Микропроцессоры и микроконтроллеры

 
 
 
«Отладка кода вдвое сложнее, чем его написание. Так что если вы пишете код настолько умно, насколько можете, то вы по определению недостаточно сообразительны, чтобы его отлаживать.»
Brian W. Kernighan.
Русский | Українська


Микропроцессоры и микроконтроллеры :: RISC-мікроконтролери сімейства AVR :: Високопродуктивні 8-розрядні RISC-мікроконтролери сімейства AVR

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).