Главная
Коллекция "Revolution"
Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника
Микроконтроллеры AVR: области применения, аппаратные возможности, особенности функционирования
Микроконтроллеры AVR: области применения, аппаратные возможности, особенности функционирования
Области применения микроконтроллеров AVR, их аппаратные возможности. Структурная схема микроконтроллера, основные пути увеличения его быстродействия. Отличительные черты архитектуры, пространство памяти. Сброс и обработка прерываний, сторожевой таймер.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | курс лекций |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 27.05.2013 |
| Размер файла | 1,1 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
- Вопрос 1. Области применения микроконтроллеров AVR
- 8-разрядные RISC-микроконтроллеры AVR в устройствах управления электродвигателями
- Примеры применения USB в микроконтроллерах
- Вопрос № 2. Аппаратные возможности микроконтроллеров AVR
- Вопрос № 3. Структурная схема микроконтроллера AVR
- Вопрос № 4. Пути увеличения быстродействия AVR
- Вопрос № 5. Отличительная черта архитектуры микроконтроллеров AVR
- Особенности архитектуры
- Вопрос № 6. Возможности микроконтроллера AT90S2313
- AT90S2313
- Вопрос № 7. Пространство памяти микроконтроллера AVR
- Память программ (Flash ROM или Flash ПЗУ)
- Память данных
- Регистровая память (РОН и РВВ)
- Энергонезависимая память данных (EEPROM)
- Оперативная память (ОЗУ или RAM)
- Изучение AVR. Оперативная память микроконтроллеров
- Регистры общего назначения
- Регистры ввода/вывода
- Внутреннее ОЗУ
- Внешнее ОЗУ
- Вопрос № 8. АЛУ микроконтроллера AVR
- CISC и RISC
- Вопрос № 9. Статическое ОЗУ данных микроконтроллера AVR
- Статическое ОЗУ
- Вопрос № 10. Сброс и обработка прерываний микроконтроллера AT90S2313
- Сброс и обработка прерываний
- Источники сброса
- Сброс по включению питания
- Внешний сброс
- Сброс по сторожевому таймеру
- Обработка прерываний
- Внешние прерывания
- Время реакции на прерывание
- Регистр управления микроконтроллером MCUCR
- Вопрос № 11. Сторожевой таймер микроконтроллера AT90S2313
- Сторожевой таймер
- Вопрос № 12. Чтение и запись в энергонезависимую память микроконтроллера AT90S2313
- Чтение и запись в энергонезависимую память
- Вопрос № 13. Универсальный асинхронный приемо-передатчик AT90S2313 и его основные особенности
- Передача данных
- Прием данных
- Управление UART
- Регистр состояния UART - USR
- Генератор скорости передачи
- Вопрос № 14. Классификация средств отладки прикладного ПО встраиваемых МП
- Основные сведения
- Вопрос № 15. Виды и особенности аппаратных средств отладки ПО
- Вопрос № 16. Основные функции программных средств отладки ПО
- Средства отладки ПО AVR-микроконтроллеров
- Отладка ПО в среде AVR Studio
- Вопрос № 17. Пошаговое выполнение программы и его возможности
- Вопрос № 18. Особенности прогона программы с контрольными точками
- Вопрос № 19. Контрольные точки: типы, назначение, использование
Вопрос 1. Области применения микроконтроллеров AVR
Области применения AVR многогранны. Для семейства "tiny" - это интеллектуальные автомобильные датчики различного назначения, игрушки, игровые приставки, материнские платы персональных компьютеров, контроллеры защиты доступа в мобильных телефонах, зарядные устройства, детекторы дыма и пламени, бытовая техника, разнообразные инфракрасные пульты дистанционного управления. Для семейства "classic" - это модемы различных типов, современные зарядные устройства, изделия класса Smart Cards и устройства чтения для них, спутниковые навигационные системы для определения местоположения автомобилей на трассе, сложная бытовая техника, пульты дистанционного управления, сетевые карты, материнские платы компьютеров, сотовые телефоны нового поколения а также различные и разнообразные промышленные системы контроля и управления. Для "mega" AVR - это аналоговые (NMT, ETACS, AMPS) и цифровые (GSM, CDMA) мобильные телефоны, принтеры и ключевые контроллеры для них, контроллеры аппаратов факсимильной связи и ксероксов, контроллеры современных дисковых накопителей, CD-ROM и т.д.
AVR - это относительно молодой продукт корпорации Atmel. В этой линии микроконтроллеров общего назначения постоянно появляются новые кристаллы, обновляются версии уже существующих микросхем, совершенствуется и расширяется программное обеспечение поддержки. Так, первое официальное издание - каталог Atmel, посвященный AVR - датирован маем 1997 года. В него были включены всего четыре первых AVR - микроконтроллера семейства AT90S "classic". Второе, существенно расширенное издание каталога вышло в августе 1999 года, и в него уже были включены три семейства AVR - "tiny", "classic" и "mega". И до сих пор более "свежей" версии каталога в печатном виде не существует, постоянно обновляются лишь технические данные в электронном виде (Data Sheet), которые Atmel Corp. размещает на своей информационной странице в Интернете http://www.atmel.com/atmel/products/prod23. htm. Скорее всего, к моменту выхода этой статьи представленная информация уже будет нуждаться в дополнениях и коррективах. Будьте внимательны, разрабатывая Ваши конечные системы и программное обеспечение с использованием AVR, потому что многое может изменяться и, пожалуйста, регулярно следите за обновлениями технической документации, выпускаемой Atmel Corp.
Что же представляют собой микроконтроллеры AVR? Начнем знакомство с аппаратных возможностей, которые сведены для разных семейств в таблицы 1 - 3. В таблицах представлены уже существующие, серийно выпускаемые кристаллы AVR, а также планируемые к выпуску в 2002 году. Отметим, что объемы массивов Flash-, EEPROM и SRAM памяти, набор периферийных узлов и построение схемы тактирования существенно различаются как между семействами, так и между микроконтроллерами внутри каждого семейства. Поэтому приведенное здесь краткое вводное описание основных возможностей AVR-микроконтроллеров не будет исчерпывающим. Конкретные детали и полные описания микроконтроллеров, особенности построения и функционирования всех периферийных блоков можно найти в оригинальной технической документации Atmel.
8-разрядные RISC-микроконтроллеры AVR в устройствах управления электродвигателями
Микроконтроллеры все чаще используются взамен специализированных интегральных схем для управления электродвигателями. Они содержат все необходимые функции и в большинстве случаев обеспечивают более высокую гибкость и меньшую стоимость. Поскольку AVR Flash микроконтроллеры доступны в различных версиях (в 8.100-выводных корпусах), то они прекрасно подходят в различные приложения, начиная от управления вентиляторами ПК до сложных систем управления электроприводами.
Более быстрое продвижение на рынок при минимальных затратах
Гибкость: Flash память позволяет использовать один и тот же микроконтроллер в нескольких приложениях и достаточно просто выполнить обновление программного обеспечения в процессе эксплуатации.
Масштабируемость: совместимость по программному коду позволяет адаптировать существующее программное обеспечение для другого представителя семейства AVR, соответствующего требованиям приложения.
Техническая поддержка: рекомендации по применению, опорная разработка и каналы квалифицированной технической поддержки обеспечивают беспрепятственность проектирования.
Приемлемый набор функций
Среди множества микроконтроллеров, начиная от ATtiny13 до AT90PWM3, разработчик сможет найти оптимальное решение под конкретный тип электродвигателя и конфигурацию системы управления.
Для облегчения разработки устройств управления электродвигателями компания Atmel предлагает несколько рекомендаций по применению с примерами реализации и набор инструментальных средств для проектирования.
Примеры применения USB в микроконтроллерах
Интерфейс USB является де-факто стандартным интерфейсом для связи между электронными устройствами (OTG) и электронными устройствами с ПК. Один из способов реализации USB-интерфейса - это использование микроконтроллеров с аппаратной поддержкой этого интерфейса. Поэтому основные производители микроконтроллеров:
· Freescale Semiconductor,
· Atmel Corporation,
· STMicroelectronics,
· Microchip,
разработали серии МК, поддерживающих USB, и, конечно, "рекомендации", облегчающие разработчикам реализацию собственных устройств.
Примеры применения USB в 8-разрядных микроконтроллерах AVR фирмы Atmel
Для того, чтобы получить соответствующее программное обеспечение и примеры применения для каждой из серий USB AVR микроконтроллеров, перейдите по ссылкам:
· AVR USB Серия 2 (AT90USB162, AT90USB82)
· AVR USB Серия 4 (ATmega16U4, ATmega32U4)
· AVR USB Серия 6 (AT90USB1286, AT90USB646)
· AVR USB Серия 7 (AT90USB1287, AT90USB647)
микроконтроллер память таймер прерывание
Вопрос № 2. Аппаратные возможности микроконтроллеров AVR
С выпуском микроконтроллеров второго поколения в позиционировании
подсемейств произошли изменения. Новые микросхемы содержат только два подсемейства: tiny и mega. Микросхемы tiny по-прежнему имеют Flash-ПЗУ 1 - 2 кбайт и корпуса 8 - 20 выводов, а вот ряд mega существенно расширился: Flash-ПЗУ 8 - 128 кбайт и корпус 28 - 64 вывода. Фактически произошло поглощение подсемейства classic. Краткие характеристики микросхем представлены в таблице 1.
Таблица 1
Из анализа таблицы можно видеть следующее. Для каждой микросхемы classic есть "дублер " mega в идентичном корпусе. Таким образом, в существующей разработке, например, вместо AT90S8515 можно использовать микроконтроллер ATmega8515, получив при этом преимущества в виде увеличения скорости процессора, добавления команд умножения и расширенных характеристик последовательных портов. Кстати, если тактовая частота контроллера в усторйстве не превышает 8 МГц, рекомендуется использовать "дублер " версии "L". Это объясняется тем, что диапазон напряжений питания этих микросхем составляет 2,7 - 5,5 В, и таким образом, повышается помехозащищенность устройства: ему не будут страшны кратковременные (а в ряде случаев и долговременные) провалы в питании до уровня 2,7 В. Для каждого типа микроконтроллера существует файл, где детально описаны отличия кристаллов первого и второго поколений. Как правило, при замене микроконтроллера требуется перекомпиляция исходного кода программы, однако в большинстве случаев это является механической операцией замены строки с именем соответствующего подключаемого файла (в данном примере - 8515def. inc на m8515def. inc). В ряду новых AVR-микроконтроллеров отсутствует представитель с емкостью памяти программ 4 кбайт. Это объясняется тем, что младший кристалл в семействе mega - микроконтроллер ATmega8 с памятью программ 8 кбайт - имеет цену даже ниже, чем 4-килобайтный прототип - микроконтроллер AT90S4433. В подсемействе tiny выпущена интересная микросхема второго поколения - ATtiny26. Этот кристалл при цене менее $2 содержит высокоскоростной ШИМ, а также 11-канальный АЦП с возможностью работы в дифференциальном режиме, с регулируемым входным усилителем и встроенным источником опорного напряжения.
Ниже приведены основные характеристики новых AVR-микроконтроллеров:
тактовая частота до 16 МГц, время выполнения команды 62,5 нс;
встроенный программируемый RC-генератор, частота 1, 2, 4, 8 МГц;
Flash-ПЗУ программ, программируемое в системе, до 128 кбайт (10 000 циклов перезаписи);
электрически перепрограммируемое ПЗУ данных до 4 кбайт (100 000 циклов перезаписи);
внутреннее ОЗУ со временем доступа 1 такт, до 4 кбайт;
мощный набор команд (более 120 инструкций);
6 аппаратных команд умножения (для семейства mega);
развитая система адресации, оптимизированная для работы с С (си) - компиляторами;
32 регистра общего назначения (аккумулятора);
синхронный (USART) или асинхронный (UART) последовательные порты;
синхронный последовательный порт (SPI);
двухпроводный интерфейс TWI, совместимый с интерфейсом I2C;
многоканальный 8-, 9-, 10-, 16-битный ШИМ-модулятор;
10-битный АЦП со временем преобразования 70 мкс и дифференциальными входами;
программируемый коэффициент усиления - 1; 10 или 200;
встроенный источник опорного напряжения 2,56 В;
аналоговый компаратор;
сторожевой таймер;
настраиваемая схема задержки запуска после подачи питания;
схема слежения за уровнем напряжения питания;
JTAG-интерфейс для подключения эмулятора (в микросхемах с объемом ПЗУ от 16 кбайт);
микромощное потребление (менее 100 мкА в активном режиме на частоте 32 кГц).
Вопрос № 3. Структурная схема микроконтроллера AVR
Все AVR имеют Flash-память программ, которая может быть загружена как с помощью обычного программатора, так и с помощью SPI-интерфейса, в том числе непосредственно на целевой плате. Число циклов перезаписи - не менее 1000. Последние версии кристаллов семейства "mega" выпуска 2001-2002 года имеют возможность самопрограммирования. Это означает, что микроконтроллер способен самостоятельно, без какого-либо внешнего программатора, изменять содержимое ячеек памяти программ. То есть, новые AVR могут менять алгоритмы своего функционирования и программы, заложенные в них, и далее работать уже по измененному алгоритму или новой программе. Например, Вы можете написать и сохранить несколько рабочих программ и менять их по мере надобности.
Все AVR имеют также блок энергонезависимой электрически стираемой памяти данных EEPROM. Этот тип памяти, доступный программе микроконтроллера непосредственно в ходе ее выполнения, удобен для хранения промежуточных данных, различных констант, таблиц перекодировок, калибровочных коэффициентов и т.п. EEPROM также может быть загружена извне как через SPI интерфейс, так и с помощью обычного программатора. Число циклов перезаписи - не менее 100000. Два программируемых бита секретности позволяют защитить память программ и энергонезависимую память данных EEPROM от несанкционированного считывания. Внутренняя оперативная память SRAM имеется у всех AVR семейств "classic" и "mega" и у одного нового кристалла семейства "tiny" - ATtiny26/L. Для некоторых микроконтроллеров возможна организация подключения внешней памяти данных объемом до 64К.
Внутренний тактовый генератор AVR может запускаться от нескольких источников опорной частоты (внешний генератор, внешний кварцевый резонатор, внутренняя или внешняя RC-цепочка). Поскольку AVR-микроконтроллеры полностью статические, минимальная допустимая частота ничем не ограничена (вплоть до пошагового режима). Максимальная рабочая частота определяется конкретным типом микроконтроллера. Верхние границы частотного диапазона, указанные в таблицах 1 - 3 (приложение 1), гарантируют устойчивую работу микроконтроллеров при работе во всем температурном диапазоне (хотя, например, AT90S8515 при комнатной температуре может быть "разогнан" до 14 МГц). Интересную аппаратную особенность имеет микроконтроллер ATtiny15L. Он содержит блок PLL для аппаратного умножения основной тактовой частоты в 16 раз. При номинальном значении последней 1,6 МГц получаемая вспомогательная периферийная частота равна 25,6 МГц. Эта частота может служить источником для одного из таймеров/счетчиков микроконтроллера, значительно повышая временное разрешение его работы.
Сторожевой (WATCHDOG) таймер предназначен для защиты микроконтроллера от сбоев в процессе работы. Он имеет свой собственный RC-генератор, работающий на частоте 1 МГц. Эта частота является приближенной и зависит прежде всего от величины напряжения питания микроконтроллера и от температуры. WATCHDOG-таймер снабжен своим собственным предделителем входной частоты с программируемым коэффициентом деления, что позволяет подстраивать временной интервал переполнения таймера и сброса микроконтроллера.
Микроконтроллеры AVR имеют в своем составе от 1 до 4 таймеров/счетчиков общего назначения с разрядностью 8 или 16 бит, которые могут работать и как таймеры от внутреннего источника опорной частоты, и как счетчики внешних событий с внешним тактированием. Общие черты всех таймеров/счетчиков следующие:
· наличие программируемого предделителя входной частоты с различными градациями деления. Отличительной чертой является возможность работы таймеров/счетчиков на основной тактовой частоте микроконтроллера без предварительного ее понижения, что существенно повышает точность генерации временных интервалов системы;
· независимое функционирование от режима работы процессорного ядра микроконтроллера (т.е. они могут быть как считаны, так и загружены новым значением в любое время);
· возможность работы или от внутреннего источника опорной частоты, или в качестве счетчика событий. Верхний частотный порог определен в этом случае как половина основной тактовой частоты микроконтроллера. Выбор перепада внешнего источника (фронт или срез) программируется пользователем;
· наличие различных векторов прерываний для нескольких различных событий (переполнение, захват, сравнение).
Система реального времени (RTC) реализована во всех микроконтроллерах семейства "mega" и в двух кристаллах семейства "classic" - AT90 (L) S8535. Таймер/счетчик RTC имеет свой собственный предделитель, который может быть программным способом подключен или к основному внутреннему источнику тактовой частоты микроконтроллера, или к дополниельному асинхронному источнику опорной частоты (кварцевый резонатор или внешний синхросигнал). Для этой цели зарезервированы два внешних вывода микроконтроллера. Внутренний осциллятор, нагруженный на счетный вход таймера/счетчика RTC, оптимизирован для работы с внешним "часовым" кварцевым резонатором 32,768 кГц.
Порты ввода/вывода AVR имеют число независимых линий "Вход/Выход" от 3 до 53. Каждый разряд порта может быть запрограммирован на ввод или на вывод информации. Мощные выходные драйверы обеспечивают токовую нагрузочную способность 20 мА на линию порта (втекающий ток) при максимальном значении 40 мА, что позволяет, например, непосредственно подключать к микроконтроллеру светодиоды и биполярные транзисторы. Общая токовая нагрузка на все линии одного порта не должна превышать 80 мА.
Интересная архитектурная особенность построения портов ввода/вывода у AVR заключается в том, что для каждого физического вывода существует 3 бита контроля/управления, а не 2, как у распространенных 8-разрядных микроконтроллеров (Intel, Microchip, Motorola и т.д.) Естественно возникает вопрос: а зачем необходимы именно 3 бита? Дело в том, что использование только двух бит контроля/управления порождает ряд проблем при операциях типа "чтение-модификация-запись". Например, если имеют место две последовательные операции "чтение-модификация-запись", то первый результат может быть потерян безвозвратно, если вывод порта работает на емкостную нагрузку и требуется некоторое время для стабилизации уровня сигнала на внешнем выводе микросхемы. Архитектура построения портов ввода/вывода AVR с тремя битами контроля/управления позволяет разработчику полностью контролировать процесс ввода/вывода. Если необходимо получить реальное значение сигнала на физическом выводе микроконтроллера - читайте содержимое бита по адресу PINx. Если требуется обновить выходы - прочитайте PORTx защелку и потом модифицируйте данные. Это позволяет избежать необходимости иметь копию содержимого порта в памяти для безопасности и повышает скорость работы микроконтроллера при работе с внешними устройствами. Особую значимость приобретает данная возможность AVR для реализации систем, работающих в условиях внешних электрических помех.
Аналоговый компаратор входит в состав большинства микроконтроллеров AVR. Типовое напряжение смещения равно 10 мВ, время задержки распространения составляет 500 нс и зависит от напряжения питания микроконтроллера. Так, например, при напряжении питания 2,7 Вольт оно равно 750 нс. Аналоговый компаратор имеет свой собственный вектор прерывания в общей системе прерываний микроконтроллера. При этом тип перепада, вызывающий запрос на прерывание при срабатывании компаратора, может быть запрограммирован пользователем как фронт, срез или переключение. Логический выход компаратора может быть программным образом подключен ко входу одного из 16-разрядных таймеров/счетчиков, работающего в режиме захвата. Это дает возможность измерять длительность аналоговых сигналов а также максимально просто реализовывать АЦП двухтактного интегрирования.
Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) построен по классической схеме последовательных приближений с устройством выборки/хранения (УВХ). Каждый из аналоговых входов может быть соединен со входом УВХ через аналоговый мультиплексор. Устройство выборки/хранения имеет свой собственный усилитель, гарантирующий, что измеряемый аналоговый сигнал будет стабильным в течение всего времени преобразования. Разрядность АЦП составляет 10 бит при нормируемой погрешности ±2 разряда. АЦП может работать в двух режимах - однократное преобразование по любому выбранному каналу и последовательный циклический опрос всех каналов. Время преобразования выбирается программно с помощью установки коэффициента деления частоты специального предделителя, входящего в состав блока АЦП. Оно составляет 70.280 мкс для ATmega103 и 65.260 мкс для всех остальных микроконтроллеров, имеющих в своем составе АЦП. Важной особенностью аналого-цифрового преобразователя является функция подавления шума при преобразовании. Пользователь имеет возможность, выполнив короткий ряд программных операций, запустить АЦП в то время, когда центральный процессор находится в одном из режимов пониженного энергопотребления. При этом на точность преобразования не будут оказывать влияние помехи, возникающие при работе процессорного ядра.
AVR - микроконтроллеры могут быть переведены программным путем в один из шести режимов пониженного энергопотребления.
· Режим холостого хода (IDLE), в котором прекращает работу только процессор и фиксируется содержимое памяти данных, а внутренний генератор синхросигналов, таймеры, система прерываний и WATCHDOG-таймер продолжают функционировать.
· Режим микропотребления (Power Down), в котором сохраняется содержимое регистрового файла, но останавливается внутренний генератор синхросигналов. Выход из Power Down возможен либо по общему сбросу микроконтроллера, либо по сигналу (уровень) от внешнего источника прерывания. При включенном WATCHDOG-таймере ток потребления в этом режиме составляет около 60.80 мкА, а при выключенном - менее 1 мкА для всех типов AVR. Вышеприведенные значения справедливы для величины питающего напряжения 5 В.
· Режим сохранения энергии (Power Save), который реализован только у тех AVR, которые имеют в своем составе систему реального времени. В основном, режим Power Save идентичен Power Down, но здесь допускается независимая работа дополнительного таймера/счетчика RTC. Выход из режима Power Save возможен по прерыванию, вызванному или переполнением таймера/счетчика RTC, или срабатыванием блока сравнения этого счетчика. Ток потребления в этом режиме составляет 6.10 мкА при напряжении питания 5 В на частоте 32,768 кГц.
· Режим подавления шума при работе аналого-цифрового преобразователя (ADC Noise Reduction). Как уже отмечалось, в этом режиме останавливается процессорное ядро, но разрешена работа АЦП, двухпроводного интерфейса I2C и сторожевого таймера.
· Основной режим ожидания (Standby). Идентичен режиму Power Down, но здесь работа тактового генератора не прекращается. Это гарантирует быстрый выход микроконтроллера из режима ожидания всего за 6 тактов генератора.
· Дополнительный режим ожидания (Extended Standby). Идентичен режиму Power Save, но здесь работа тактового генератора тоже не прекращается. Это гарантирует быстрый выход микроконтроллера из режима ожидания всего за 6 тактов генератор
Вопрос № 4. Пути увеличения быстродействия AVR
С точки зрения программиста AVR представляет собой 8-разрядный RISC микроконтроллер, имеющий быстрый Гарвардский процессор, память программ, память данных, порты ввода/вывода и различные интерфейсные схемы. Структурная схема микроконтроллера приведена на рис.1.1 Гарвардская архитектура AVR реализует полное логическое и физическое разделение не только адресных пространств, но и информационных шин для обращения к памяти программ и к памяти данных, причем способы адресации и доступа к этим массивам памяти также различны. Подобное построение уже ближе к структуре цифровых сигнальных процессоров и обеспечивает существенное повышение производительности. Центральный процессор работает одновременно как с памятью программ, так и с памятью данных; разрядность шины памяти программ расширена до 16 бит.
Рисунок 1.1 Структурная схема микроконтроллеров семейства AVR.
Следующим шагом на пути увеличения быстродействия AVR является использование технологии конвейеризации, вследствие чего цикл "выборка - исполнение" команды заметно сокращен. Например, у микроконтроллеров семейства MCS51 короткая команда выполняется за 12 тактов генератора (1 машинный цикл), в течение которого процессор последовательно считывает код операции и исполняет ее. В PIC-контроллерах фирмы Microchip, где уже реализован конвейер, короткая команда выполняется в течение 8 периодов тактовой частоты (2 машинных цикла). За это время последовательно дешифрируется и считывается код операции, исполняется команда, фиксируется результат и одновременно считывается код следующей операции (одноуровневый конвейер). Поэтому в общем потоке команд одна короткая команда реализуется за 4 периода тактовой частоты или за один машинный цикл. В микроконтроллерах AVR тоже используется одноуровневый конвейер при обращении к памяти программ и короткая команда в общем потоке выполняется, как и в PIC-контроллерах, за один машинный цикл. Главное же отличие состоит в том, что этот цикл у AVR составляет всего один период тактовой частоты
Следующая отличительная черта архитектуры микроконтроллеров AVR - регистровый файл быстрого доступа (Рисунок 1.1). Каждый из 32-х регистров общего назначения длиной 1 байт непосредственно связан с арифметико-логическим устройством (ALU) процессора. Другими словами, в AVR существует 32 регистра - аккумулятора (сравните, например, с MCS51). Это обстоятельство позволяет в сочетании с конвейерной обработкой выполнять одну операцию в ALU за один машинный цикл. Так, два операнда извлекаются из регистрового файла, выполняется команда и результат записывается обратно в регистровый файл в течение только одного машинного цикла.
Шесть из 32-х регистров файла могут использоваться как три 16-разрядных указателя адреса при косвенной адресации данных. Один из этих указателей (Z Pointer) применяется также для доступа к данным, записанным в памяти программ микроконтроллера. Использование трех 16-битных указателей (X, Y и Z Pointers) существенно повышает скорость пересылки данных при работе прикладной программы.
Регистровый файл занимает младшие 32 байта в общем адресном пространстве SRAM AVR. Такое архитектурное решение позволяет получать доступ к быстрой "регистровой" оперативной памяти микроконтроллера двумя путями - непосредственной адресацией в коде команды к любой ячейке и другими способами адресации ячеек SRAM. В технической документации фирмы Atmel это полезное свойство носит название "быстрое контекстное переключение" и является еще одной отличительной особенностью архитектуры AVR, повышающей эффективность работы микроконтроллера и его производительность. Особенно заметно данное преимущество при реализации процедур целочисленной 16-битной арифметики, когда исключаются многократные пересылки между различными ячейками памяти данных при обработке арифметических операндов в ALU.
Система команд AVR весьма развита и насчитывает до 133 различных инструкций. Конкретное количество команд для каждого микроконтроллера того или иного семейства AVR приведено в таблицах 1 - 3 приложения 1. Почти все команды имеют фиксированную длину в одно слово (16 бит), что позволяет в большинстве случаев объединять в одной команде и код операции, и операнд (ы). Лишь немногие команды имеют размер в 2 слова (32 бит) и относятся к группе команд вызова процедуры CALL, длинных переходов в пределах всего адресного пространства JMP, возврата из подпрограмм RET и команд работы с памятью программ LPM. Различают пять групп команд AVR: условного ветвления, безусловного ветвления, арифметические и логические операции, команды пересылки данных, команды работы с битами, которые ниже будут рассмотрены более подробно. В последних версиях кристаллов AVR семейства "mega" реализована функция аппаратного умножения, что придает новым микроконтроллерам еще больше привлекательности с точки зрения разработчика.
Вопрос № 5. Отличительная черта архитектуры микроконтроллеров AVR
Первые микроконтроллеры с ядром AVR (аббревиатура производная от имен двух главных разработчиков Alf-Egil Bogen + Vegard Wollen + RISC) увидели свет в 1997г и начали стремительно завоевывать нишу на рынке 8-разрядных микроконтроллеров для встраиваемых систем. А уже через несколько лет своего становления AVR превратились в основное направление развития компании Atmel.
Первопроходцем стало семейство Classic, которое сейчас уже полностью снято с производства. Первые модели Classic были немного "сыроватыми” (что, впрочем, характерно и для многих других сложных изделий) и вызывали различные нарекания по поводу стабильности работы, надежности энергонезависимой памяти и т.д. Однако со временем недостатки были устранены, а основные концепции Atmel увидели свое продолжение в двух семействах нового поколения ATtiny (младшее семейство) и ATmega (старшее семейство). В данный момент микроконтроллеры ATtiny и ATmega составляют основную массу изделий AVR (характеристики микроконтроллеров ATtiny и ATmega приведены в приложении A). Но сказать, что на этом их развитие завершилось, конечно, нельзя. На сегодняшний день ядро AVR лежит в основе целого ряда микроконтроллеров для специализированных приложений. К ним относятся модели, содержащие на своем борту CAN (AT90CAN), USB (AT90USB), модули для генерации ШИМ (AT90PWM), радиочастотный модуль (AT86RF), а также конфигурируемые микроконтроллеры, которые совмещают на одном кристалле процессор и программируемые массивы FPGA.
Со второй половины 2008 г начался серийный выпуск моделей микроконтроллеров семейства Xmega. Архитектура AVR перетерпела значительную переработку. Были устранены многие слабые места. В составе Xmega появились контроллеры прерываний и прямого доступа к памяти, 12-разрядные АЦП и ЦАП, дополнительные модули таймеров-счетчиков и мн. др. Память EEPROM стала проецироваться на адресное пространство SRAM. Напряжение питания снизилось до 3.3 В, а максимальная тактовая частота процессора Xmega возросла до 32 МГц.
Каждый год объем продаж AVR-микроконтроллеров увеличивается примерно в два раза, а общее их выпущенное количество уже давно перевалило за полмиллиарда. В электронной промышленности AVR стали безоговорочным индустриальным стандартом.
Особенности архитектуры
Как и подавляющее большинство современных 8-разрядных микроконтроллеров, AVR является типичным представителем архитектуры Гарвардского типа. Память программ и память данных в нем отделены друг от друга и находятся в различных адресных пространствах (см. рис.1). ЦПУ имеет две независимые шины: 16-разрядную для обращения к ПЗУ и 8-разрядную для взаимодействия с ОЗУ. Длина слова команды у AVR кратна 16-ти битам и может составлять 2 или 4 байта.
Рис.1 Разделение памяти программ и данных в Гарвардской архитектуре
Гарвардская архитектура дает возможность одновременно осуществлять выборку команд из ПЗУ и производить операции над переменными в ОЗУ, что дает существенный прирост производительности. В этом случае, однако, микроконтроллер может выполнять команды только из ПЗУ, но для большинства приложений, где предполагается его использование, это не имеет серьезного значения.
Рис.2 Работа конвейера команд
В микроконтроллерах AVR реализован двухступенчатый конвейер команд (см. рис.2). Во время выполнения текущей команды, происходит выборка и декодирование следующей инструкции. Функционирование конвейера нарушается только в те моменты, когда результат выполнения команды не определен. Это относится к командам типа Test & Skip (Проверка и пропуск) и аппаратным прерываниям. В первом случае происходит ветвление по условию, которое заранее неизвестно, а во втором - программный переход в неопределенный момент времени.
AVR имеют систему команд RISC (Reduced Instruct Set Computers - компьютеры с сокращённым набором команд). Такая система подразумевает наличие небольшого, хорошо продуманного набора команд, большая часть из которых выполняется за одинаковый промежуток времени (машинный цикл). Машинный цикл ядра AVR - 1 период тактовой частоты системного генератора. Это означает, что производительность микроконтроллера составляет 1 MIPS (Millions Instruction Per Second) на 1 МГц (!) или 20 MIPS при наибольшей частоте 20 МГц.
Рис.3 Внутреннее устройство микроконтроллеров семейства ATtiny
Внутренняя структура микроконтроллеров семейства ATtiny приведена на рис.3, а семейства ATmega на рис.4. Аппаратные модули, закрашенные серым цветом, имеются не во всех моделях AVR.
Рис.4 Внутреннее устройство микроконтроллеров семейства ATmega
Вопрос № 6. Возможности микроконтроллера AT90S2313
AT90S2313
8 - ми разрядный AVR® микроконтроллер с 2 Кбайт Flash памятью с поддержкой внутрисистемного программирования
Не рекомендован в новых разработках см ATtiny2313
Отличительные особенности:
· AVR® - высокая производительность и RISC архитектура с низким энергопотреблением
· 118 мощных инструкций - большинство из них выполняются за один такт
· 2 Кбайт Flash - памяти с поддержкой внутрисистемного программирования SPI - последовательный интерфейс для загрузки программного кода Ресурс: 1000 циклов записи/ стирания
· 128 байта EEPROM:
· Ресурс: 100 000 циклов запись/ стирание
· Рабочие регистры общего назначения 32 х 8
· 15 программируемых линий I/O
· Питание VCC: от 2.7 В до 6.0 В
· Полностью статический режим работы:
· От 0 до 10 МГц, при питании от 4.0 В до 6.0 В От 0 до 4 МГц, при питании от 2.7 В до 6.0 В
· Производительность, вплоть до 10 MIPS при 10 МГц
· Один 8-ми разрядный таймер/ счетчик с отдельным предварительным делителем частоты
· Один 16-ти разрядный таймер/ счетчик с отдельным предварительным делителем частоты с режимами сравнения и захвата
· Полнодуплексный UART
· Выбираемые 8, 9, или 10-ти разрядные режимы широтно - импульсной модуляции (ШИМ)
· Внешние и внутренние источники прерывания
· Программируемый следящий таймер с встроенным тактовым генератором
· Встроенный аналоговый компаратор
· Экономичные режимы ожидания и пониженного энергопотребления
· Программируемая блокировка для безопасности программного обеспечения
· 20 выводов
Блок - схема:
Расположение выводов:
Описание:
AT90S2313 является 8-ми разрядным CMOS микроконтроллером с низким энергопотреблением, основанным на усовершенствованной AVR RISC архитектуре. Благодаря выполнению высокопроизводительных инструкций за один период тактового сигнала, AT90S2313 достигает производительности, приближающейся к уровню 1 MIPS на МГц, обеспечивая разработчику возможность оптимизировать уровень энергопотребления в соответствии с необходимой вычислительной производительностью.
Ядро AVR содержит мощный набор инструкций и 32 рабочих регистра общего назначения. Все 32 регистра напрямую подключены к арифметико - логическому устройству (АЛУ), что обеспечивает доступ к двум независимым регистрам при выполнении одной инструкции за один такт. В результате, данная архитектура имеет более высокую эффективность кода, при повышении пропускной способности, вплоть до 10 раз, по сравнению со стандартными микроконтроллерами CISC.
AT90S2313 имеет: 2 Кбайт Flash - памяти с поддержкой внутрисистемного программирования, 128 байт EEPROM, 15 линий I/O общего назначения, 32 рабочих регистра общего назначения, универсальные таймеры/ счетчики с режимами сравнения, внутренние и внешние прерывания, программируемый UART последовательного типа, программируемый следящий таймер с встроенным тактовым генератором и программируемый последовательный порт SPI для загрузки программ в Flash память, а также, два программно выбираемых режима экономии энергопотребления. Режим ожидания "Idle Mode" останавливает CPU, но позволяет функционировать SRAM, таймеру/ счетчикам, SPI порту и системе прерываний. Режим экономии энергопотребления "Power Down" сохраняет значения регистров, но останавливает тактовый генератор, отключая все остальные функции микроконтроллера, вплоть до следующего внешнего прерывания, или до аппаратной инициализации.
Устройство производится с применением технологи энергонезависимой памяти с высокой плотностью размещения, разработанной в корпорации Atmel. Встроенная Flash - память с поддержкой внутрисистемного программирования обеспечивает возможность перепрограммирования программного кода в составе системы, посредством SPI последовательного интерфейса, или с помощью стандартного программатора энергонезависимой памяти. Благодаря совмещению усовершенствованного 8-ми разрядного RISC CPU с Flash - памятью с поддержкой внутрисистемного программирования на одном кристалле получился высокопроизводительный микроконтроллер AT90S2313, обеспечивающий гибкое и экономически - высокоэффективное решение для многих приложений встраиваемых систем управления.
AVR AT90S2313 поддерживается полным набором программ и пакетов для разработки, включая: компиляторы С, макроассемблеры, отладчики/ симуляторы программ, внутрисхемные эмуляторы и наборы для макетирования.
Вопрос № 7. Пространство памяти микроконтроллера AVR
Микроконтроллеры AVR содержат: быстрый RISС-процессор, два типа энергонезависимой памяти (Flash-память программ и память данных EEPROM), оперативную память RAM, порты ввода/вывода и различные периферийные интерфейсные схемы.
В микроконтроллерах AVR реализована Гарвардская архитектура, в соответствии с которой разделены не только адресные пространства памяти программ и памяти данных, но и шины доступа к ним. Каждая из областей памяти данных (оперативная память и EEPROM) также расположена в своем адресном пространстве.
Память программ (Flash ROM или Flash ПЗУ)
Память программ предназначена для хранения последовательности команд, управляющих функционированием микроконтроллера, и имеет 16-ти битную организацию. Все AVR имеют Flash-память программ, которая может быть различного размера - от 1 до 256 КБайт. Ее главное достоинство в том, что она построена на принципе электрической перепрограммируемости, т.е. допускает многократное стирание и запись информации. Программа заносится во Flash-память AVR как с помощью обычного программатора, так и с помощью SPI-интерфейса, в том числе непосредственно на собранной плате. Возможностью внутрисхемного программирования (функция ISP) через коммуникационный интерфейс SPI обладают все микроконтроллеры AVR, кроме Tiny11 и Tiny28. Все микроконтроллеры семейства Mega имеют возможность самопрограммирования, т.е. самостоятельного изменения содержимого своей памяти программ. Эта особенность позволяет создавать на их основе очень гибкие системы, алгоритм работы которых будет меняться самим микроконтроллером в зависимости от каких-либо внутренних условий или внешних событий.
Гарантированное число циклов перезаписи Flash-памяти у микроконтроллеров AVR второго поколения составляет не менее 10 тыс. циклов при типовом значении 100 тыс. циклов. (В официальной технической документации Atmel Corp. указывается значение 10 тыс. циклов.)
Память данных
Память данных разделена на три части: регистровая память, оперативная память (ОЗУ - оперативное запоминающее устройство или RAM) и энергонезависимая память (ЭСППЗУ или EEPROM).
Регистровая память (РОН и РВВ)
Регистровая память включает 32 регистра общего назначения (РОН или GPR), объединенных в файл, и служебные регистры ввода/вывода (РВВ). И те и другие расположены в адресном пространстве ОЗУ, но не являются его частью. В области регистров ввода/вывода расположены различные служебные регистры (регистры управления микроконтроллером, регистры состояния и т.п.), а также регистры управления периферийными устройствами, входящими в состав микроконтроллера. По сути, управление микроконтроллером заключается в управлении этими регистрами.
Энергонезависимая память данных (EEPROM)
Для долговременного хранения различной информации, которая может изменяться в процессе функционирования микроконтроллерной системы, используется EEPROM-память. Все AVR имеют блок энергонезависимой электрически перезаписываемой памяти данных EEPROM от 64 Байт до 4 КБайт. Этот тип памяти, доступный программе микроконтроллера непосредственно в ходе ее выполнения, удобен для хранения промежуточных данных, различных констант, коэффициентов, серийных номеров, ключей и т.п. EEPROM может быть загружена извне как через SPI интерфейс, так и с помощью обычного программатора. Число циклов стирание/запись - не менее 100 тыс.
Оперативная память (ОЗУ или RAM)
Внутренняя оперативная статическая память Static RAM (SRAM) имеет байтовый формат и используется для оперативного хранения данных. Размер оперативной памяти может варьироваться у различных чипов от 64 Байт до 4 КБайт. Число циклов чтения и записи в RAM не ограничено, но при отключении питающего напряжения вся информация теряется. Для некоторых микроконтроллеров возможна организация подключения внешнего статического ОЗУ объемом до 64К.
Изучение AVR. Оперативная память микроконтроллеров
Оперативная память микроконтроллеров AVR реализована в виде статической памяти RAM (SRAM). Статической она называется потому, что регенерация находящихся в памяти данных не происходит. Данные, находящиеся в SRAM не сохраняются после отключения напряжения питания микроконтроллера, именно поэтому она и называется оперативной памятью. Объем ОЗУ микроконтроллеров AVR составляет от 128 байт (в моделях семейства tiny) до 4-8 кбайт в поздних представителях семейства mega. Ячейки ОЗУ адресуются побайтно, следовательно, для адресации, например 8 кбайт памяти, достаточно 2-байтного адреса.
ОЗУ микроконтроллеров AVR состоит из набора 8-разрядных регистров, пронумерованных по порядку, и делится условно на несколько областей. Порядковый номер регистра в области SRAM есть не что иное, как его адрес.
Регистры общего назначения
Первые 32 адреса SRAM занимают регистры общего назначения, те самые, что входят в состав CPU и непосредственно связаны с АЛУ. Данные регистры являются рабочей областью. Сначала сюда заносятся различные данные (это могут быть данные из какого-либо периферийного устройства или какая-то константа). Затем посредством АЛУ выполняются требуемые операции. Результат операции может быть отправлен из регистра общего назначения в периферийное устройство. Здесь также могут быть выделены регистры под промежуточные значения и буферные регистры. Шесть последних регистров общего назначения образуют три регистровых пары - 16-разрядные регистры X, Y и Z. Структура этих регистров представлена на следующем рисунке.
Как видно из рисунка, 16-разрядный регистр Х образован парой регистров общего назначения R26-R27, причем его младшим байтом XL (от low) является регистр R26, ну а старшим XH - регистр R27. Аналогичные заключения справедливы и для регистров Y и Z. При использовании специальных команд данные регистры можно использовать в качестве указателей адресов, например, при обращении к ячейкам памяти SRAM. С помощью регистра Z удобно извлекать различные константы, хранящиеся в памяти программ.
Регистры ввода/вывода
Непосредственно за регистрами общего назначения располагается область 64 регистров ввода/вывода. В данной области памяти располагаются регистры, посредством которых обеспечивается доступ ко всем периферийным устройствам.
С помощью этих регистров осуществляется управление, настройка и запуск необходимых модулей, а также получение информации об их состоянии.
Таблица регистров ввода/вывода может быть получена из технической документации на конкретный микроконтроллер. Для старших моделей Mega со сложной структурой (например, ATmega128) 64-х регистров ввода/вывода может оказаться недостаточно, поэтому для этих целей выделяется еще 160 дополнительных регистров (в адресном пространстве от $0060 до $00FF).
Внутреннее ОЗУ
Сразу за областью регистров ввода/вывода располагается непосредственно внутреннее ОЗУ данных микроконтроллера. Эта область памяти используется для временного хранения некоторых переменных и констант, использующихся во время работы. Следует уточнить, что регистры ввода/вывода не отнимают адресное пространство у области внутреннего ОЗУ. Адреса внутренней оперативной памяти располагаются сразу поле адресов регистров ввода/вывода. А вот объем подключаемого внешнего ОЗУ всегда ограничен адресом $FFFF, и если в конкретной модели используется большое число регистров ввода/вывода, то объем возможной подключаемой внешней памяти уменьшается. Конечный адрес области внутреннего ОЗУ зависит от конкретной модели микроконтроллера и обычно обозначается константой RAMEND для удобства при программировании. В конце оперативной памяти обычно располагают программный стек, при отсутствии аппаратного.
Внешнее ОЗУ
Возможность подключения внешней оперативной памяти имеется только у некоторых моделей (ATmega8515, ATmega162, ATmega128, ATmega2560 и др.). Внешняя подключаемая память может быть любой статической разновидностью (FLASH, RAM, EEPROM) с параллельным интерфейсом. При подключении внешнего ОЗУ необходимо учитывать, что максимальный адрес ячейки ОЗУ, которую может использовать микроконтроллер, составляет $FFFF.
Таким образом, ОЗУ микроконтроллеров AVR условно делится на несколько областей:
регистры общего назначения;
регистры ввода/вывода, - внутреннее ОЗУ и внешнее ОЗУ.
Регистры общего назначения используются для совершения различных операций с рабочими переменными, поэтому эти регистры можно называть рабочими. Регистры ввода/вывода позволяют нам работать с периферией. Ну а внутреннее и внешнее ОЗУ необходимы для временного хранения данных в процессе работы микроконтроллера.
Вопрос № 8. АЛУ микроконтроллера AVR
Сердцем микроконтроллеров AVR является 8-битное микропроцессорное ядро или центральное процессорное устройство (ЦПУ), построенное на принципах RISK-архитектуры. Основой этого блока служит арифметико-логическое устройство (АЛУ). По системному тактовому сигналу из памяти программ в соответствии с содержимым счетчика команд (Program Counter - PC) выбирается очередная команда и выполняется АЛУ. Во время выбора команды из памяти программ происходит выполнение предыдущей выбранной команды, что и позволяет достичь быстродействия 1 MIPS на 1 МГц.
АЛУ подключено к регистрам общего назначения РОН (General Purpose Registers - GPR). Регистров общего назначения всего 32, они имеют байтовый формат, то есть каждый из них состоит из восьми бит. РОН находятся в начале адресного пространства оперативной памяти, но физически не являются ее частью. Поэтому к ним можно обращаться двумя способами (как к регистрам и как к памяти). Такое решение является особенностью AVR и повышает эффективность работы и производительность микроконтроллера.
Отличие между регистрами и оперативной памятью состоит в том, что с регистрами можно производить любые операции (арифметические, логические, битовые), а в оперативную память можно лишь записывать данные из регистров.
Арифметико-логическое устройства (АЛУ) выполняет все вычисления и непосредственно подключено к 32 рабочим регистрам, объединенным в регистровый файл. Благодаря этому АЛУ выполняет одну операцию (чтение содержимого регистров, выполнение операции и запись результата обратно в регистровый файл) за один машинный цикл.
В микроконтроллерах AVR практически все команды (за исключением команд, у которых одним из операндов является 16-разрядный адрес) занимают одни ячейку памяти программ.
CISC и RISC
По числу команд микропроцессоры подразделяют на CISC (Complex Instruction Set Computer) и RISC (Reduced Instruction Set Computer). Термин CISC обозначает сложную систему команд, RISC - сокращенную.
Идея RISC - это тщательный подбор команд, которые можно было бы выполнить за один такт. Т.о. упрощается аппаратная реализация процессора, сокращается число транзисторов, снижается потребляемая мощность и цена.
Очевидно, что в общем случае одной CISC-команде должны соответствовать несколько RISC-команд. Однако обычно выигрыш в быстродействии у RISC перекрывает потери. Так, самая быстрая команда у 8051 выполняется за 12 тактов. Даже если для каждой CISC-инструкции потребуется выполнить три RISC-инструкции, то в итоге RISC-архитектура будет в 4 раза производительней. В настоящее время грань между RISC и CISC стирается. Например, AVR имеют 133 команды, что соответствует CISC, но большинство из них выполняется за один такт, что является признаком RISC. Поэтому основным признаком RISC стало принято считать выполнение команд за один такт.
Вопрос № 9. Статическое ОЗУ данных микроконтроллера AVR
Статическое ОЗУ
В микроконтроллерах AVR семейства Classic используется линейная организация памяти. Объем статического ОЗУ для различных моделей семейства составляет от 128 до 512 байт (см. табл.3.2).
В адресном пространстве ОЗУ также расположены все регистры микроконтроллеров, под них отведены младшие 96 адресов (см. рис.3.9). Основные адреса отведены под 128/256/512…64 К ячеек статического ОЗУ.
На рис.3.9 схематически показана организация статического ОЗУ.
...Подобные документы
Микроконтроллер ATtiny2313/V фирмы Atmel: структура, основные характеристики, возможности. Центральное ядро процессора. Системная перепрограммируемая Flash-память программ. Порты ввода-вывода микроконтроллера. Блок-схема восьмиразрядного таймера/счётчика.
курсовая работа [2,2 M], добавлен 11.01.2011Разработка микропроцессорной системы на основе микроконтроллера, основные этапы и особенности данного процесса. Принципы работы шагового двигателя. Аппаратные средства микроконтроллеров серии AT90S2313. Расчет стоимости сборки и отладки устройства.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 11.07.2010Адресное пространство микроконтроллеров MSP430F1xx. Байтовая и словная формы инструкций. Система команд MSP микроконтроллеров. Периферийные устройства микроконтроллеров MSP430F1xx. Аналого-цифровой преобразователь ADC12, его технические характеристики.
курсовая работа [278,1 K], добавлен 04.05.2014Функциональная спецификация и структурная схема электронных автомобильных часов-термометра-вольтметра. Разработка алгоритма работы и принципиальной электрической схемы. Получение прошивки программы для памяти микроконтроллера в результате ассеблирования.
курсовая работа [2,0 M], добавлен 26.12.2009Общие принципы разработки программно-аппаратного терминала с CAN-шиной, его основные физические интерфейсы. Структурная схема разрабатываемого устройства. Схема подключения микроконтроллера. Схема подключения микроконтроллера Atmega128 и для ПЭВМ.
дипломная работа [1,4 M], добавлен 07.07.2011Понятие и виды микроконтроллеров. Особенности программирования микропроцессорных систем, построение систем управления химико-технологическим процессом. Изучение архитектуры микроконтроллера ATmega132 фирмы AVR и построение на его основе платформы Arduino.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 13.01.2011Аналого-цифровой преобразователь, разрешение и типы преобразования. Точность и ошибки квантования. Частота дискретизации и наложение спектров. Подмешивание псевдослучайных сигналов и передискретизация. Основные аппаратные характеристики микроконтроллера.
дипломная работа [635,4 K], добавлен 23.03.2013Проектирование измерительных приборов. Параметры цифрового вольтметра. Принцип время-импульсного преобразования. Области применения микроконтроллеров. Алгоритм приложения для цифрового милливольтметра постоянного тока. Сборка элементов на печатной плате.
дипломная работа [891,7 K], добавлен 17.06.2013Общая характеристика микроконтроллера PIC16F873A, его корпус, технические параметры, структурная схема и организация памяти. Подключение питания и тактирование, анализ принципиальной схемы. Разработка рабочей программы для заданного микроконтроллера.
курсовая работа [667,0 K], добавлен 23.04.2015Структурная схема микроконтроллеров семейства MCS-51: отличительные особенности, назначение выводов, блок регистров специальных функций. Карта прямоадресуемых бит. Методы адресации, граф команд пересылки, обмена и загрузки. Ввод и отображение информации.
курсовая работа [135,5 K], добавлен 22.08.2011Разработка программы, реализующей таймер прямого хода на базе микроконтроллера AT90S8515. Приложение и среда программирования Algorithm Builder, ее преимущества. Принципиальная схема и назначение переменных. Описание основной программы и подпрограмм.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 19.03.2012Структурная схема устройства. Общая характеристика микропроцессора Z80, его особенности. Описание выводов. Схемотехника и принцип работы блоков. Схема микропроцессорного блока и памяти. Программное обеспечение микроконтроллера. Расчёт блока питания.
контрольная работа [355,3 K], добавлен 07.01.2013Возможности современных ультразвуковых (УЗ) сканеров. Структурная схема универсального УЗ сканера. Блок управления механическим секторным и линейным датчиком. Генераторы УЗ импульсов. Схема блока фокусировки УЗ луча. Полосковая линия задержки луча.
реферат [957,3 K], добавлен 15.01.2011Функциональная схема микропроцессорной системы управления, алгоритм ее работы. Инициализация микроконтроллера и листинг соответствующей программы. Преобразование напряжения от датчика температуры. Обработка прерываний. Расчет электрических параметров.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 23.05.2012Аппаратные принципы построения устройств микропроцессорной техники и приобретение практических навыков по разработке микропроцессорных систем. Техническая характеристика микропроцессора ATmega и анализ микросхемы памяти. Схема микропроцессорной системы.
курсовая работа [1,6 M], добавлен 19.11.2011Выбор структуры одноплатного микроконтроллера. Модули памяти микроконтроллера. Селектор адреса портов ввода/вывода и возможность изменения селектируемых адресов. Деление адресного пространства на окна. Нумерация точек в схеме цифрового фильтра.
курсовая работа [204,3 K], добавлен 10.11.2013Микроконтроллеры - микросхемы, предназначенные для управления электронными устройствами, их классификация. Структура процессорного ядра микроконтроллеров, основные характеристики, определяющие его производительность. CISC и RISC архитектура процессора.
курсовая работа [43,2 K], добавлен 03.10.2010Микроконтроллер (MCU) — микросхема, предназначенная для управления электронными устройствами. Их можно встретить во многих современных приборах, в том числе и бытовых. Рассмотрение архитектуры различных микроконтроллеров, ядра, памяти, питания, периферии.
реферат [216,5 K], добавлен 24.12.2010Анализ возможности создания локальной радиосети на основе Wi-Fi. Разработка иерархии сети, построение ее архитектуры на сетевом и канальном уровнях. Энергетический расчет системы. Определение типов пакетов физического уровня. Структурная схема терминала.
курсовая работа [318,5 K], добавлен 07.11.2012Структурная схема устройства управления. Алгоритм работы микроконтроллера в его составе. Строение центрального процессорного элемента – микроконтроллера AVR семейства Classic. Принципиальная схема устройства, расчет временных параметров ее работы.
курсовая работа [636,5 K], добавлен 03.12.2013
