Руководство по микроконтроллеру AVR [PDF]

I. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Микроконтроллеры AVR - это микроконтроллеры RISC, выпущенные Atmel в 1997 году. RISC не просто уменьшает количество команд, а увеличивает скорость вычислений, упрощая и рационализируя структуру компьютера.
В 1997 году г - н А. и г - н В. из Норвежского центра дизайна ATMEL использовали новую технологию Flash от ATMEL для разработки высокоскоростного 8 - битного микроконтроллера с оптимизированным набором инструкций RISC (AVR).

II. Особенности
RISC отдает приоритет часто используемым простым инструкциям и избегает использования сложных инструкций. Он также фиксирует ширину команд, уменьшая разнообразие форматов команд и методов адресации, тем самым сокращая цикл команд и увеличивая скорость работы. Поскольку AVR использует эту структуру RISC, все микроконтроллеры серии AVR имеют высокоскоростную пропускную способность 1 MIPS / MHz (миллионы команд в секунду / мегагерц).
Высокая надежность, высокая функциональность, высокая скорость, низкое энергопотребление, низкая цена являются важными показателями для измерения производительности микроконтроллера, а также микроконтроллер занимает рынок, необходимые условия для выживания.

III. СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
В основном из - за технологического и проектного уровня, энергопотребления и антиинтерференционных свойств, ранние микроконтроллеры приняли консервативную программу: использование более высоких коэффициентов частотного разделения на частоте часов, что делает командный цикл длинным и медленным выполнением. Хотя более поздние микроконтроллеры CMOS использовали такие меры, как увеличение частоты часов и снижение коэффициента пересечения, это состояние еще не полностью изменилось (51 и 51 совместимы). В то же время, несмотря на некоторые микроконтроллеры с упрощенным набором команд (RISC), они по - прежнему следуют практике разделения частот по часам.
Внедрение монолитной машины AVR полностью разрушило эту старую модель проектирования, отказавшись от сложных командных компьютеров (CISC). Он использует упрощенный набор команд, использует слово в качестве единицы длины команды и размещает содержательные операнды и операционные коды в одном слове (так обстоит дело с большинством однократных команд в наборе команд). Короткий цикл получения и возможность предварительного получения команд позволяют выполнять их с высокой скоростью. Конечно, этот скачок скорости поддерживается высокой надежностью.

IV. Преимущества
(1) Аппаратная структура микроконтроллера AVR использует компромиссные стратегии между 8 - разрядными и 16 - разрядными машинами, а именно: локальный регистр (32 реактора регистров) и единую высокоскоростную схему ввода / вывода, т.е. регистр захвата ввода, регистр сопоставления выходов и соответствующую логику управления. Он повышает скорость выполнения команд (1Mips / MHz) и улучшает функциональность. В то же время были сокращены расходы на периферийное управление, относительно упрощена аппаратная структура и снижены затраты. Таким образом, микроконтроллер AVR является рентабельным микроконтроллером, который обеспечивает оптимальный баланс между расходами на программное / аппаратное обеспечение, скоростью, производительностью и стоимостью.

(2) Усовершенствованный высокоскоростной асинхронный / синхронный последовательный порт, аппаратная генерация с кодом проверки чётности, аппаратное обнаружение и обнаружение ошибок чётности, двухступенчатый буфер приема, автоматическая настройка местоположения по скорости порта (при приеме), экранированные кадры данных и другие функции. Это повышает надежность связи, облегчает программирование и облегчает формирование распределенной сети, Осуществляется комплексное применение многопользовательских систем связи. Функция последовательного порта значительно превосходит возможности микроконтроллера MCS - 51 / 96, что в сочетании с высокоскоростным и коротким временем обслуживания микроконтроллера AVR обеспечивает высокоскоростную связь.

(3) Встроенная высококачественная флэш - память, которая легко стирается и записывается и поддерживает ISP и IAP. Встроенный долгоживущий EEProm сохраняет критические данные в течение длительного времени, избегая потери энергии. Большая емкость ОЗУ на чипе не только удовлетворяет обычным условиям использования, но и более эффективно поддерживает разработку системных программ на продвинутом языке и может быть расширена с помощью внешней ОЗУ, как микроконтроллер MCS - 51.
(4) Высокоскоростные аппаратные последовательные интерфейсы TWI, SPI, ориентированные на байты. TWI совместим с интерфейсом I2C и имеет такие функции, как аппаратная передача и идентификация сигналов ACK, распознавание адресов и арбитраж шины. Он может осуществлять основную / многопользовательскую связь от отправки / получения всех четырех комбинаций. SPI поддерживает мультимашинную связь с основной / из и четырех других комбинаций.
(5) Схема автоматического сброса тока, схема автономного сторожевого пса, схема обнаружения низкого давления BOD, несколько источников сброса (автоматический сброс тока / выключения, внешний сброс, сброс сторожевого пса, сброс BOD), настраиваемая программа задержки после запуска, повышающая надежность встроенной системы.
(6) Линии I / O имеют настраиваемое сопротивление верхнего натяжения, которое может быть установлено отдельно для ввода / вывода, может быть установлен (начальный) вход с высоким сопротивлением, мощная приводная способность (устраняет компоненты привода питания), а также другие функции, которые делают ресурсы порта I / O гибкими, мощными и могут быть полностью использованы.
(7) На чипе есть различные независимые часовые делители частоты, которые используются соответственно для UCAT, I2C и SPI. Среди них 8 / 16 - битные таймеры с до 10 - битным предварительным делителем частоты, которые можно настроить с помощью программного обеспечения, чтобы обеспечить широкий диапазон таймеров.
(8) Уникальный "таймер / счетчик (отдельный) двухсторонний счет, образуя форму треугольной волны. Вместе с" регистром сравнения выхода "он генерирует метод проектирования PWM выходного выхода с модуляцией ширины импульса, который может изменять отношение воздуха, переменную частоту и квадратную волну с переменной фазой.
(9) Он имеет несколько энергосберегающих режимов сна и может работать при широком напряжении (5 - 2.7V). Он обладает мощной антиинтерференционной способностью, которая может уменьшить рабочую нагрузку на программное обеспечение антиинтерференционной конструкции и аппаратное использование для 8 - разрядных машин в целом.

V. Маркировка запчастей
1. Буквы в конце модели обозначают рабочий диапазон напряжения. С "V": 1.8 - 5.5В; Если по умолчанию, без "V": 2.7-5.5V.
Пример: ATmega48 - 20AU, без "V" означает рабочее напряжение 2,7 - 5,5V.
Цифровая часть суффикса означает, что он поддерживает очень высокие системные часы.
Пример: ATmega 48 - 20AU, "20" означает, что он может поддерживать очень высокие системные часы на 20 МГц.
3. Первая (вторая) буква суффикса, обозначающая упаковку. "P": DIP инкапсуляция, "A": TQFP инкапсуляция, "M": MLF инкапсуляция.
Пример: ATmega48 - 20AU, "A" означает упаковку TQFP.
Последняя буква после суффикса обозначает уровень приложения. "С": коммерческий уровень, "I": промышленный уровень (с содержанием свинца), "U" промышленный класс (без свинца).
Пример: ATmega48 - 20AU, "U" означает промышленный уровень без свинца, ATmega48 / 20AI, "I" означает промышленный уровень, содержащий свинец.
vi) Выбор автономной машины AVR
Микроконтроллеры AVR имеют полную линейку и могут быть применены к различным требованиям.

Микроконтроллеры AVR имеют три уровня.
Низкокачественная серия Tiny: в основном Tiny11 / 12 / 15 / 26 / 28 и т. Д.
Средняя серия AT90S: в основном AT90S1200 / 2313 / 8515 / 8535; (Ликвидация или переход на Mega)
Усовершенствованные ATmega: в основном ATmega8 / 16 / 32 / 64 / 128 (емкость хранения 8 / 16 / 32 / 128 КБ) и ATmega8515 / 8535.
Устройства AVR имеют выход от 8 до 64, а также различные пакеты на выбор.
Рекомендуем новичкам использовать микроконтроллеры AVR