Високопродуктивні 8-розрядні RISC-мікроконтролери сімейства AVR
Компанія ATMEL Corp . - один зі світових лідерів у виробництві широкого спектру мікросхем енергонезалежній пам'яті, FLASH-мікроконтролерів і мікросхем програмованої логіки, взяла старт з розробки RISC-мікроконтролерів в середині 90-х років, використовуючи всі свої технічні рішення, накопичені до цього часу. rn Концепція нових швидкісних мікроконтролерів була створена групою розробників дослідного центру ATMEL у Норвегії, ініціали яких потім сформували марку AVR. Перші мікроконтролери AVR AT90S1200 з'явилися в середині 1997 р. і швидко здобули розташування споживачів. Ці 8-розрядні RISC-мікроконтролери для вбудованих додатків є найбільш цікавим і прогресивним з країн, що розвиваються напрямків. rn Термін RISC ( Reduced Instruction Set Computer - обчислювач з скороченим набором команд) означає, що процесорні ядро оперує з мінімізовані набором машинних команд, і, отже, кількість різних машинних циклів невелика. Це дозволяє в значній мірі скоротити час виконання машинного циклу, і команди відповідно. Таким чином, відношення тривалості машинного циклу до тривалості такту зменшується - від 12 у класичних контролерів сімейства MCS-51 до 1-4 у контролерів сімейства AVR. Таким чином, при однаковому значенні тактової частоти продуктивність зростає в кілька разів. rn AVR-архітектура, на основі якої побудовані мікроконтролери сімейства AVR, поєднує потужний Гарвардський RISC-процесор з роздільним доступом до пам'яті програм і даних, 32 регістр загального призначення, кожен з яких може працювати як регістр-акумулятор, і розвинену систему команд фіксованого 16-бітової довжини. Більшість команд виконуються за один машинний такт з одночасним виконанням поточної і вибіркою наступної команди, що забезпечує продуктивність до 1 MIPS на кожний МГц тактової частоти. rn Регістри загального призначення утворюють регістровий фото швидкого доступу, де кожен з 32 регістрів безпосередньо пов'язаний з АЛУ. За один такт з регістровий файлу вибираються два операндів, виконується операція, і результат повертається в регістровий файл. АЛУ підтримує арифметичні та логічні операції з регістра, між регістром і константою або безпосередньо з регістром. rn регістровий фото також доступний як частина пам'яті даних. Шість з 32 регістрів можуть використовуватися як три 16-розрядних регістра-покажчика для непрямої адресації. Старші мікроконтролери сімейства AVR мають у складі АЛУ апаратний помножувач. rn Базовий набір команд AVR містить 120 інструкцій. Інструкції бітовий операцій включають інструкції установки, очищення та тестування бітів. Однак у порівнянні з контролерами сімейства MCS-51 мнемонікі команд залежать від типу адресації (навіть команди пересилання), багато хто команди переходу мають
нестандартний синтаксис (без позначок, з пропуском фіксованого числа команд). rn Всі мікроконтролери AVR мають вбудовану Flash-ROM з можливістю внутрісхемного програмування через послідовний 4-проводной інтерфейс типу SPI. rn Периферія МК AVR включає: таймери-лічильники, широтному-імпульсні модулятори, підтримку зовнішніх переривань, аналогові компаратори, 10-розрядний багатоканальний АЦП, паралельні порти (від 3 до 53 ліній вводу та виводу), інтерфейси UART (USART), SPI , TWI, вбудовані генератори з внутрішньою
RC-ланцюжком, сторожовий таймер і пристрій скидання по включенню живлення. Усі ці якості перетворюють AVR-мікроконтролери в потужний інструмент для побудови сучасних, високопродуктивних і економічних контролерів різного призначення. rn В рамках єдиної базової архітектури AVR-мікроконтролери підрозділяються на три підродини: rn Tiny AVR; Classic AVR Mega AVR. rn Мікроконтролери сімейства Tiny мають невеликі обсяги пам'яті
(1 .. 2 Кбайт) і досить обмежену периферію. Практично всі вони випускаються в 8-вивідних корпусах і призначені для рішень, які приймаються в умовах жорстких фінансових обмежень. Область застосування цих мікроконтролерів - інтелектуальні датчики різного призначення (контрольні, пожежні, охоронні), іграшки, зарядні пристрої, різна побутова техніка. rn Мікроконтролери сімейства Mega мають найбільш розвинену периферію, найбільші серед всіх контролерів AVR обсяги пам'яті програм і даних. Вони призначені для використання в телекомунікаційній апаратурі, контролерах різного периферійного обладнання (принтери, сканери, сучасні дискові накопичувачі, приводи CD-ROM/DVD-ROM і т.п.), складною офісної техніки та стійках управління технологічним обладнанням (станки с ЧПУ). rn Всі AVR-мікроконтролери сумісні з вихідних кодів і тактірованію, підтримують кілька режимів зниженого енергоспоживання, мають блок переривань, сторожовий таймер і допускають програмування безпосередньо в готовому пристрої (внутрішньосистемні програмування - ISP). rn Сімейство забезпечено комплектом програм і системами налагодження, що включають: макро-асемблер, відладчик /симулятори програм, внутрісхемние емулятори, і відлагоджувальна пристрою. Досить популярним програмним продуктом для розробки є система AVR Studio, що вільно розповсюджується корпорацією Atmel. rn Основні електричні характеристики новітніх мікроконтролерів AVR фірми Atmel: rn повністю статична схемотехніка - МК працюють при тактовою частотою від 0 Гц до 20 МГц; rn діапазон напруг живлення від 2,7 В до 6,0 В; rn різні режими енергозбереження: пасивний (idle) і стоповий (power down).
|
