Микропроцессоры и микроконтроллеры

 
 
 
Для меня долгое время было загадкой, как что-то очень дорогое и технологичное может быть столь бесполезным. И вскоре я осознал, что компьютер — это глупая машина, обладающая способностями выполнять невероятно умные вещи, тогда как программисты — это умные люди, у которых талант делать невероятные глупости. Короче, они нашли друг друга.
Bill Bryson
Русский | Українська



На правах рекламы:



Rambler's Top100 Рейтинг@Mail.ru
Микропроцессоры и микроконтроллеры :: Микроконтроллерные вычислители :: 13.1 Архитектура и принципы программирования микроконтроллеров семейства AVR

13.1 Архитектура и принципы программирования микроконтроллеров семейства AVR

Обзор семейства микроконтроллеров AVR

Микроконтроллеры семейства AVR являются одним из популярных современных средств для построения управляющих вычислителей. Семейство AVR разработано и выпускается фирмой Atmel Corp.

Компания ATMEL Corp. – один из мировых лидеров в производстве широкого спектра микросхем энергонезависимой памяти, FLASH-микроконтроллеров и микросхем программируемой логики. Первые МК AVR появились в 1997 году.

Вычислительное ядро МК AVR относится к т.н. RISC-архитектуре (RISC – Reduced Instruction Set Computer – вычислитель с ограниченной системой команд).

Основные особенности ядра AVR:

·  Гарвардская архитектура с раздельной памятью программ и данных;

·  32 регистра общего назначения (регистровый файл) с именами R0…R31, каждый из которых может быть приемником результата операции из АЛУ;

·  команды 16-битовой длины; количество базовых команд – 120;

·  эффективная производительность 1 MIPS на каждый 1 МГц тактовой частоты;

·  память программ реализована как Flash-ROM; физическое программирование выполняется через последовательный интерфейс SPI (от LPT-порта ПК);

Основные особенности периферийных устройств:

·  16-битовые таймеры-счетчики;

·  встроенные аппаратные многорежимные ШИМ;

·  обработка внешних сигналов прерываний;

·  аналоговые компараторы;

·  8 - или 10-разрядный многоканальный АЦП;

·  параллельные порты с битовым принципом доступа;

·  последовательные интерфейсы UART, SPI, TWI (twisted wire interface);

·  сторожевой таймер;

·  интерфейс JTAG для удаленной отладки программ.

В рамках единой базовой архитектуры AVR-микроконтроллеры  подразделяют на три подсемейства (группы):

Базовые отличия групп представлены в табл. 5.1.

Практически все модели семейства AVR ориентированы на построение систем с минимальной конфигурацией, т.е. не поддерживают работу с внешним адресным пространством. Некоторые модели поддерживают только внешнюю память данных.

 

Группа

Объем памятиFlash, кбайт

Кол-во
выводов

Периферия на кристалле МК

Область применения

Tiny

1…2

8

таймеры,

АЦП малоканальный

Интеллектуальные датчики различного назначения (контрольные, пожарные, охранные), игрушки, зарядные устройства, различная бытовая техника.
Основной  критерий – предельно низкая цена

Classic

4…16

28 и 40

таймеры – 2-3,

ШИМ-генераторы,

8-канальный АЦП,

8-битовые порты – 2-3,

внешние прерывания – 5…9

Цифровые контроллеры технологического оборудования, системы управления и регулирования, особенно на мобильных объектах

Mega

8…128

40…128

таймеры – 3-4,

ШИМ-генераторы (массив),

8-канальный АЦП,

аналоговые компараторы,

8-битовые порты – от 3 до 6,

внешние прерывания – до 15,

интерфейс отладки JTAG

Оборудование для телефонии, контроллеры различного периферийного оборудования (принтеры, сканеры, современные дисковые накопители, приводы CD-ROM/DVD-ROM и т.п.), сложная офисная техника, стойки управления технологическим оборудованием (станки с ЧПУ)

 

Использование микроконтроллеров семейства AVR в разработках кафедры 301 представлено в табл. 5.2

Таблица 5.2

Разработка

Модель МК AVR

Применение

Учебная система УУМС-2

ATmega16

Периферийный МК (ввод аналоговых сигналов на основе АЦП, вывод аналоговых сигналов на основе ШИМ под управлением основного МК)

Распределенная система мониторинга параметров современного инкубатория

ATmega8

Как основа удаленных модулей сбора данных с датчиков климатических параметров. Прием сигналов с датчиков, упаковка пакетов, сетевая связь с диспетчерским ПК.

Универсальные исследовательские стенды лаборатории «Проектирования систем управления»

ATmega16

Цифровой контроллер, установленный в каждом из стендов. Прием аналоговых сигналов, реализация алгоритмов управления контуром на стенде, связь с ПК

Робот на основе автомобильной платформы

ATmega16

Анализ данных с различных датчиков, управление траекторией, слежение

Друхкоординатная цифровая система позиционирования

ATmega16

В контроллере использованы два МК AVR. Один МК выполняет прием и первичную обработку данных с датчиков. Второй МК реализует траекторное движение и позиционирование.

Система управления климатической камерой BlueStar

ATmega128

В качестве устройства сбора данных и контроллера оборудования климатической камеры. Реализация программ климатических испытаний

Отказоустойчивая бесплатформенная инерциальная навигационная система для ЛА куполообразной формы

ATmega128

Сбор и обработка данных с ДУСов и акселерометров. Реализация алгоритмов диагностирования датчиков и восстановления информации













При использовании любых материалов с сайта обратная ссылка на сайт Микропроцессоры и микроконтроллеры обязательна.