Виды и устройство микроконтроллеров AVR
AVR – этo нaзвaниe пoпулярнoгo сeмeйствa микрoкoнтрoллeрoв, кoтoрoe выпускaeт кoмпaния Atmel. Крoмe AВР пoд сим брeндoм выпускaются микрoкoнтрoллeры и другиx aрxитeктур, нaпримeр, ARM и i8051.
Кaкими бывaют AVR микрoкoнтрoллeры?
Сущeствуeт три видa микрoкoнтрoллeрoв:
-
AVR 8-bit.
-
AVR 32-bit.
-
AVR xMega
Сaмым пoпулярным ужe бoлee дeсяткa лeт являeтся имeннo 8-битнoe сeмeйствo микрoкoнтрoллeрoв. Мнoгиe рaдиoлюбитeли нaчинaли изучaть микрoкoнтрoллeры с нeгo. Пoчти всe oни пoзнaвaли планета прoгрaммируeмыx кoнтрoллeрoв дeлaя свoи прoстыe пoдeлки, врoдe свeтoдиoдныx мигaлoк, тeрмoмeтрoв, чaсoв, a тaкжe прoстoй aвтoмaтики, типa упрaвлeния oсвeщeниeм и нaгрeвaтeльными прибoрaми.
Микрoкoнтрoллeры AVR 8-bit в свoю oчeрeдь дeлятся нa двa пoпулярныx сeмeйствa:
-
Attiny – с нaзвaния виднo, чтo млaдшee (tiny – младой, мoлoдoй, младший), в основном имеют через 8 пинов и более. Тоннаж их памяти и функционал обыденно скромнее, чем в следующем;
-
Atmega – сильнее продвинутые микроконтроллеры, имеют большее метраж памяти, выводов и различных функциональных узлов;
Самым мощным подсемейством микроконтроллеров является xMega – сии микроконтроллеры выпускаются в корпусах с огромным счетом пинов, от 44 предварительно 100. Столько нельзя не для проектов с большим в количестве датчиков и исполнительных механизмов. Не беря в расчет того, увеличенный совокупность памяти и скорость работы позволяют почерпнуть высокое быстродействие.
Расшифровка: Пин (англ. pin – колючка, булавка) – сие вывод микроконтроллера или — или как говорят в народе – опора. Отсюда же термин «распиновка» — т.е. рэнкинг о назначении каждой изо ножек.
Для аюшки? нужны и на который способны микроконтроллеры?
Микроконтроллеры применяются чуть (было везде! Практически каждое склад в 21 веке работает для микроконтроллере: измерительные принадлежности, инструменты, бытовая мастерство, часы, игрушки, музыкальные шкатулки и открытки, а в свою очередь многое другое; одно чуть только перечисление займет одну крош страниц текста.
Построитель может использовать аналоговый (условный) знак подовая его в вход микроконтроллера и жонглировать с данными о его значении. Эту работу выполняет аналогово-числовой преобразователь (АЦП). Данная обязанности позволяет общаться пользователю с микроконтроллером, а как и воспринимать различные объем окружающего мира с через датчиков.
В распространенных AVR-микроконтроллерах, во, Atmega328, который получи и распишись 2017 году является сердцем многих платок Arduino, но о них после. Используется 8 канальный АЦП, с разрядностью 10 двоичная единица информации. Это значит вас сможете считать подтекст с 8 аналоговых датчиков. А к цифровым выводам подключаются цифровые датчики, какими судьбами может быть очевидным. Обаче цифровой сигнал может являться только 1 (единицей) тож (нулем), в то пора как аналоговый может приимать бесконечное множество значений.
Объяснение:
Разрядность – сие величина, которая характеризует штрих, точность и чувствительность аналогового входа. Красиво не совсем удобоваримо. Немного практики: 10 битный АЦП, отнести к числу аналоговую информацию с порта в 10 битах памяти, на иной манер говоря плавно изменяющийся числовой сигнал микроконтроллером распознается делать за скольких числовое значение ото до 1024.
12 битный АЦП видит оный же сигнал, а с более высокой точностью – в виде ото до 4096, а сие значит, что измеренные значения входного сигнала будут в 4 раза скорее. Чтобы понять чей взялись 1024 и 4096, беспритязательно возведите 2 в степени равную разрядности АЦП (2 в степени 10, в целях 10 разрядного и т.д.)
С целью управлять мощностью нагрузки к вашему распоряжению очищать ШИМ-каналы, их дозволительно задействовать, например, в (видах регулировки яркости, температуры, иль оборотов двигателя. В часть же 328 контроллере их 6.
В общем архитектура AVR микроконтроллера изображена получи схеме:
Все узлы подписаны, так всё же многие названия могут непременничать не столь очевидными. Давайте рассмотрим их обозначения.
-
АЛУ – арифметико-логическое организм. Нужно для выполнения вычислении.
-
Регистры общего назначения (РОН) – регистры которые могут приимать данные и хранить их в ведь время пока микроконтроллер подключен к питанию, немного погодя перезагрузки стираются. Служат в духе временные ячейки в целях операций с данными.
-
Прерывания – точно-то вроде перипетии которое возникает по части внутренним или внешним воздействиям для микроконтроллер – захлестывание таймера, внешнее прекращение с пина МК и т.д.
-
JTAG – интерфейс во (избежание внутрисхемного программирования минуя снятия микроконтроллера с платы.
-
Flash, ОЗУ, EEPROM – надежда памяти – программ, временных рабочих данных, долгосрочного хранения независимая через подачи питания к микроконтроллеру соразмерно порядку в названиях.
-
Таймеры и счетчики – важнейшие узлы в микроконтроллере, в некоторых моделях их метраж может быть давно десятка. Нужны с целью того, чтобы отхлестывать количество тактов, в соответствии с временные отрезки, а счетчики увеличивают свое многознаменательность по какому-либо изо событий. Их (рабочая и её режим зависят через программы, однако выполняются сии действия аппаратно, т.е. соответствующе основному тексту программы, могут вытребовать прерывание (по переполнению таймера, подобно ((тому) как) вариант) на любом этапе выполнения заключение, на любой его строке.
-
A/D (Analog/Digital) – АЦП, его задавание мы уже описали до этих пор.
-
WatchDogTime (Сторожевой регулятор выдержки времени) – независимый с микроконтроллера и даже его тактового генератора RC-хуй, который отсчитывает несомненный промежуток времени и формирует тревога сброса МК, на случай если тот работал, и пробуждения – разве тот был в режиме сна (энергосбережния). Его работу только и остается запретить, установив двоичная единица информации WDTE в 0.
Выходы микроконтроллера вдоволь слабые, имеется в виду ведь, что ток от них обычно впредь до 20-40 миллиампер, а хватит для розжига светодиода и LED-индикаторов. К более мощной нагрузки – необходимы усилители тока неужто напряжения, например, тетечка же транзисторы.
Точно нужно чтобы поднять меч изучение микроконтроллеров?
Пользу кого начала нужно завести сам микроконтроллер. В роли первого микроконтроллера может (пре)бывать любой Attiny2313, Attiny85, Atmega328 и отдельные люди. Лучше выбирать ту марка, которая описана в уроках, соответственно которым вы будете разрабатывать.
Следующее что Вас нужно – программатор. Возлюбленный нужен для загрузки прошивки в воспоминания МК, самым дешевым и популярным прошел слух USBASP.
Немногим желаннее, но не меньше распространенный программатор AVRISP MKII, каковой можно сделать своими руками – с обычной платы Arduino
Не тот вариант – прошивать их посредством USB-UART переходник, кто обычно делается сверху одном из преобразователей: FT232RL, CH340, PL2303 и CP2102.
В некоторых случаях к такого преобразователя используют микроконтроллеры AVR с аппаратной поддержкой USB, таких моделей отнюдь не слишком много. Чисто некоторые:
-
ATmega8U2;
-
ATmega16U2;
-
ATmega32U2.
Одно всего делов «но» – в видеопамять микроконтроллера предварительно нужно запутать UART бутлоадер. Не по, для этого совершенно равно нужен программатор на AVR-микроконтроллеров.
Интересно: Bootloader – сие обычная программа ради микроконтроллера, только с необычной задачей – по прошествии его запуска (подключения к питания) дьявол ожидает какое-так время, что в него могут занять прошивку. Преимуществом такого метода – впору прошить любым USB-UART переходником, а они безбожно дешевы. Недостаток – век загружается прошивка.
Для того работы UART (RS-232) интерфейса в микроконтроллерах AVR выделен целенький регистр UDR (UART data register). UCSRA (настройки битов приемопередатчика RX, TX), UCSRB и UCSRС – подбор регистров отвечающие вслед за настройки интерфейса в целом.
В нежели можно писать программы?
Не считая программатора для написания и загрузки программы нужно IDE – климат для разработки. Только и можно конечно же начерчива код в блокноте, выпускать через компиляторы и т.д. Зафигом это нужно, от случая к случаю есть отличные готовые варианты. Похоже, один из в особенности сильных – сие IAR, однако он одноплатный.
Официальным IDE от Atmel является AVR Studio, которая держи 6 версии была переименована в Atmel studio. Симпатия поддерживает все микроконтроллеры AVR (8, 32, xMega), механически определяет команды и помогает зачислить, подсвечивает правильный синтаксис и многое другое. С её но помощью можно прошивать МК.
Самый распространённым является — C AVR, следовательно найдите самоучитель объединение нему, есть куча русскоязычных вариантов, а Водан из них — Хартов В.Я. «Микроконтроллеры AVR. Практикум для того начинающих».
Самый безыскуственный способ изучить AVR
Купите иначе говоря сделайте своими руками плату Arduino. Расчет ардуино разработан нарочно для учебных целей. Симпатия насчитывает десятки платок различных формами и в количестве контактов. Самое основание в ардуино – сие то что ваша милость покупаете не упрощенно микроконтроллера, а полноценную отладочную плату, распаянную сверху качественной текстолитовой печатной плате, покрытой маской и смонтированными SMD компонентами.
Самые распространенные – сие Arduino Nano и Arduino UNO, они за сути своей идентичны, ужель что «Нано» больше примерно в 3 раза нежели «Уно».
Порядочно фактов:
-
Ардуино может предрешаться стандартным языком – «C AVR»;
-
своим собственным – wiring;
-
стандартная условия для разработки – Arduino IDE;
-
интересах соединения с компьютером обильно лишь подключить USB сутаж к гнезду micro-USB возьми плате ардуино нано, поставить драйвера (скорее лишь это произойдет безотчетно, кроме случаев, нет-нет да и преобразователь на CH340, у меня в Win 8.1 драйвера отнюдь не стали, пришлось списывать, но это без- заняло много времени.) после этого чего можно заделывать ваши «скетчи»;
-
«Скетчи» – сие название программ во (избежание ардуино.
Выводы
Микроконтроллеры станут отличным подспорьем в вашей радиолюбительской практике, почему позволит вам обнаружить для себя свет (белый) цифровой электроники, строить свои измерительные аппараты и средства бытовой автоматики.
Лёка Бартош
Любите умные гаджеты и DIY? Станьте специалистом в сфере Internet of Things и создайте теплоснабжение умных гаджетов!
Записывайтесь в онлайн-заведение от GeekBrains:
Педфак Интернет вещей
Ваша милость сможете:
-
Изучить C, машины отладки и программирования микроконтроллеров;
-
Выудить опыт работы с реальными проектами, в команде и нестандартно;
-
Получить удостоверение и документ, подтверждающие полученные навыки.
Starter box для первых экспериментов в поднесение!
После прохождения курса в вашем портфолио короче: метостанция с функцией часов и встроенной игрой, распределенная погоняй устройств, устройства регулирования температуры (ПИД-балансир), устройство контроля влажности воздуха, строй умного полива растений, аппарат контроля протечки воды…
Ваша сестра получите диплом о профессиональной переподготовке и электронный аттестат, которые можно повысить в портфолио и показать работодателю.
Подробнее на этом месте:
Интернет вещей и современные встраиваемые системы