «скетчи»;
- «Скетчи» – это название программ для ардуино.
Выводы
Микроконтроллеры станут отличным подспорьем в вашей радиолюбительской практике, что позволит вам открыть для себя мир цифровой электроники, конструировать свои измерительные приборы и средства бытовой автоматики.
Ранее ЭлектроВести писали, что в аэропорту «Борисполь» запустили первое электрозарядное устройство на два паркоместа. Об этом сообщил на своей странице в Facebook заместитель гендиректора аэропорта Георгий Зубко.
По материалам: electrik.info.
Что такое микроконтроллер, семейства и корпуса AVR микроконтроллеров
Попробуем разобраться что же представляет из себя AVR микроконтроллер, что это такое и из чего состоит. Узнаем какие есть семейства микроконтроллеров от фирмы ATMEL и в каких корпусах выпускаются микро-чипы от данного производителя. Сделаем выбор корпуса микросхемы, наиболее пригодного для знакомства с AVR микроконтроллерами.
Содержание:
- Контроллеры и микроконтроллеры
- Что такое AVR микроконтроллер
- Корпуса для AVR микросхем
- Заключение
Контроллеры и микроконтроллеры
Микроконтроллер — это электронное устройство, микросхема которая представляет собою маленький компьютер со своей памятью и вычислительным ядром(микропроцессором), а также с набором дополнительных интерфейсов для подключения самых разных устройств для ввода и вывода различной информации, управления устройствами и измерения различных параметров.
Микропроцессор, оперативная память, флешь-память, порты ввода/вывода, таймеры, интерфейсы связи — все это заключено в одном кристалле, одной микросхеме которая и называется микроконтроллером.
Чем отличается микроконтроллер от контроллера? — под контроллером подразумевается определенная схема или плата с различными компонентами для контроля и выполнения поставленных задач, а микроконтроллер — это схема универсального контроллера, которая размещена на маленьком кристаллике микросхемы и которая способна работать по четко заданной программе.
Работа микроконтроллера и его периферии осуществляется по программе, которая записывается во внутреннюю память и способна храниться в такой памяти достаточно длительный срок(несколько десятков лет).
Что такое AVR микроконтроллер
AVR микроконтроллеры, производимые фирмой ATMEL — это семейство 8-битных и более новых 32-битных микроконтроллеров с архитектурой RISC, которые совмещают в себе вычислительное ядро, Flash-память и разнообразную периферию (аналоговые и цифровые входы и выходы, интерфейсы и т.
п.) на одном кристале. Это маленькие и очень универсальные по функционалу микросхемки, которые могут выполнять контроль и управлять различными устройствами, взаимодействовать между собою потребляя при этом очень мало энергии.
Данное RISC-ядро было разработано двумя студентами из города Тронхейма (третий по населению город Норвегии, расположен в устье реки Нидельвы) — Альф Боген (Alf-Egil Bogen) и Вегард Воллен (Vegard Wollen). В 1995м году данные персоны сделали предложение корпорации ATMEL на выпуск новых 8-битных микроконтроллеров, с тех пор AVR микроконтроллеры заполучили большую популярность и широкое применение.
Что обозначает аббревиатура AVR? — здесь наиболее вероятны два варианта:
- Advanced Virtual RISC;
- Alf Egil Bogen Vegard Wollan RISC, в честь создателей — Альфа и Вегарда .
Весь класс микроконтроллеров поделен на семейства:
- tinyAVR (например:ATtiny13, ATtiny88б ATtiny167) — начальный класс, миниатюрные чипы, мало памяти и портов, базовая периферия;
- megaAVR (например: ATmega8, ATmega48, ATmega2561) — средний класс, больше памяти и портов, более разнообразная периферия;
- XMEGA AVR (например: ATxmega256A3U, ATxmega256A3B) — старший класс, много ресурсов, хорошая производительность, поддержка USB, улучшенная безопасность;
- 32-bit AVR UC3 (например: AT32UC3L016, ATUC256L4U) — новые высокопроизводительные 32-битные микроконтроллеры поддерживающие много технологий и интерфейсов среди которых USB, Ethernet MAC, SDRAM, NAND Flash и другие.
Микроконтроллеры AVR имеют обширную систему команд, которая насчитывает от 90 до 133 команд в зависимости от модели микроконтроллера. Для сравнения: PIC-микроконтроллеры содержат от 35 до 83 команд, в зависимости от семейства.
Большинство команд хорошо оптимизированы и выполняется за один такт, что позволяет получить хорошую производительность при небольших затратах ресурсов и энергии.
Корпуса для AVR микросхем
Микроконтроллеры AVR выпускаются в корпусах DIP, SOIC, TQFP, PLCC, MLF, CBGA и других. Примеры некоторых корпусов приведены на рисунке ниже.
Рис. 1. Корпуса микросхем для микроконтроллеров AVR — DIP, SOIC, TQFP, PLCC.
Как видим, корпуса для AVR микроконтроллеров есть на любой вкус и потребности. Можно выбрать недорогой чип в корпусе DIP8 и смастерить миниатюрную игрушку или же какое-то простое устройство, а можно купить более функциональный и дорогой микроконтроллер в корпусе TQFP64 и подключить к нему разнообразные датчики, индикаторы и исполнительные устройства для выполнения более серьезных задач.
Для начинающих программистов AVR наиболее удобны микросхемы в корпусе DIP, данные микросхемы удобно паять и они очень просто монтируются на разнообразных монтажных панелях, к примеру на Breadboard и других.
Рис. 2. AVR микроконтроллеры ATmega8 и ATtiny13 в корпусе DIP на макетной панели (Breadboard).
Из рисунка видим что здесь ничего не нужно паять, поместили микроконтроллер в гнезда макетной панели и можем подключать к нему питание, светодиоды с резисторами, различные микросхемки, программатор и разную периферию. Очень просто и удобно!
Заключение
В следующей статье рассмотрим варианты применения AVR микроконтроллеров, где они уже используются и для чего. Постараюсь дать ответ на вопрос «зачем мне изучать программирование AVR микроконтроллеров?».
Начало цикла статей: Программирование AVR микроконтроллеров в Linux на языках Asembler и C.
AVR Знакомство с семейством AVR
 
 
 
Урок 1
Сегодня я решил поделиться с вами некоторыми своими знаниями в области программирования микроконтроллеров AVR.
И неплохо, я думаю, начать изучение программирования микроконтроллеров именно с линейки AVR.
Почему именно с этой линейки?
Ну, может кто знает, может кто-то не знает, микроконтроллер AVR – это продукт компании Atmel.
Ну почему же всё-таки именно с линейки AVR?
Во-первых, микроконтроллеры AVR – они повсеместно доступны, они есть в любых магазинах, цена их невысока.
Во-вторых, из-за наличия многочисленного программного обеспечения для их программирования и прошивки, что тоже в наше время немаловажно.
То есть, при написании программ вы не будете нарушать ни чьих авторских прав.
В-третьих, ещё то, что именно потому, что по программированию именно данной линейки я имею в наличии больше всего знаний в своей голове и навыков.
Поэтому, будем программировать мы именно под микроконтроллеры AVR.
Начнём мы с такого представителя этой линейки, как микроконтроллер Atmega 8.
ATMEGA 8A
Почему именно с него, с Atmega 8?
Потому что, во-первых, он вполне себе такой полноправный микроконтроллер и недорогой.
Имеет на своём борту три порта ввода-вывода. Мы не будем здесь вдаваться в подробности, что такое порты. Вкратце, порты – это такие шины данных, которые работают в двух направлениях – и на вывод, и на ввод.
Порт B.
У порта B, он у нас неполный, имеет 6 ножек.
0, 1 ножка, 2, 3, 4 и 5. То есть, 6 ножечек.
Порт C также у нас неполный, от нулевой до шестой ножки.
А вот порт D у нас полноправный порт, имеет все 8 ног, т.е. байт данных от 0 до 7.
Питается микроконтроллер от 5 вольт. Можно питать его также от 3,3 вольта, он также будет отлично работать. Но единственное, частота тактирования может быть выставлена только 8 мегагерц максимально. 16 мы не можем выставить при трёх вольтах, можем только при пяти вольтах. Подается питание на 7 ножку. Общий провод – восьмая.
Ну теперь давайте посмотрим, откуда мы можем взять программное обеспечение для программирования.
У компании Atmel имеется свой сайт www.
atmel.com. На главной страничке, далеко ходить не нужно, в правой части страницы под главным баннером находится вот Download Atmel Studio.
Вот эту вот программку мы скачиваем, устанавливаем. Впоследствии мы будем создавать в ней свои проекты. А как создавать проекты, как писать код, мы с вами познакомимся на следующих занятиях. Так что пока, скачивайте, устанавливайте.
Прошивать контроллер мы поначалу будем вот в такой вот программе – avrdude.
Ссылка на скачивание avrdode 3.3 avrdudeprog33
Ну, на этом, с вашего позволения, я пока закончу Продолжение будет в следующих уроках.
Программирование МК AVR Следующий урок
Смотреть ВИДЕОУРОК
Post Views: 22 787
Новые микроконтроллеры AVR от Microchip – преемники Mega
29 декабря 2020
Александр Белов (КОМПЭЛ)
В начале года Microchip анонсировал выход новой линейки 8-битных микроконтроллеров AVR, которая придет на смену контроллерам высокой и средний производительности ATmega.
На данный момент в линейку входят серии AVR-DA, AVR-DB и AVR-DD. В статье разобраны отличия новой линейки от ее предшественницы, рассмотрены характеристики новых серий и проведено их сравнение между собой.
Семейство 8-битных микроконтроллеров AVR было создано компанией Atmel в 1996 году. Данные МК имеют гарвардскую архитектуру, то есть исполняемый код и данные находятся в разных адресных пространствах, и систему команд, близкую к идеологии RISC.
В 2016 году компания Microchip – американский производитель электроники, — приобрела компанию Atmel и пополнила свое портфолио 8-битных микроконтроллеров, представленное устройствами с ядром PIC, микроконтроллерами с архитектурой AVR.
Исторически микроконтроллеры с архитектурой AVR делились на три линейки:
ATtiny – это контроллеры начального уровня с небольшим объемом памяти программ – до 32 кбайт в компактных корпусах (до 32-х выводов).
ATmega – контроллеры средней и высокой производительности с объем памяти до 256 кбайт в корпусах до 100 выводов. Последним пополнением этой линейки стала серия ATmega-0 (ее флагман – ATmega4809), выпущенная в 2018 году. Обновление линейки не планируется, дальнейшим развитием линейки ATmega стала новая линейка AVR, с одноименной архитектурой.
ATxmega – устройства с максимальной производительность, до 384 кбайт памяти программ. Последней выпущенной серией стала E5, увидевшая свет в 2013 году. Развитие этой линейки остановлено, поскольку нишу производительных контроллеров заняли 32-битные микроконтроллеры на базе ядер группы ARM Cortex-M.
В начале 2020 года Microchip анонсировал три серии микроконтроллеров, принадлежащих к новой линейке AVR:
Вместе с названием линейки изменилось и обозначение устройств. Маркировка теперь имеет вид «AVRXXYYZZ», где:
- XX – объем памяти в килобайтах;
- YY – семейство;
- ZZ – количество выводов корпуса.
Серия AVR-DA
Серия AVR-DA состоит из 11 устройств с вариантами выбора объема памяти от 32 до 128 кбайт в корпусах 28…64 вывода. Эта серия была выпущена первой, все ее представители уже доступны для заказа. В таблице 1 указан состав серии и параметры микроконтроллеров.
Таблица 1. Состав и характеристики серии AVR-DA
| Наименование | Частота ядра, МГц | Flash, кбайт | SRAM, кбайт | EEPROM, байт | Вы- воды | 12 бит АЦП | 10 бит ЦАП | Компара- торы | PTC | ZCD | USART/SPI/I2C | Таймеры | Корпуса |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AVR128DA28 | 24 | 128 | 16 | 512 | 28 | 1 | 1 | 3 | 1 | 1 | 3/2/1 | 5 | SPDIP, SOIC, SSOP |
| AVR128DA32 | 24 | 128 | 16 | 512 | 32 | 1 | 1 | 3 | 1 | 1 | 3/2/2 | 5 | TQFP, VQFN |
| AVR128DA48 | 24 | 128 | 16 | 512 | 48 | 1 | 1 | 3 | 1 | 2 | 5/2/2 | 7 | TQFP, VQFN |
| AVR128DA64 | 24 | 128 | 16 | 512 | 64 | 1 | 1 | 3 | 1 | 3 | 6/2/2 | 8 | TQFP, VQFN |
| AVR64DA28 | 24 | 64 | 8 | 512 | 28 | 1 | 1 | 3 | 1 | 1 | 3/2/1 | 5 | SPDIP, SOIC, SSOP |
| AVR64DA32 | 24 | 64 | 8 | 512 | 32 | 1 | 1 | 3 | 1 | 1 | 3/2/2 | 5 | TQFP, VQFN |
| AVR64DA48 | 24 | 64 | 8 | 512 | 48 | 1 | 1 | 3 | 1 | 2 | 5/2/2 | 7 | TQFP, VQFN |
| AVR64DA64 | 24 | 64 | 8 | 512 | 64 | 1 | 1 | 3 | 1 | 3 | 6/2/2 | 8 | TQFP, VQFN |
| AVR32DA28 | 24 | 32 | 4 | 512 | 28 | 1 | 1 | 3 | 1 | 1 | 3/2/1 | 5 | SPDIP, SOIC, SSOP |
| AVR32DA32 | 24 | 32 | 4 | 512 | 32 | 1 | 1 | 3 | 1 | 1 | 3/2/2 | 5 | TQFP, VQFN |
| AVR32DA48 | 24 | 32 | 512 | 4 | 48 | 1 | 1 | 3 | 1 | 2 | 5/2/2 | 6 | TQFP, VQFN |
Изменения коснулись ядра и его системы питания: ядро может функционировать на увеличенной максимальной частоте 24 МГц во всем диапазоне питающего напряжения 1,8…5,5 В.
Впервые в устройствах AVR появился модуль Zero Cross Detector – детектор пересечения переменным током нулевого уровня. Раньше это была периферия, свойственная только PIC-контроллерам.
АЦП было обновлено: новая версия обеспечивает оцифровку аналогового напряжения с частотой до 130 Гц и разрешением 12-бит с возможностью включения дифференциального режима работы. Аккумулятор был увеличен до 128 семплов. Как и в предыдущей версии, поддерживаются следующие режимы работы:
- единичное преобразование;
- режим непрерывного преобразования;
- режим накопления;
- режим сравнения с порогом;
- режим запуска по событию;
- режим измерения температуры (от встроенного датчика температуры).
В устройствах новой линейки появился модуль ЦАП. Напомним, что контроллеры Mega такового не имели. Преобразователь работает на скорости 140 ksps и имеет разрешение 10 бит.
По сравнению с линейкой ATmega, было увеличено количество следующих модулей периферии:
- количество модулей USART увеличено до шести;
- количество аналоговых компараторов увеличено до трех.
Обратим внимание на наличие специфической периферии – Peripheral Touch Controller, сенсорного контроллера, позволяющего реализовать емкостные сенсорные элементы управления – кнопки, слайдеры, спиннеры и 2D-поверхности. Благодаря библиотеке QTouch Library настройка этого модуля сводится к нескольким кликам мыши.
Структурная схема устройств серии AVR-DA изображена на рисунке 1.
Рис. 1. Блок-схема устройств семейства AVR-DA
Для оценки возможностей новой серии и быстрого прототипирования устройств на ее базе компания Microchip выпустила отладочную плату AVR128DA48 Curiosity Nano Evaluation kit, которая изображена на рисунке 2.
Линейка отладочных плат Curiosity Nano – это самые простые отладочные платы производства Microchip. Платы линейки Curiosity Nano содержат стандартный набор компонентов:
- одну пользовательскую кнопку;
- один пользовательский светодиод;
- встроенный программатор/дебаггер с USB-портом.
Данная плата, в дополнение к стандартному набору компонентов, имеет распаянный часовой кварц.
Рис. 2. Отладочная плата AVR128DA48 Curiosity Nano Evaluation kit
Платы Curiosity Nano могут подключаться в качестве процессорного модуля в базовую плату Curiosity Nano Base, которая содержит три порта расширения microBUS, используемые для подключения модулей расширения Click Boards производства MikroElektronika, и один порт расширения Xplained Pro для подключения одноименных модулей расширения Microchip. Базовая плата изображена на рисунке 3.
Рис. 3. Плата Curiosity Nano Base
Серия AVR-DB
Серия AVR-DB состоит из 11 устройств с объемом памяти 32…128 кбайт в корпусах, имеющих 28…64 вывода. На момент написания статьи эта серия выпущена частично. Для заказа доступны устройства с 128 кбайт Flash-памяти. Состав серии и основные характеристики указаны в таблице 2.
Таблица 2. Состав и характеристики серии AVR-DB
| Наименование | Частота ядра, МГц | Flash, кбайт | SRAM, кбайт | EEPROM, байт | Вы- воды | 12 бит АЦП | 10 бит ЦАП | Компа-раторы | Опер. усил-ли | Вы- воды MVIO | ZCD | USART/SPI/I2C | Таймеры | Корпуса |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AVR128DB28 | 24 | 128 | 16 | 512 | 28 | 1 | 1 | 3 | 2 | 8 | 1 | 3/2/1 | 5 | SPDIP, SOIC, SSOP |
| AVR128DB32 | 24 | 128 | 16 | 512 | 32 | 1 | 1 | 3 | 2 | 8 | 1 | 3/2/2 | 5 | TQFP, VQFN |
| AVR128DB48 | 24 | 128 | 16 | 512 | 48 | 1 | 1 | 3 | 3 | 8 | 2 | 5/2/2 | 7 | TQFP, VQFN |
| AVR128DB64 | 24 | 128 | 16 | 512 | 64 | 1 | 1 | 3 | 3 | 8 | 3 | 6/2/2 | 8 | TQFP, VQFN |
| AVR64DB28 | 24 | 64 | 8 | 512 | 28 | 1 | 1 | 3 | 2 | 8 | 1 | 3/2/1 | 5 | SPDIP, SOIC, SSOP |
| AVR64DB32 | 24 | 64 | 8 | 512 | 32 | 1 | 1 | 3 | 2 | 8 | 1 | 3/2/2 | 5 | TQFP, VQFN |
| AVR64DB48 | 24 | 64 | 8 | 512 | 48 | 1 | 1 | 3 | 3 | 8 | 2 | 5/2/2 | 7 | TQFP, VQFN |
| AVR64DB64 | 24 | 64 | 8 | 512 | 64 | 1 | 1 | 3 | 3 | 8 | 3 | 6/2/2 | 8 | TQFP, VQFN |
| AVR32DB28 | 24 | 32 | 4 | 512 | 28 | 1 | 1 | 3 | 2 | 8 | 1 | 3/2/1 | 5 | SPDIP, SOIC, SSOP |
| AVR32DB32 | 24 | 32 | 4 | 512 | 32 | 1 | 1 | 3 | 2 | 8 | 1 | 3/2/2 | 5 | TQFP, VQFN |
| AVR32DB48 | 24 | 32 | 4 | 512 | 48 | 1 (18) | 1 (1) | 3 | 3 | 8 | 2 | 5/2/2 | 5 | TQFP, VQFN |
Серия DB очень похожа на уже рассмотренную серию: те же объемы памяти и корпуса, частота ядра и напряжение питания, схожий набор периферии.
Однако есть и различия.
В наборе периферии произошла замена – Peripheral Touch Controller серии DA заменили на операционные усилители. Каждый операционный усилитель имеет в петле обратной связи резистивный делитель с настраиваемым соотношением сопротивлений, позволяющий настроить коэффициент усиления без использования внешних элементов. Для повышения коэффициента усиления операционные усилители могут соединяться каскадом.
Следующее отличие от серии DA – поддержка инновационной технологии MVIO, суть которой заключается в том, что Port C получил независимое питание VDDIO2, что позволяет последовательным интерфейсам, выведенным на этот порт, коммуницировать со внешними устройствами, запитанными от напряжения, отличного от питания микроконтроллера. Структурная схема питания изображена на рисунке 4.
Рис. 4. Домены питания в AVR-DB
Модификации подвергся Clock Controller, поддерживающий не только внешний часовой кварц, но и высокочастотные кварцевые резонаторы с частотой до 32 МГц.
Обобщенная структурная схема контроллера тактовой частоты изображена на рисунке 5.
Рис. 5. Блок-схема генератора частоты
Для серии ABR-DB доступна отладочная плата AVR128DB48 Curiosity Nano Evaluation kit. На плату добавили кварц 16 МГц и нераспаянный разъем для подключения отдельного питания для Port C. Общий вид платы изображен на рисунке 6.
Рис. 6. Отладочная плата AVR128DB48 Curiosity Nano Evaluation kit
Серия AVR-DD
Данная серия включает в себя 12 устройств с объемами памяти 16…64 кбайт в корпусах с 14….32 выводами. Выпуск серии запланирован на второй квартал 2021 года. Характеристики устройств, входящих в серию, указаны в таблице 3.
Таблица 3. Состав и характеристики серии AVR-DD
| Наименование | Частота ядра, МГц | Flash, кбайт | SRAM, кбайт | EEPROM, байт | Вы- воды | 12 бит АЦП | 10 бит ЦАП | Компара- торы | Выводы MVIO | ZCD | USART/SPI/I2C | Таймеры | Корпуса |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| AVR64DD14 | 24 | 64 | 8 | 256 | 14 | 1 | 1 | 1 | 8 | 1 | 2/1/1 | 4 | SOIC |
| AVR64DD20 | 24 | 64 | 8 | 256 | 20 | 1 | 1 | 1 | 8 | 1 | 2/1/1 | 4 | SOIC, VQFN |
| AVR64DD28 | 24 | 64 | 8 | 256 | 28 | 1 | 1 | 1 | 8 | 1 | 2/1/1 | 5 | SPDIP, SOIC, SSOP |
| AVR64DD32 | 24 | 64 | 8 | 256 | 32 | 1 | 1 | 1 | 8 | 1 | 2/1/1 | 5 | TQFP, VQFN |
| AVR32DD14 | 24 | 32 | 4 | 256 | 14 | 1 | 1 | 1 | 8 | 1 | 2/1/1 | 4 | SOIC |
| AVR32DD20 | 24 | 32 | 4 | 256 | 20 | 1 | 1 | 1 | 8 | 1 | 2/1/1 | 4 | SOIC, VQFN |
| AVR32DD28 | 24 | 32 | 4 | 256 | 28 | 1 | 1 | 1 | 8 | 1 | 2/1/1 | 5 | SPDIP, SOIC, SSOP |
| AVR32DD32 | 24 | 32 | 4 | 256 | 32 | 1 | 1 | 1 | 8 | 1 | 2/1/1 | 5 | TQFP, VQFN |
| AVR16DD14 | 24 | 16 | 2 | 256 | 14 | 1 | 1 | 1 | 8 | 1 | 2/1/1 | 4 | SOIC |
| AVR16DD20 | 24 | 16 | 2 | 256 | 20 | 1 | 1 | 1 | 8 | 1 | 2/1/1 | 4 | SOIC, VQFN |
| AVR16DD28 | 24 | 16 | 2 | 256 | 28 | 1 | 1 | 1 | 8 | 1 | 2/1/1 | 5 | SPDIP, SOIC, SSOP |
| AVR16DD32 | 24 | 16 | 2 | 256 | 32 | 1 | 1 | 1 | 8 | 1 | 2/1/1 | 5 | TQFP, VQFN |
Серия AVR-DD занимает нишу более компактных устройств с уменьшенным объемом памяти.
В ней набор периферии больше не содержит таких специфических модулей, как Peripheral Touch Controller или операционные усилители. В остальном качественный состав периферии не изменился, но количество модулей было уменьшено:
- один модуль Zero Cross Detector;
- один компаратор;
- шесть каналов системы событий;
- два модуля USART, один SPI и один I2C.
Серию DD c серией DB объединяет поддержка технологии MVIO на Port C и поддержка внешнего кварца высокой частоты.
Сравнение серий DA, DB и DD
Рассмотренные серии поддерживают максимальную частоту ядра 24 МГц во всем диапазоне питающего напряжения 1,8…5,5 В. Таблица 4 позволяет наглядно сравнить характеристики рассмотренных серий.
Таблица 4. Сравнение серий DA, DB и DD
| Наименование | AVR-DA | AVR-DB | AVR-DD |
|---|---|---|---|
| Максимальная частота ядра, МГц | 24 | 24 | 24 |
| Flash-память, кбайт | 32… 128 | 32… 128 | 16…64 |
| Память SRAM, кбайт | 4…16 | 4…16 | 2…8 |
| Память EEPROM, байт | 512 | 512 | 256 |
| Выводы | 28…64 | 28…64 | 14…32 |
| Выводы I/O | 22…54 | 22…54 | 11…27 |
| 12 бит АЦП (каналы) | 1 (10…22) | 1 (9…22) | 1 (7…23) |
| 10 бит ЦАП (выходы) | 1 (1) | 1 (1) | 1 (1) |
| Компараторы | 3 | 3 | 1 |
| Сенсорный контроллер (PTC) | 1 | – | – |
| Операционные усилители | – | 2…3 | – |
| Выводы MVIO | – | – | 8 |
| Детектор перенесения нуля (ZCD) | 1…3 | 1…3 | 1 |
| Система событий, каналы | 8…10 | 8…10 | 6 |
| Оконный сторожевой таймер (WWDT) | 1 | 1 | 1 |
| Конфигурируемая логика (CCL), LUT | 1(4-6) | 1(4-6) | 1(4) |
| USART/SPI/I2C | (3/5/6)/2/(1/2) | (3/5/6)/2/(1/2) | 2/1/1 |
| Таймер 16 бит | 4/6/7 | 4/6/7 | 3/4 |
| Таймер 12 бит | 1 | 1 | 1 |
| Диапазон рабочих температур, °C | I = 85, E = 125 | I = 85, E = 125 | I = 85, E = 125 |
AVR-DA и DB занимают нишу производительных 8-битных контролеров с обширным набором периферии.
Основное различие в том, что серия DA имеет Peripheral Touch Controller, а серия DB — операционные усилители.
Серия DD занимает нишу более компактных, но менее производительных устройств с урезанным набором периферии. Серии DB и DD схожи в том, что имеют поддержку технологии MVIO и внешнего кварца высокой частоты.
В новых сериях применены и другие проверенные технологии Microchip, повышающие надежность, гибкость системы и уменьшающие энергопотребление:
- Core Independent Peripherals – независимая от ядра периферия, способная продолжить работу даже при переходе контроллера в энергосберегающий режим и отключении ядра;
- Cyclic Redundancy Check Memory Scan – модуль, позволяющий выявить повреждение кода программы, хранящейся во Flash-памяти;
- Configurable Custom Logic – модуль настраиваемой пользовательской логики, дающий возможность реализовать несложные цифровые устройства, функционирующие без привлечения процессора;
- Event System – система событий, позволяющая модулям периферии взаимодействовать друг с другом без участия процессора, в том числе и в спящем режиме.
Средства разработки
Поддержка новых серий включена в интегрированные среды разработки от Microchip:
- Atmel Studio (сейчас — Microchip Studio) – родная среда разработки для микроконтроллеров AVR. Поддержка новых устройств доступна после установки пакета поддержки устройств (Device Family Pack) AVR-Dx_DFP.
- MPLAB X IDE – изначально среда разработки для микроконтроллеров PIC. В данный момент поддерживаются как PIC-микроконтроллеры, так и AVR, включая последние серии. Плагин MPLAB Code Configurator позволяет графическое конфигурирование устройства и генерацию оптимизированного кода.
- Atmel START – облачная онлайн-среда разработки, которая, как и MPLAB Code Configurator, имеет удобные графические средства для настройки модулей периферии и системы в целом. Отметим, что данная среда не поддерживает PIC-микроконтроллеры.
Применения
Рассмотренные серии относятся к контроллерам широкого спектра применений и могут использоваться в различных отраслях, требующих автоматического управления в реальном времени: в бытовой электронике, медицине, промышленной электронике и устройствах интернета вещей в качестве основного вычислителя или вспомогательного устройства.
Новые серии отмечены знаком Functional Safety Ready, что означает, что они могут применяться в приложениях, критичных к отказам: автомобильной и промышленной электронике. По запросу заказчика предоставляется отчет со статистикой отказа контроллера и руководство по обеспечению требований стандартов безопасности.
Обширная экосистема, включающая в себя средства разработки, отладочные платы, техническую документацию и примеры проектов позволяет сократить время, требуемое на проектирование и вывод на рынок нового устройства.
•••
Наши информационные каналы
Микроконтроллеры AVR | Практическая электроника
Микроконтроллеры (далее по тексту просто МК) ворвались в нашу жизнь и очень сильно ее облегчили. Они используются абсолютно везде, начиная с вашей стиральной машины и заканчивая смартфоном. Сами по себе МК ничего не могут делать, но занимают главную “должность” в электронной аппаратуре. Они УПРАВЛЯЮТ процессом работы всех отдельных узлов радиоэлектронной аппаратуры и КОНТРОЛИРУЮТ ситуацию, чтобы та не вышла за рамки дозволенности).
Эта их основная функция ;-). Вот и все!
Приступая к изучению микроконтроллеров с нуля, даже опытные электронщики порой заходят в тупик, не знают с чего начать и как понять все это. Гора информации кажется неподъемной и настолько страшной и не понятной, что порой на первых попытках изучения МК все и заканчивается.
Что такое микроконтроллеры?
В настоящее время видов МК очень много. Самые знаменитые из них это микроконтроллеры PIC фирмы Microchip Technology, в народе “пики”; а также микроконтроллеры AVR фирмы Atmel, в народе называемые “авээрки”. Самые продвинутые электронщики уже юзают микроконтроллеры STM фирмы STMicroelectronics. Думаю, до них нам еще далеко. Так как самыми простыми МК для изучения являются AVR с них, пожалуй, и начнем.
Микроконтроллер представляет из себя пластмаску с железными ножками в различных корпусах. Ниже на рисунке корпуса микроконтроллеров AVR:
Давайте рассмотрим МК AVR Atmega8 в DIP корпусе:
Для того, чтобы узнать, как у нее идет нумерация ножек (распиновка), надо простой найти выемку на микросхеме, и от нее уже начинать счет 😉
А вот так идет счет, против часовой стрелки:
Теперь давайте рассмотрим схемотехническое обозначение МК AVR Atmega8:
Как мы видим, каждая из ножек пронумерована, носит свое название и даже не одно.
Все дело в том, что некоторые выводы могут выполнять разные функции, в зависимости от того, как мы запрограммируем наш МК. Чем “фаршированнее” МК, тем больше ножек и выполняемых функций он имеет.
[quads id=1]
Как же это все работает?
Внутри микроконтроллера функционирует программа. Эта программа способна выполнять ТОЛЬКО ТРИ ДЕЙСТВИЯ, она может на любую из ножек ПОДАТЬ ПИТАНИЕ в 5 Вольт (включить логическую единицу), ВЫКЛЮЧИТЬ ПИТАНИЕ (логический ноль), ПРОЧИТАТЬ, подаем мы на ногу питание со стороны или нет. Вот и все, другого не дано, программа ни на что более не способна. Это, на самом деле, сильно упрощает программирование. Подробнее про основы цифровой электроники можно прочитать зде сь.
Например, мы хотим помигать светодиодом.
В основном, с этой программы начинают изучение микроконтроллеров. Как поступим в этом случае?
Для начала мы прицепим, скажем, на ножку “2” микроконтроллера светодиод (LED-RED). Пусть он будет прицеплен анодом, а катод светодиода будет сидеть на земле (GND или, грубо говоря, минус питания).
Схема будет выглядеть следующим образом:
Схема сделана в программе Proteus, к которой мы вернемся в следующих статьях.
Итак, на ноге PD0 второго вывода микросхемы сидит светодиод с токоограничительным резистором. Резистор здесь просто ограничивает проходящий ток через светодиод, чтобы светодиод не сгорел.
Что же дальше?
Дальше нам надо запрограммировать наш МК программой. На языке программеров это звучит как “залить”, “прошить”, “шивануть”. Для этого существуют специальные программаторы.
А дальше программа внутри микроконтроллера должна делать следующее:
- Подать питание на ногу PD0 (светодиод загорается)
- Подождать сколько нужно (продолжает гореть)
- Выключить питание на ноге PD0 (светодиод тухнет)
- Подождать сколько нужно ( все еще не горит)
- Перейти к шагу 1 (светодиод загорается)
Вот и все, больше ничего программа делать не будет, только тупо моргать светодиодом 😉
Посмотрим что будет, если из алгоритма выкинуть хотя бы один шаг.
Думаю нет необходимости выкидывать шаги 1 и 3, очевидно, что без них светодиод либо никогда не загорится, либо будет всегда выключен.
Что если убрать шаг 2? Тогда получится следующее: Питание включено, диод горит, далее через не ощутимое человеком мгновение светодиод погас, идет задержка. Светодиод включается на столь малое время, что нам кажется, будто он постоянно выключен.
Аналогично будет, если убрать задержку под номером 3, светодиод будет выключаться на столь малое время, что будет казаться нам постоянно включен.
Вот что примерно представляет из себя микроконтроллер.
8-разрядные микроконтроллеры AVR корпорации Atmel: новинки и тенденции развития — Компоненты и технологии
Рис. 1. Спектр предлагаемых микроконтроллеров корпорации Atmel
Встатье рассмотрены новые технологии,
применяемые при производстве микроконтроллеров AVR (picoPower, обновление этой технологии), сплавы, используемые для финишного покрытия выводов,
новинки микроконтроллеров и отладочных
средств.
Технология picoPower
В последние годы усилия фирмы Atmel по
развитию архитектуры AVR были сконцентрированы на мероприятиях по снижению
энергопотребления кристаллов. Разработанные технологии были объединены под общим названием picoPower, а в обозначении
микросхем появился суффикс “P” (например,
ATmega169P).
Оптимизация энергопотребления в энергосберегающих режимах была выбрана приоритетным направлением. Можно выделить
следующее:
- Снижены токи утечки за счет оптимизации технологического процесса производства кристаллов.
- Расширен диапазон питающего напряжения микроконтроллеров. Нижний порог питающих напряжений снижен с 2,7 до 1,8 В
и составляет теперь 1,8–5,5 В. Память (Flash,
EEPROM, ОЗУ) и периферийные узлы,
в том числе и аналоговая часть, работают
при напряжении питания от 1,8 В, что позволяет снизить энергопотребление. - На кристалл интегрирован низкочастотный тактовый генератор 32 кГц, потребление которого незначительно по сравнению
с суммарным энергопотреблением в режиме Power-Save. - Предусмотрена возможность отключения
блока контроля питания (Brown-out Detection,
BOD) при переходе в режим энергосбережения.
Совершенствование технологического процесса при производстве кристаллов и расширение функциональных возможностей позволили заметно снизить энергопотребление
микроконтроллеров AVR и в активном режиме работы. Из реализованных компанией
Atmel механизмов можно выделить:
- Отключение тактового сигнала (Clock gating):
- Возможность останова каждого отдельного периферийного блока микроконтроллера благодаря регистрам снижения
энергопотребления (Power Reduction
Register, PRR), обеспечивающим отключение тактового сигнала от периферийных узлов. - Содержимое регистров обновляется
только при изменении входных данных.
- Возможность останова каждого отдельного периферийного блока микроконтроллера благодаря регистрам снижения
- Питание Flash-памяти включается только
на время выборки команды (Flash sampling). - Добавлены регистры запрещения буфера
цифрового ввода для линий ввода/вывода
общего назначения (Digital Input Disable
Registers, DIDR).
Обновленный
технологический процесс
В 2008 году были представлены новые версии микроконтроллеров с улучшенными показателями энергопотребления, которые получены за счет дополнительного усовершенствования технологического процесса производства микросхем. Обновленный технологический процесс будет использоваться:
- В микроконтроллерах, выпускаемых по технологии picoPower (в наименовании суффикс “P” будет заменен на суффикс “PA”,
например, ATmega324PA). Новые версии
микроконтроллеров будут иметь меньший
ток потребления: в активном режиме на
30–45% и в энергосберегающих режимах на
42–54% (пример приведен в таблице 1). - В микроконтроллерах, выпускаемых ранее
без применения технологии picoPower
(в наименовании прибавится суффикс “А”,
например, ATtiny13A). У новых версий
этих микроконтроллеров ток потребления
уменьшится: в активном режиме на 12–45%,
а в энергосберегающих режимах — на
13–90% (пример приведен в таблице 2). - В новых сериях микроконтроллеров (суффикс “A” в наименовании использоваться
не будет, например, ATtiny48/88).
Таблица 1. Сравнение энергопотребления
ATmega324P и ATmega324PA
| Режим | Условия | ATmega324P | ATmega324PA | Изменение |
| Active | VCC = 2 В, f = 1 МГц | 0,42 мА | 0,3 мА | –29% |
| VCC = 3 В, f = 4 МГц | 2,4 мА | 1,5 мА | –38% | |
| VCC = 5 В, f = 8 МГц | 8,0 мА | 5,2 мА | –35% | |
| Idle | VCC = 2 В, f = 1 МГц | 0,13 мА | 0,06 мА | –54% |
| VCC = 3 В, f = 4 МГц | 0,6 мА | 0,35 мА | –42% | |
| VCC = 5 В, f = 8 МГц | 2,3 мА | 1,3 мА | –43% |
Таблица 2. Сравнение энергопотребления
ATtiny13 и ATtiny13A
| Режим | Условия | ATtiny13 | ATtiny13A | Изменение |
| Active | VCC = 1,8 В, f = 1 МГц | 240 мкА | 190 мкА | –20% |
| VCC = 5,5 В, f = 20 МГц | 13 мА | 8,8 мА | –30% | |
| Idle | VCC = 1,8 В, f = 1 МГц | 220 мкА | 24 мкА | –90% |
| VCC = 5,5 В, f = 20 МГц | 4,0 мА | 1,7 мА | –60% | |
| Reset | VCC = 1,8 В, f = 1 МГц | 7 мкА | 5 мкА | –30% |
| VCC = 5,5 В, f = 20 МГц | 2,9 мА | 1,25 мА | –60% |
Для микроконтроллеров, выпускаемых по
обновленному технологическому процессу,
будет использоваться унифицированное наименование. Микроконтроллеры, которые
ранее выходили в двух вариантах исполнения (с диапазоном напряжения питания
4,5–5,5 В и 1,8–5,5 В), теперь имеют один код
для заказа и расширенный диапазон питания
1,8–5,5 В. При этом рекомендуемая рабочая
частота при напряжении питания 1,8 В не
должна превышать 4 МГц. Пример формирования нового унифицированного наименования для ATmega48 приведен в таблице 3.
Таблица 3. Унифицированное наименование
для новой версии микроконтроллера ATmega48
| Старые версии | Обновленная технология picoPower |
| ATmega48-20xU (4,5–5,5 В, 0–20 МГц) | ATmega48PA-xU (1,8–5,5 В, 0–20 МГц) |
| ATmega48P-20xU (4,5–5,5 В, 0–20 МГц) | |
| ATmega48V-10xU (1,8–5,5 В, 0–10 МГц) | |
| ATmega48PV-10xU (1,8–5,5 В, 0–10 МГц ) |
Все микроконтроллеры, которые производятся с применением новых технологий, повыводно и функционально совместимы
с предыдущими версиями. Выпускаются специальные руководства по применению, описывающие различия в кристаллах. Старые
версии микроконтроллеров будут постепенно сниматься с производства. Приведем список анонсированных на середину 2009 года
микроконтроллеров, которые будут выпускаться по обновленной технологии:
- ATtiny48;
- ATtiny88;
- ATtiny13A;
- ATtiny24A;
- ATtiny44A;
- ATtiny861A;
- ATmega48PA;
- ATmega88PA;
- ATmega16A;
- ATmega32A;
- ATmega16U2;
- AT90USB162A;
- ATmega168PA;
- ATxmega164A;
- ATmega165PA;
- ATmega169PA;
- ATmega324PA;
- ATmega328P;
- ATmega128A;
- ATmega1284P;
- ATmega64A.
Финишное покрытие выводов
Еще одна тенденция, которую можно отметить, это все большее использование для
финишного покрытия выводов состава
NiPdAu (никель-палладий-золото). NiPdAu
позволяет уменьшить вероятность возникновения дефекта кристаллических образований («усов») и, соответственно, предохраняет от возникновения короткого замыкания
при использовании микросхем с малым шагом выводов.
Благодаря высокому качеству финишного
покрытия NiPdAu, его использование становится общей тенденцией не только у корпорации Atmel, но и у других производителей. Корпуса с финишным покрытием выводов NiPdAu
полностью соответствуют стандарту RoHS.
Описание химического состава и финишного покрытия выводов в процентном соотношении для различных корпусов микросхем
Atmel можно найти по ссылке: http://www.atmel.com/green/pmdds.asp#NiPdAuPlating.
Условия хранения и пайки микросхем,
включая микросхемы с финишным покрытием NiPdAu, регулируются стандартом JEDEC:
документы J-STD-020D [1] и J-STD-033B.
Наиболее распространенным на данный момент у корпорации Atmel является финишное
покрытие Matte Sn (чистое олово). Поскольку термопрофили, используемые для монтажа компонентов с финишными покрытиями
NiPdAu и Matte Sn, одинаковы, неудобства
при монтаже с переходом на другое финишное покрытие не возникнет.
Финишное покрытие выводов NiPdAu в наименовании микросхемы будет обозначаться
буквой H (для индустриального диапазона), например ATTiny13A-SH вместо ATTiny13A-SU.
Новые микроконтроллеры AVR
в 2009 году
Корпорация Atmel анонсировала в этом году 3 принципиально новых линейки микроконтроллеров в семействе tiny (табл. 4)
Таблица 4. Новые микроконтроллеры AVR
| Наименование | Flash, кбайт | RAM, байт | EEPROM, байт | VCC, В | Корпус | Особенности |
| ATtiny23U/43U | 2/4 | 128/256 | 64 | 0,7–5,5 | SOIC20, QFN20 | Низкопотребляющий (питание от одной батареи ААА) |
| ATtiny48/88 | 4/8 | 256/512 | 64 | 1,8–5,5 | PDIP28, TQFP32, MLF32, MLF28 | Упрощенная версия mega48/88 |
| ATtiny10 | 1 | 32 | – | 1,8–5,5 | SOT23-6 | Миниатюрный, для бюджетных приложений, альтернатива tiny11 |
Новые микроконтроллеры ATtiny48/88
призваны заполнить промежуток между семействами tiny иmega и представляют собой
упрощенную версию ATmega48/88. Это микроконтроллер в корпусе с 32 выводами, он
содержит интерфейсы TWI (I2C), SPI, 28 линий ввода/вывода общего назначения, 10-разрядный АЦП. Как и все новые микроконтроллеры, он выпускается с использованием
технологии picoPower и содержит регистры
PRR и DIDR, BOD с возможностью отключения в спящем режиме.
Новые микроконтроллеры AVR ATtiny23U/
43U имеют ультранизкий порог питающего
напряжения. Благодаря встроенному импульсному повышающему преобразователю,
они могут работать от 0,7 В, идеально подходят для приложений с батарейным питанием и могут получать питание, например,
от одной батареи типа ААА. Микроконтроллеры ATtiny23U/43U содержат 2K/4K Flashпамяти, 64 байт EEPROM, 128/256 байт ОЗУ,
два 8-разрядных таймера/счетчика, сторожевой таймер, аналоговый компаратор, BOD,
датчик температуры, 10-разрядный АЦП, интерфейсы SPI, USI. Отладка приложений
и программирование (за исключением fuse-
битов) может осуществляться по интерфейсу debugWire.
Новый кристалл AVR ATtiny10 является
первым микроконтроллером, выпущенным
корпорацией Atmel в миниатюрном корпусе
SOT23-6 размером 2,9×1,6 мм, который имеет
всего 6 выводов. Микроконтроллер предназначен для бюджетных приложений и может
служить альтернативой снятому с производства ATtiny11. ATtiny10 содержит 1 кбайт
Flash-памяти программ, 32 байт SRAM, 8-разрядный АЦП, аналоговый компаратор,
16-разрядный таймер/счетчик с ШИМ, сторожевой таймер. Напряжение питания составляет 1,8–5,5 В, максимальная рабочая частота — 12 МГц.
ATtiny10 совместим повыводно с микроконтроллерами семейства PIC10F компании
Microchip. По сравнению с PIC10F, ATtiny10
имеет более высокую степень интеграции
(16-разрядный таймер/счетчик с ШИМ, наличие АЦП и аналогового компаратора, больший объем памяти SRAM), более высокую
производительность.
Программирование микроконтроллера
ATtiny10 осуществляется по 3-проводному
интерфейсу TPI (Tiny Programming Interface)
с помощью стартового набора ATSTK600
и интегрированной среды разработки AVR
Studio (начиная с версии 4.16 и старше). Программатор ATAVRISP2 и внутрисхемный эмулятор ATJTAGICE2 фирмы Atmel не поддерживают интерфейс TPI.
ATtiny10 не является в прямом смысле внутрисхемно-программируемым, тем не менее,
программирование в системе (in-system) возможно. Для программирования по интерфейсу TPI необходимо напряжение 5 В. Если устройство работает от 1,8 В, для программирования необходимо увеличивать это напряжение
до 5 В. Также следует учесть, что при программировании используются 2 линии ввода/вывода и вывод RESET (интерфейс TPI). Внешний программатор должен иметь возможность использовать эти выводы, при том, что
линий ввода/вывода у этого микроконтроллера всего четыре. То есть программирование в системе возможно, но не очень удобно.
В настоящее время Atmel не предлагает своего внешнего программатора для ATtiny10,
программировать микросхему можно только установкой ATtiny10 на плату стартового
набора STK600.
Для серийного производства есть еще один
вариант программирования ATtiny10 — запись прошивки в микроконтроллер ATtiny10
на фабрике Atmel. Такую услугу оказывают
для партий объемом не менее 200 тысяч штук.
Отладочные средства
Стартовый набор STK600Стартовый набор STK600 может служить
основой для разработчика при работе с 32-разрядными микроконтроллерами UC3A/UC3B
и 8-разрядными AVR (tiny/mega/XMEGA). Он
построен аналогично STK500 для AVR: базовая плата + мезонинный модуль. Базовая
плата содержит: разъемы RS-232, JTAG, USB
(device), mini-USB (OTG), преобразователи
физического уровня CAN и LIN, 8 светодиодов, 8 кнопок, память DataFlash 2 Mбит. Все
порты микроконтроллеров выведены на отдельные разъемы на плате (рис. 2).
Рис. 2. Отладочная плата STK600
Мезонинные платы содержат панели с нулевым усилием (ZIF) для установки микроконтроллера. Для поддержки разных микроконтроллеров в одинаковых корпусах, но с различным расположением выводов, мезонины
устанавливаются в базовую плату через переходные платы (рис. 3).
Рис. 3. Примеры наборов мезонинных плат для STK600
В штатной комплектации (код для заказа
ATSTK600) поставляется базовая плата с мезонинной платой, на которой распаян микроконтроллер ATmega2560 (STK600-ATMEGA2560).
Мезонинные модули для других микроконтроллеров (укомплектованные переходными
платами) заказываются отдельно. Доступные
на момент написания статьи варианты наборов мезонинных плат приведены в таблице 5.
Таблица 5. Варианты мезонинных наборов для STK600
| Наименование мезонинной платы | ZIF-панель для корпуса | Управляющая программа | Поддержи- ваемые микро- контроллеры |
| STK600-DIP | универсальная DIP | AVR Studio | AVR (tiny, mega) |
| STK600-TQFP32 | TQFP32 | AVR Studio | AVR (tiny, mega) |
| STK600-TQFP44 | TQFP44 | AVR Studio | AVR (tiny, mega, XMEGA) |
| STK600-TQFP48 | TQFP48 | AVR32 Studio | UC3B/L |
| STK600-TQFP64 | TQFP64 | AVR Studio | AVR (tiny, mega, XMEGA) |
| STK600-TQFP64-2 | TQFP64 | AVR32 Studio | UC3B |
| STK600-TQFP100 | TQFP100 | AVR Studio | AVR (tiny, mega, XMEGA) |
| STK600-TQFP144 | TQFP144 | AVR32 Studio | UC3A |
| STK600-SOIC | SOIC20, SOIC24, SOIC32 | AVR Studio | AVR (tiny, mega) |
| STK600-UC3144 | TQFP144 | AVR32 Studio | UC3A |
| STK600-SSOP44 | TSSOP44 | AVR Studio | ATmega32HVB |
| STK600-UC3-144 | TQFP144 | AVR32 Studio | UC3A |
| STK600-MLF64 | MLF64 | AVR Studio | ATXMEGA256A3B |
| STK600-ATTINY10 | SOT23-6 | AVR Studio | ATtiny10 |
| STK600-tinyX3U | * | AVR Studio | ATtiny43U |
| STK600-ATMEGA2560 | * | AVR Studio | ATmega2560 |
| Примечание. * — микроконтроллер распаян на плате. |
STK600 позволяет осуществлять как последовательное внутрисхемное, так и параллельное высоковольтное программирование.
Последнее доступно для микроконтроллеров,
установленных в STK600. Последовательное
внутрисхемное программирование осуществляется для микроконтроллеров, как установленных в STK600, так и на целевой плате.
Интерфейсы программирования: SPI, TPI,
JTAG или PDI.
Универсальный внутрисхемный эмулятор
AVRONEKIT (рис. 4) предназначен для всех
микроконтроллеров AVR и AVR32: он поддерживает программирование по интерфейсам
SPI, JTAG, PDI и внутрисхемную отладку по
интерфейсам JTAG, debugWire, PDI и Nexus.
Рис. 4. Внутрисхемный эмулятор AVRONEKIT
В отличие от JTAGICE2 и AVRDragon,
AVRONEKIT содержит буфер трассировки
128 Мбайт и поддерживает высокоскоростное
потоковое или буферизируемое считывание
трассы по интерфейсу Nexus. AVRONEKIT
также позволяет осуществлять запись трассы в момент выполнения программы. Анализ трассы при отладке сегмента кода позволяет в дальнейшем оценить поведение кристалла в реальной системе на максимальных
предусмотренных скоростях.
AVRONEKIT поддерживает функцию Live
debug, позволяющую входить в режим отладки выполняющегося на микроконтроллере
XMEGA приложения (не генерируя RESET
и не меняя содержимого регистров и памяти).
Заключение
Популярная линейка 8-разрядных микроконтроллеров AVR продолжает активно развиваться и усовершенствоваться: снижается
энергопотребление кристаллов, появляются
микроконтроллеры с новыми возможностями и новым функционалом, выпускаются
новые отладочные средства и программные
средства.
Литература
- http://www.jedec.org/download/search/JSTD020D-01
- Микроконтроллеры AVR и AVR32: перспективные новинки. ООО «ЭФО», 2009.
Что такое микроконтроллер AVR?
Микроконтроллер AVR — это тип устройства, производимого Atmel, которое имеет особые преимущества по сравнению с другими распространенными микросхемами, но сначала что такое микроконтроллер?
Самый простой способ подумать об этом — сравнить микроконтроллер с вашим ПК, в котором есть материнская плата. На этой материнской плате находится микропроцессор (чипы Intel, AMD), который обеспечивает интеллект, память RAM и EEPROM и интерфейсы для остальной системы, например последовательные порты (в настоящее время в основном порты USB), дисководы и интерфейсы дисплея.
Микроконтроллер имеет все или большинство из этих функций, встроенных в один чип, поэтому ему не нужна материнская плата, и многие компоненты, например светодиоды, могут быть подключены непосредственно к AVR. Если вы попробовали это с микропроцессором, бац!
МикронтроллерыAVR выпускаются в разных корпусах, некоторые из которых предназначены для монтажа в сквозное отверстие, а некоторые — для поверхностного монтажа. Доступны AVR с 8-контактными или 100-контактными контактами, хотя все, что имеет 64-контактный разъем или больше, предназначено только для поверхностного монтажа. Большинство людей начинают с 28-контактного чипа DIL (Dual In Line), такого как ATmega328 или 40-контактный ATmega16 или ATmega32.
Микропроцессоры ПКвсегда как минимум 32-битные, а теперь обычно 64-битные. Это означает, что они могут обрабатывать данные в виде 32-битных или 64-битных фрагментов, поскольку они подключены к шинам данных такой ширины. AVR намного проще и обрабатывает данные в 8-битных порциях, поскольку его шина данных имеет ширину 8-бит, хотя теперь есть AVR32 с 32-битной шиной и семейство ATxmega с 16-битной шиной данных.
На ПК установлена операционная система (Windows или Linux), на которой выполняются программы, такие как Word, Internet Explorer или Chrome, которые выполняют определенные функции.8-битный микроконтроллер, такой как AVR, обычно не имеет операционной системы, хотя при необходимости он может запускать простую, а вместо этого просто запускает одну программу.
Точно так же, как ваш компьютер был бы бесполезен, если бы вы не устанавливали никаких программ, AVR должен иметь установленную программу для любого использования. Эта программа хранится во встроенной памяти AVR, а не на внешнем диске, таком как ПК. Загрузка этой программы в AVR выполняется с помощью программатора AVR, обычно, когда AVR находится в цепи или системе, следовательно, AVR ISP или AVR в системном программаторе.
AVR ISP для программирования микроконтроллеров AVR
Так что же такое программа? Программа — это серия инструкций, каждая из которых очень проста, которые извлекают данные и управляют ими. В большинстве приложений, где вы будете использовать AVR, например, в контроллере стиральной машины, это означает считывание входов, проверку их состояния и соответствующее включение выходов. Иногда вам может потребоваться изменить или обработать данные или передать их на другое устройство, такое как ЖК-дисплей или последовательный порт.
Для выполнения этих основных задач используется серия простых двоичных инструкций, каждая из которых имеет эквивалентную инструкцию на языке ассемблера, понятную людям.Самый простой способ написать программу для AVR — использовать язык ассемблера (хотя вы можете писать двоичные числа, если хотите быть педантичным).
Использование языка ассемблера позволяет гораздо больше узнать о работе AVR и о том, как он устроен. Он также производит очень маленький и быстрый код. Недостатком является то, что вы, как программист, должны делать все, включая управление памятью и структуру программы, что может оказаться очень утомительным.
Чтобы избежать этого, для написания программ для AVR все чаще используются языки высокого уровня, в частности C, но также базовые и производные Java.Высокий уровень означает, что каждую строку кода C (или Basic или Java) можно преобразовать во многие строки языка ассемблера.
Компилятор также занимается структурой программы и управлением памятью, так что это намного проще. Часто используемые процедуры, такие как задержки или математические вычисления, также можно сохранить в библиотеках и очень легко использовать повторно. Компилятор C также имеет дело с большими числами, которые занимают больше байта (8 бит).
На мой взгляд, написание программ AVR на C похоже на вождение автомобиля. Да, вы можете сделать это очень легко, но если что-то пойдет не так, вы не знаете, как это исправить, и вы не можете справиться с такими сложными ситуациями, как обледенелые дороги.Начав с языка ассемблера и написав несколько простых программ, вы сможете понять, что происходит «под капотом», чтобы вы знали, как это работает, и могли извлечь из этого максимальную пользу. Затем обязательно переключитесь на C, но, по крайней мере, вы знаете, как микроконтроллер AVR сочетается друг с другом и его ограничения.
Изучение микроконтроллеров AVR
— Введение — Руководство для начинающих по Atmel AVR Atmega32
Микроконтроллер — Руководство для начинающих — Введение
Это первое из длинной серии руководств, предназначенных для начинающих. и учебное пособие, основанное на микроконтроллере Atmel AVR Atmega32.Я покажу тебе, на примерах и проектах, как программировать и предоставлять функции для этого микроконтроллера и каковы способы использования и приложения.
Что касается микроконтроллеров в целом, хорошо знать, что эти маленькие микросхемы нашел везде. Вы можете найти их в микроволновых печах, новых устройствах, автомобилях, телевизоры и т. д. Эти микроконтроллеры управляют и воспринимают окружающую электронику. и окружающая среда.Например, микроконтроллеры могут выводить данные на дисплей, двигатель, светодиоды и т. д., считывающие окружающую среду, например, наклон с помощью акселерометра, свет, угловая скорость с помощью гироскопа MEMS (Microelectromechanical System), звук, энкодеры движения, температуры и ввод с клавиатуры или кнопки.
Чтобы дать вам общее представление о микроконтроллере, микроконтроллер AVR Atmega32 считается компьютером на микросхеме.Микроконтроллер умеет выполнять набор инструкций в виде программы. Язык программы, который я буду в этих проектах используется C ++. Чтобы предоставить пользователям этого сайта лучшую возможность Чтобы узнать, программы C ++ будут объяснены очень подробно.
В микроконтроллерах действительно здорово то, что вы можете контролировать все булавки. Новичку может быть сложно понять эту концепцию, особенно не имея опыта работы с электроникой.Не волнуйтесь, я проведу вас через каждый крошечная деталь. Каждый вывод имеет особое назначение или может использоваться как вход или выход. особенность, за некоторыми исключениями, контакты питания.
На левой стороне микросхемы, если смотреть на нее, образуются вершина и маленький треугольник. находится вверху слева, 20 контактов (это 40-контактный микроконтроллер). Первое начиная с верхнего левого угла — контакты PB0-7. Всего 8 контактов, так как индекс этих контактов и почти все в программе начинается с индекса 0.Этот набор контактов называется «Порт B», а еще 3 порта помечены от A до D. Эти порты могут быть настроены для приема информации и называются INPUT и они могут быть настроены на отправку напряжения в некоторой форме, называемой ВЫХОДНЫМ. Общие выводы питания чтобы получить питание для чипа, называемого VCC и GND. Все, кроме одного контакта порта D (PD0-6) также находится на левой стороне (нижняя часть). PD7 (контакт 7 порта D) в одиночку запускает правую часть микроконтроллера.
Продолжая движение по правой стороне и в конце порта D, порт C продолжался от нижний угол вверх. С этого момента, пусть любимые контакты продолжатся, от аналогового к цифровому булавки. Эти контакты могут определять окружающую среду с помощью компонентов. которые подают на эти контакты аналоговое напряжение. Не беспокойтесь о непонимании аналоговый или даже цифровой на этом этапе, это будет объяснено более подробно позже. Эти выводы аналогово-цифрового преобразователя составляют порт A.
Одним из примеров использования аналогового преобразования в цифровую форму может быть, скажем, зондирование температура. Вы можете подключить компонент, который преобразует температуру в уровень напряжения, называемого термистором, на один из контактов порта A и микроконтроллер преобразует это напряжение в число от 0 до 255 (8-битное число — более высокое разрешение возможно при 10 битах). Программа, которая написана и хранится в микроконтроллере. можно использовать эту температуру и реагировать определенным образом.Например, если у вас есть термистор против кипящего котла, микроконтроллер может реагировать и обеспечивать выход на другой контакт, который издает звуковой сигнал или мигает светом.
Другие особенности этого и других микроконтроллеров, кроме самого программирования это пространство программирования (где программа хранится в микросхеме и сколько места у вас есть), память или пространство для данных и переменных, которые программа будет использовать, и наконец, в микросхему встроены часы, которые считают.Подсчет может быть в много разных скоростей в зависимости от скорости чипа и делителя, который выбран по скорости. Это начинает усложняться, поэтому я вернусь. Подсчет может производиться в секундах, миллисекундах, микросекундах или в любом другом формате. для выбранной программы и приложения.
Поскольку эта серия руководств основана на примерах, я предоставлю много деталей. Конечно, детали для введения были бы невозможны, и если вы очень авантюрный, вы можете взглянуть на техническое описание и руководство для этого микропроцессора, но не позволяйте этому огромному документу отбить у вас желание изучить этот невероятнейший технология.Как только вы научитесь, приложение будет без ограничений, от крошечных роботов, к чрезвычайно крупномасштабным архитектурным чудесам, которые движутся и испускают впечатляющие световые эффекты, иногда взаимодействующие с окружающей средой.
Разница между микроконтроллерами AVR, ARM, 8051 и PIC
В настоящее время микроконтроллеры настолько дешевы и легко доступны, что их обычно используют вместо простых логических схем, таких как счетчики, с единственной целью получить некоторую гибкость конструкции и сэкономить место.Некоторые машины и роботы даже полагаются на огромное количество микроконтроллеров, каждый из которых с энтузиазмом выполняет свою задачу. В основном новые микроконтроллеры являются «программируемыми в системе», это означает, что вы можете настраивать выполняемую программу, не снимая микроконтроллер с его позиции. В этой статье мы обсуждаем разницу между микроконтроллерами AVR, ARM, 8051 и PIC.
Различия между микроконтроллерами AVR, ARM, 8051 и PIC
Различия между микроконтроллерами в основном заключаются в том, что такое микроконтроллер, различиях между микроконтроллерами AVR, ARM, 8051 и PIC и их приложениями.
Что такое микроконтроллер?
Микроконтроллер можно сравнить с маленьким автономным компьютером; это чрезвычайно мощное устройство, способное выполнять ряд заранее запрограммированных задач и взаимодействовать с дополнительными аппаратными устройствами. Будучи упакованным в крошечную интегральную схему (ИС), размер и вес которой обычно незначительны, он становится идеальным контроллером для роботов или любых машин, требующих некоторого типа интеллектуальной автоматизации. Одного микроконтроллера может хватить для управления небольшим мобильным роботом, автоматической стиральной машиной или системой безопасности.Несколько микроконтроллеров содержат память для хранения исполняемой программы и множество линий ввода / вывода, которые можно использовать для совместной работы с другими устройствами, например для считывания состояния датчика или управления двигателем.
8051 Микроконтроллер
Микроконтроллер 8051 — это 8-битное семейство микроконтроллеров, разработанное Intel в 1981 году. Это одно из популярных семейств микроконтроллеров, используемых во всем мире. Кроме того, этот микроконтроллер назывался «системой на кристалле», поскольку он имеет 128 байт ОЗУ, 4 Кбайт ПЗУ, 2 таймера, 1 последовательный порт и 4 порта на одном кристалле.ЦП также может работать с 8 битами данных за раз, поскольку 8051 является 8-битным процессором. Если размер данных превышает 8 бит, их необходимо разбить на части, чтобы ЦП мог легко их обработать. Большинство производителей содержат 4 Кбайт ПЗУ, хотя количество ПЗУ может быть превышено до 64 Кбайт.
Микроконтроллер 8051Микроконтроллер 8051 использовался в большом количестве устройств, в основном потому, что его легко интегрировать в проект или приблизительно создать устройство. Ниже приведены основные направления деятельности:
Управление энергопотреблением: Эффективные измерительные системы помогают контролировать потребление энергии в домах и на производстве.Эти измерительные системы подготовлены с возможностью включения микроконтроллеров.
Сенсорные экраны: Многие поставщики микроконтроллеров включают в свои проекты сенсорные возможности. Портативная электроника, такая как сотовые телефоны, медиаплееры и игровые устройства, являются примерами сенсорных экранов на основе микроконтроллеров.
Автомобили: Модель 8051 находит широкое применение в предоставлении автомобильных решений. Они широко используются в гибридных автомобилях для работы с вариантами двигателей.Кроме того, такие функции, как круиз-контроль и анти-тормозная система, были подготовлены более функциональными с использованием микроконтроллеров.
Медицинские устройства: Передвижные медицинские устройства, такие как мониторы артериального давления и глюкозы, используют микроконтроллеры для отображения данных, что обеспечивает более высокую надежность в предоставлении медицинских результатов.
PIC Microcontroller
Peripheral Interface Controller (PIC) — это микроконтроллер, разработанный Microchip, микроконтроллер PIC быстро и просто реализует программу, когда мы сравниваем другие микроконтроллеры, такие как 8051.Простота программирования и простота взаимодействия с другими периферийными устройствами PIC стали успешным микроконтроллером.
PIC МикроконтроллерМы знаем, что микроконтроллер — это интегрированный чип, который состоит из RAM, ROM, CPU, ТАЙМЕРА и СЧЕТЧИКОВ. PIC — это микроконтроллер, который также состоит из RAM, ROM, CPU, таймера, счетчика, ADC (аналого-цифрового преобразователя), DAC (цифро-аналогового преобразователя). Микроконтроллер PIC также поддерживает такие протоколы, как CAN, SPI, UART для взаимодействия с дополнительными периферийными устройствами.PIC в основном используется для изменения архитектуры Гарварда, а также поддерживает RISC (компьютер с сокращенным набором команд) согласно вышеуказанному требованию. RISC и Гарвард, мы можем просто, что PIC быстрее, чем контроллеры на основе 8051, которые подготовлены на основе архитектуры Von-Newman.
Микроконтроллер AVR
Микроконтроллер AVR был разработан в 1996 году корпорацией Atmel. Конструктивная конструкция AVR была разработана Альф-Эгилем Богеном и Вегардом Волланом. AVR получил свое название от своих разработчиков и означает микроконтроллер Alf-Egil Bogen Vegard Wollan RISC, также известный как Advanced Virtual RISC.AT90S8515 был первоначальным микроконтроллером, который был основан на архитектуре AVR, хотя первым микроконтроллером, появившимся на коммерческом рынке, был AT90S1200 в 1997 году.
AVR MicroocntrollerAVR Microcontroller доступен в трех категориях
TinyAVR: — Меньше памяти , небольшой размер, подходит только для более простых приложений
MegaAVR: — Это наиболее популярные из них, имеющие хороший объем памяти (до 256 КБ), большее количество встроенных периферийных устройств и подходящие для скромных и сложных приложений.
XmegaAVR: — Используется в коммерческих целях для сложных приложений, которым требуется большая программная память и высокая скорость.
Процессор ARM
Процессор ARM также является одним из семейства процессоров, основанных на архитектуре RISC (компьютер с сокращенным набором команд), разработанной Advanced RISC Machines (ARM).
ARM микроконтроллерARM делает 32-битные и 64-битные многоядерные процессоры RISC. Процессоры RISC предназначены для выполнения меньшего количества типов компьютерных инструкций, чтобы они могли работать с более высокой скоростью, выполняя дополнительные миллионы инструкций в секунду (MIPS).Удаляя ненужные инструкции и оптимизируя пути, процессоры RISC обеспечивают выдающуюся производительность в части потребляемой мощности процедуры CISC (вычисления со сложным набором команд).
ПроцессорыARM широко используются в потребительских электронных устройствах, таких как смартфоны, планшеты, мультимедийные проигрыватели и другие мобильные устройства, например носимые устройства. Поскольку они сокращены до набора команд, им требуется меньше транзисторов, что позволяет уменьшить размер кристалла интегральной схемы (ИС).Процессоры ARM, меньший размер, меньшая сложность и меньшее энергопотребление делают их подходящими для все более миниатюрных устройств.
Основное различие между микроконтроллерами AVR, ARM, 8051 и PIC
8051 | PIC | AVR Ширина шины Протоколы связи UART, USART, LIN, I2C, SPI, CAN, USB, Ethernet, I2S, DSP, SAI (последовательный аудиоинтерфейс), IrDA Скорость Память Энергопотребление Семейства PIC6, Сообщество Производитель Другая особенность Большой 9001C Популярные микроконтроллеры , так далее. |
Таким образом, разница между AVR и ARM , 8051 и микроконтроллеры PIC. Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию. Кроме того, любые вопросы относительно этой концепции или реализации проектов в области электроники и электротехники, пожалуйста, дайте свои ценные предложения в комментариях в разделе комментариев ниже.Вот вам вопрос, какие приложения у AVR и ARM?
Почему выбрать микроконтроллер AVR?
Как работает микроконтроллер?
Микроконтроллер— это не что иное, как ЦП (центральный процессор) с такими вспомогательными компонентами, как память и периферийные устройства ввода-вывода. Если компьютер соответствует большинству этих характеристик, вы называете его «микрокомпьютером». В основном этот микроконтроллер принимает инструкции (в форме программирования и выполняет их одну за другой менее чем за миллионную долю секунды.Таким образом, посредством искусства программирования мы инструктируем микроконтроллер и используем его функции для выполнения конкретной задачи.
Пример. В телевизоре микроконтроллер, расположенный внутри вашего телевизионного бокса, принимает нажатие кнопки с пульта дистанционного управления и выводит на экран телевизора. Контроллер управляет переключателем каналов, системой громкости и определенными настройками электроники кинескопа, такими как оттенок и яркость.
Что такое микроконтроллер AVR?
Микроконтроллер — это крошечный компьютер на одной интегральной схеме (IC).Микроконтроллеры сначала различаются по разрядности внутренней шины данных: 4-разрядная, 8-разрядная, 16-разрядная, 32-разрядная. Это количество битов можно интерпретировать как длину данных, которые могут обрабатываться контроллером.
Микроконтроллеры ATmega32A Подробности Микроконтроллерыимеют процессор, память, ввод и вывод. Эти маленькие микросхемы могут быть запрограммированы для выполнения определенной задачи, например: Взаимодействие с физическим миром с помощью управления светодиодами, кнопками, дисплеями, датчиками и т. Д. Эти микросхемы достаточно мощны, поэтому не только контакты могут быть запрограммированы для цифрового ввода и вывода, но и большинство микроконтроллеров. со встроенными периферийными устройствами, такими как таймеры, аналого-цифровой преобразователь (АЦП), последовательный интерфейс, широтно-импульсная модуляция (ШИМ).В этой серии руководств мы сосредоточимся на ATmega32A, микросхеме микроконтроллера avr, производимой Atmel Inc
.Как выбрать микроконтроллер?
Перед тем, как выбрать микроконтроллер для нашего приложения или проекта, нам необходимо убедиться в нескольких вещах. Они перечислены ниже:
- Составьте список необходимых аппаратных интерфейсов
- Изучить архитектуру программного обеспечения
- Вычислить потребности в памяти
- Ограничения по стоимости и мощности
- Наличие на рынке микросхемы микроконтроллера
- Узнать поддерживаемый компилятор и инструменты
Это очень важная задача, поскольку необходимо учитывать ряд технических особенностей.Существуют также проблемы с экономическим обоснованием, такие как стоимость и время выполнения, которые могут усложнить проект. В будущем я напишу подробнее по каждому аспекту, но для этой статьи предоставленной информации достаточно.
Какой микроконтроллер мне следует использовать?
В большинстве случаев, когда мы работаем с микроконтроллером на уровне новичка и любителя, некоторые параметры, которые пользователь должен учитывать,
- Хорошие ресурсы (примеры проектов, качественная документация, поддержка)
- Выберите экономичный или эффективный ценовой диапазон
- Удобный дизайн и простая архитектура, позволяющая легко программировать.Например, 40 контактов (DIP) легче обрабатывать, чем 140 контактов (SMD).
- Flash ROM: Контроллер должен иметь возможность перепрограммировать несколько раз. Скажем, не менее 1000 раз.
- In System Programmability (ISP): вам нужен недорогой программатор и не нужна очень дорогая программирующая схема для обновления прошивки.
- Должно быть доступно бесплатное программное обеспечение, такое как компилятор, например: утилиты GCC и Flash (для загрузки выходного файла в микроконтроллер). Выбор микроконтроллера всегда зависит от задачи.
Почему выбрать микроконтроллер AVR?
Ряд факторов делают микроконтроллер AVR хорошим выбором, особенно для новичков.
- Easy to Code: AVR были разработаны с нуля, чтобы обеспечить простое и эффективное программирование на языках высокого уровня с особым упором на язык C
- Простота программирования: Комбинация встроенной перепрограммируемой флэш-памяти и интерфейса внутрисистемного программирования упрощает и упрощает процесс передачи программного обеспечения в микросхему микроконтроллера.
- Мощный и недорогой: микросхемы AVR обладают высокой производительностью (1 MIPS / МГц и тактовая частота до 16 МГц, занимают до 128 КБ флэш-памяти программ и 4K EEPROM и SRAM по невысокой цене. Большинство AVR дополнительно включает встроенные периферийные устройства, такие как UART и АЦП (аналого-цифровой преобразователь).
- Подходит для любителей: Большинство микросхем AVR поставляется в простых в использовании 8-20-, 28- или 40-контактных двухрядных корпусах (DIP), что делает их удобными для макетирования и может быть заказано в единичных количествах у местных реселлеров или дистрибьюторов.
Разница между AVR и ARM
Разница между AVR и ARM
Необходимое условие — разница между микроконтроллером (µC) и микропроцессором (µP)
Микроконтроллер представляет собой единую интегральную схему (IC), которая сопоставима с маленький автономный компьютер, и он предназначен для выполнения конкретных задач встраиваемых систем. Микроконтроллер содержит процессор, но небольшой объем памяти (ПЗУ, ОЗУ и т. Д.), Несколько портов ввода-вывода для периферийных устройств, таймер и т. Д.AVR и ARM относятся к семейству микроконтроллеров. Но ARM можно использовать как микроконтроллер, так и микропроцессор. Микроконтроллер ARM и микроконтроллер AVR отличаются друг от друга с точки зрения разной архитектуры и различных наборов инструкций, скорости, приведения, памяти, энергопотребления, ширины шины и т. Д. Теперь давайте подробно разберемся, чем они отличаются от друг с другом.
1. Микроконтроллер AVR:
Микроконтроллер AVR изготовлен корпорацией Atmel в 1996 году.Он основан на архитектуре набора команд RISC (ISA) и также называется Advanced Virtual RISC. AT90S8515 был первым микроконтроллером, принадлежащим семейству AVR. Микроконтроллер AVR — самая популярная категория контроллеров, и она недорогая. Он используется во многих роботизированных приложениях.
2. Микроконтроллер ARM:
Микроконтроллер ARM был представлен компьютерной организацией Acron и производится Apple, Nvidia, Qualcomm, Motorola, ST Microelectronics, Samsung Electronics и TI и т. Д.Он основан на архитектуре набора команд RISC (ISA) и также называется усовершенствованным микроконтроллером RISC. Это самый популярный микроконтроллер, и большинство отраслей промышленности используют его для встраиваемых систем, поскольку он предоставляет большой набор функций и позволяет производить устройства с превосходным внешним видом.
Разница между АРН и ARM:
| S. | AVR | ARM |
|---|---|---|
| 01. | Микроконтроллер AVR относится к Advanced Virtual RISC (AVR). | Микроконтроллер ARM относится к микроконтроллеру Advanced RISC (ARM). |
| 02. | Он имеет ширину шины 8 или 32 бит. | Он имеет ширину шины 32 бита, а также доступен в 64 бита. |
| 03. | Использует протокол связи ART, USART, SPI, I2C. | Он использует протокол связи SPI, CAN, Ethernet, I2S, DSP, SAI, UART, USART. |
| 04. | Его скорость составляет 1 такт на цикл инструкции. | Его скорость также составляет 1 такт на цикл инструкции. |
| 05. | Его изготовителем является компания Atmel. | Его производитель — Apple, Nvidia, Qualcomm, Samsung Electronics и TI и т. Д. |
| 06. | Он использует память Flash, SRAM, EEPROM. | Использует память Flash, SDRAM, EEPROM. |
| 07. | Его семейство включает Tiny, Atmega, Xmega, AVR специального назначения. | Его семейство включает ARMv4, 5, 6, 7 и серии. |
| 08. | Это дешево и эффективно. | Обеспечивает высокую скорость работы. |
| 09. | Популярные микроконтроллеры включают Atmega8, 16, 32, Arduino Community. | Популярные микроконтроллеры включают LPC2148, ARM Cortex-M0, ARM Cortex-M7 и т. Д. |
Внимание читатель! Не прекращайте учиться сейчас. Ознакомьтесь со всеми важными концепциями теории CS для собеседований SDE с помощью курса CS Theory Course по доступной для студентов цене и подготовьтесь к работе в отрасли.
Учебные руководства по программированию микроконтроллеров Atmel AVR
Микроконтроллер AVR от Atmel (теперь Microchip) — один из наиболее широко используемых 8-битных микроконтроллеров. Arduino Uno основан на микроконтроллере AVR; это недорого и общедоступно во всем мире.
В этой книге авторы используют пошаговый и систематический подход для демонстрации программирования микросхемы AVR. Примеры на языке ассемблера и C объясняют, как программировать многие функции AVR, такие как таймеры, последовательная связь, ADC, SPI, I2C и PWM.
Текст состоит из двух частей:
- Первые шесть глав используют программирование на языке ассемблера для изучения внутренней архитектуры AVR.
- В главах 7-18 используется как сборка, так и C, чтобы показать периферийные устройства AVR и интерфейс ввода-вывода с реальными устройствами, такими как ЖК-дисплей, двигатель и датчик.
В первом издании этой книги, опубликованном Pearson, использовался ATmega32. Он по-прежнему доступен для покупки на Amazon. Это новое издание основано на Atmega328 и плате Arduino Uno.
Дополнительная информация …
Микроконтроллеры AVR Atmel — это микросхемы, на которых работает Arduino, и они используются многими любителями и хакерскими проектами. В этой книге вы отложите в сторону уровни абстракции, предоставляемые средой Arduino, и узнаете, как напрямую программировать микроконтроллеры AVR.
При этом вы приблизитесь к чипу и сможете выжать из него больше мощности и функций.
Каждая глава этой книги посвящена проектам, которые включают эту конкретную тему микроконтроллеров.Каждый проект включает схемы, код и иллюстрации рабочего проекта.
Дополнительная информация …
Используя популярный и экономичный встроенный контроллер Atmel AVR в качестве платформы и приложения для обучения, Embedded C Programming и Atmel AVR являются идеальным выбором для новичков. Эта новаторская книга, содержащая множество полнофункциональных примеров приложений, позволяет пользователям применять подход «учиться на практике» по мере развития знаний и навыков, необходимых для достижения профессионального уровня.
После знакомства с процессорами Atmel AVR RISC читатели сразу же переходят к учебному пособию по встроенному языку C.
Здесь они будут экспериментировать с переменными и константами, операторами и выражениями, операторами управления, указателями и массивами, типами памяти, директивами препроцессора, методами реального времени и т. Д.
В дополнение к исчерпывающему справочнику по функциям библиотеки, целая глава, посвященная компилятору CodeVision AVR C, содержит подробные пошаговые инструкции по установке и работе IDE, смешиванию ассемблера с C и использованию генератора кода мастера кода.Использование периферийных устройств, таких как клавиатуры, ЖК-дисплеи и другие стандартные устройства, связанные со встроенными микроконтроллерами, также полностью исследуется в этом всеобъемлющем современном руководстве для программистов и справочнике.
Дополнительная информация …
STK128 + — это полноценная экономичная плата разработки для ATmega128. Он предназначен для того, чтобы дать разработчикам возможность быстро разрабатывать код для микроконтроллера ATmega128, ускоряя разработку прототипа устройств ATMega 128.
Микросхема ATmega128 установлена на плате устройства, которую можно отделить от материнской платы, что обеспечивает безопасную замену микроконтроллера. Чип ATmega128 поставляется в корпусе TQFP64 и может быть ATmega128-16AU, ATmega128L-8AU или ATmega128A-AU.
В комплект STK128 + входит плата устройства ATmega128, дополнительная запасная плата устройства ATmega128 и набор экспериментальных фитингов.
Дополнительная информация …
Atmel представляет первый 32-битный микроконтроллер AVR с блоком с плавающей запятой
Устройство с плавающей точкой, истинное напряжение 5 В, высокоскоростная связь делают 32-разрядный микроконтроллер AVR Atmel идеальным для промышленного управления
FPU, совместимый с IEEE 754-1985, увеличивает производительность, точность и динамический диапазон вычислений, предлагаемых Atmel AVR UC3 CPU.Встроенная поддержка арифметики с плавающей запятой позволяет инженерам-конструкторам использовать полнофункциональный набор инструментов для разработки приложений датчиков и управления. Кроме того, сложные математические вычисления могут применяться для улучшения обработки сигналов, фильтрации и подавления шума в широком спектре приложений, включая управление двигателями, робототехнику и аудио.
«Серия Atmel AVR UC3 C обеспечивает большую вычислительную мощность при меньшей занимаемой площади, чем любой другой микроконтроллер в нашей линейной карте», — сказал Хокон Скар, директор по маркетингу продуктов AVR UC3 корпорации Atmel.«Новая серия предлагает лучшую производительность и позволяет нам включать этот новый FPU без отрицательного воздействия на энергопотребление микроконтроллера. Эти новые 32-битные микроконтроллеры AVR дополняют нашу и без того мощную линейную карту 8-битных микроконтроллеров AVR, предназначенных для промышленного управления».
Серия Atmel UC3 C — это первый 32-разрядный микроконтроллер AVR Atmel, созданный для высокоскоростной связи, рассчитанный на работу от 3,0 до 5,5 В при работе с истинным напряжением 5 В. Напряжение питания 5 В является требованием для многих приложений промышленного управления, чтобы обеспечить лучшее соотношение сигнал / шум, особенно в приложениях, где требуются большие токи переключения или очень чувствительные аналоговые приборы.Серия UC3 C поставляется с 9-уровневой шиной данных, высокоскоростной SRAM 64 + 4KB и сочетанием высокоскоростных периферийных устройств связи, включая 100 Мбит / с Ethernet, двойные порты CAN и полноскоростной интерфейс USB. Интерфейс SDRAM включен в более крупные устройства. Многоуровневая шина данных и раздельная архитектура SRAM позволяют разработчику системы легко избегать конфликтов при высокоскоростной передаче данных, которые могут привести к потере пакета или снижению производительности системы.
Серия UC3 C также предлагает Atmel Периферийная система событий, которая есть в сериях Atmel UC3 L и Atmel 8-битные продукты AVR® XMEGA®.Система событий позволяет осуществлять межпериферийное взаимодействие без вмешательства ЦП и гарантирует двухцикловую задержку между завершением одной периферийной операции и началом другой. Это в конечном итоге устраняет джиттер и непредсказуемую задержку, связанные с традиционным прерыванием ЦП.
Наконец, серия UC3 C включает защиту кода FlashVault, технологию защиты флэш-памяти, которая позволяет частично запрограммировать и заблокировать встроенную флэш-память, создавая защищенное внутреннее хранилище для секретного кода и интеллектуальной собственности программного обеспечения.Код, хранящийся в FlashVault, будет выполняться в обычном режиме, но не может быть прочитан, скопирован или отлажен. Это позволяет устройству с защитой кода FlashVault переносить ценное программное обеспечение, такое как математическая библиотека или алгоритм шифрования, из надежного местоположения к потенциально ненадежному партнеру, где остальная часть исходного кода может быть разработана, отлажена и запрограммирована.
Новая серия UC3 C доступна в различных вариантах комплектации, включая корпуса QFN64 от 9×9 мм до 22×22 мм TQFP144. Потребляемая мощность соответствует существующим микроконтроллерам Atmel AVR серий UC3 A и B.
Tweet This: Atmel запускает маломощный, высокопроизводительный 32-битный AVR с плавающей запятой: http://tinyurl.com/avr-fpu.
О компании Atmel Портфолио 32-разрядных микроконтроллеров
Atmel — один из самых быстрорастущих поставщиков 32-разрядных микроконтроллеров и продолжает активно инвестировать в 32-разрядные микроконтроллеры Atmel AVR® серии UC3 и Продукты на базе ARM. Atmel находит новые возможности на рынке 32-разрядных микроконтроллеров и стремится к этому сегменту рынка.
Чтобы узнать больше о микроконтроллерах Atmel AVR, посетите: www.atmel.com/AVR. Чтобы узнать больше о микроконтроллерах Atmel AVR UC3, посетите: www.atmel.com/UC3. Чтобы посмотреть последнее видео UC3, посетите: http://www.youtube.com/user/AtmelCorporation#p/c/A33D26B9302B727E или последние видеоролики посетите: www.atmel.com/youtube. Следуйте за Atmel в Twitter @atmelcorporatio.
Цены, доступность и фото
Уже доступны образцы 32-разрядных AVR Atmel серии UC3 C.Устройства доступны по цене от 5,33 доллара США при количестве 10 тыс. Штук.
Чтобы загрузить 32-разрядное устройство Atmel AVR UC3 C с высоким разрешением, щелкните следующую ссылку: http://www.atmel.com/pressroom/photos/uc3c-chip.png.
Чтобы загрузить 32-разрядную плату Atmel AVR UC3 C с высоким разрешением, щелкните следующую ссылку: http://www.atmel.com/pressroom/photos/uc3c-ek.jpg.
О компании Atmel
Atmel Corporation (Nasdaq: ATML) является мировым лидером в разработке и производстве микроконтроллеров, емкостных сенсорных решений, передовой логики, смешанных сигналов, энергонезависимой памяти и радиочастотных (RF) компонентов.
