AVR-mikrokontrollerien tyypit ja järjestely

AVR - Tämä on yrityksen suosiman mikrokontrollerien perheen nimi. Atmel. Tämän brändin alla olevien sivutuotteiden lisäksi annetaan mikro ja muut arkkitehtuurit, kuten ARM ja i8051.

Mitä AVR-mikro-ohjaimet ovat?

Mikrokontrollereita on kolme tyyppiä:

1. 8-bittinen AVR.

2. AVR 32-bittinen.

3. AVR xMega

Yli vuosikymmenen ajan suosituin on 8-bittinen mikro-ohjainperhe. Monet kinkut alkoivat tutkia häneltä mikro-ohjaimia. Lähes kaikki he oppivat ohjelmoitavien ohjaimien maailman tekemällä yksinkertaisia ​​käsitöitä, kuten LED-vilkkuvia valoja, lämpömittareita, kelloja, samoin kuin yksinkertaista automaatiota, kuten valaistus- ja lämmityslaitteiden ohjausta.

AVR 8-bittiset mikrokontrollerit puolestaan ​​jaetaan kahteen suosittuun perheeseen:

• attiny - Nimen perusteella on selvää, että nuoremmalla (pienellä - nuorella, nuorella, nuoremmalla) on pohjimmiltaan vähintään 8 nastaa. Niiden muistin ja toiminnallisuuden tilavuus on yleensä vaatimattomampi kuin seuraavassa;

• atmega - Kehittyneemmissä mikrokontrollereissa on enemmän muistia, nastaita ja erilaisia ​​toiminnallisia yksiköitä.

Mikrokontrollerien tehokkain alalaji on xMega - näitä mikrokontrollereita on saatavana tapauksissa, joissa on valtava määrä nastaa, välillä 44: stä 100: een. Niin paljon tarvitaan projekteihin, joissa on suuri määrä antureita ja toimilaitteita. Lisäksi lisääntynyt muistikapasiteetti ja nopeus mahdollistavat korkean suorituskyvyn.

Transcript: Tappi (eng. Pin - neula, tappi) on mikro-ohjaimen tai, kuten sanotaan, jalan lähtö. Tästä syystä sana "pinout" - ts. tiedot kunkin jalan tarkoituksesta.

Mihin mikrokontrollerit ovat ja mihin ne ovat?

Mikro-ohjaimia käytetään melkein missä tahansa! Lähes kaikki 2000-luvun laitteet toimivat mikro-ohjaimilla: mittauslaitteet, työkalut, kodinkoneet, kellot, lelut, musiikkikotelot ja postikortit, sekä paljon muuta; Pelkkä luettelointi vie useita sivuja tekstiä.

Kehittäjä voi käyttää analogista signaalia sen pohjasta mikrokontrollerin tuloon ja manipuloida sen arvoa koskevia tietoja. Tämän työn suorittaa analogia-digitaalimuunnin (ADC). Tämän toiminnon avulla käyttäjä voi kommunikoida mikrokontrollerin kanssa sekä havaita anturien avulla ympäröivän maailman eri parametrit.

Esimerkiksi tavallisissa AVR-mikro-ohjaimissa ATmega328joka on vuonna 2017 monien piirilevyjen sydän Työläsmutta heistä myöhemmin. Käytetty 8 kanavaa ADCvähän syvyydellä 10 bittiä. Tämä tarkoittaa, että voit lukea arvon 8 analogisesta anturista. Ja digitaaliset anturit on kytketty digitaalisiin ulostuloihin, mikä voi olla ilmeistä. Digitaalinen signaali voi kuitenkin olla vain 1 (yksikkö) tai 0 (nolla), kun taas analogisella signaalilla voi olla ääretön määrä arvoja.

Selitys:

kapasiteetti Onko arvo, joka kuvaa analogisen tulon laatua, tarkkuutta ja herkkyyttä. Se ei kuulosta kovin selvältä. Hieman käytäntö: 10-bittinen ADC, tallenna analogiset tiedot portista 10 bitin muistiin, toisin sanoen mikrokontrolleri tunnistaa sujuvasti muuttuvan digitaalisen signaalin numeerisena arvona välillä 0 - 1024.

12-bittinen ADC näkee saman signaalin, mutta suuremmalla tarkkuudella - muodossa 0 - 4096, mikä tarkoittaa, että tulosignaalin mitatut arvot ovat neljä kertaa tarkempia. Ymmärtääksesi mistä 1024 ja 4096 tulivat, nosta vain 2 ADC-bittisyvyydelle vastaavaan tehoon (2 tehoon 10, 10 bittiin jne.)

Kuormitustehon hallintaan käytettävissäsi on PWM-kanavia. Niitä voidaan käyttää esimerkiksi kirkkauden, lämpötilan tai moottorin nopeuden säätämiseen. Niitä on samassa 328-ohjaimessa 6.

Yleensä AVR-mikrokontrollerin rakenne on esitetty kaaviossa:

Kaikki solmut on allekirjoitettu, mutta jotkut nimet eivät välttämättä ole niin ilmeisiä. Katsotaanpa heidän merkintäänsä.

• ALU - aritmeettis-looginen laite. Tarvitaan laskelman suorittamiseksi.

• Yleisrekisterit (RON) - Rekisterit, jotka voivat vastaanottaa tietoja ja tallentaa niitä mikrokontrollerin ollessa kytkettynä virtaan, poistetaan uudelleenkäynnistyksen jälkeen. Tarjoa väliaikaisina soluina dataoperaatioille.

• keskeytykset - jotain tapahtumaa, joka tapahtuu mikro-ohjaimen sisäisten tai ulkoisten vaikutusten takia - ajastimen ylivuoto, ulkoinen keskeytys nasta MK: sta jne.

• JTAG - rajapinta piirien sisäiseen ohjelmointiin poistamatta mikro-ohjainta kortilta.

• Flash, RAM, EEPROM - muistityypit - ohjelmat, väliaikainen työdata, pitkäaikainen tallennus riippumatta mikro-ohjaimen virransyötöstä nimien järjestyksen mukaan.

• Ajastimet ja laskurit - mikrokontrollerin tärkeimmät solmut, joissakin malleissa niiden lukumäärä voi olla jopa tusina. Niitä tarvitaan, jotta voidaan ilmoittaa mittojen lukumäärä, vastaavasti ajanjaksoina, ja laskurit lisäävät arvoaan mihin tahansa tapahtumaan. Heidän työnsä ja sen toimintatapa riippuvat ohjelmasta, mutta nämä toimet suoritetaan laitteistolla, ts. Ohjelman päätekstin rinnalla ne voivat aiheuttaa keskeytyksiä (ajastimen ylivuodon kautta, lisävarusteena) missä tahansa koodin suorittamisen vaiheessa, millä tahansa ohjelman rivillä.

• A / D (analoginen / digitaalinen) - ADC, olemme jo kuvanneet sen tarkoituksen.

• WatchDogTime (Watchdog-ajastin) - mikro-ohjaimesta ja jopa kellogeneraattorista riippumaton RC-oskillaattori, joka laskee tietyn ajanjakson ja tuottaa MK-palautussignaalin, jos se toimi, ja herää, jos se oli lepotilassa (virransäästö). Sen toiminta voidaan poistaa käytöstä asettamalla WDTE-bitti arvoon 0.

Mikrokontrollerin lähtö on melko heikko, mikä tarkoittaa, että niiden läpi kulkeva virta on yleensä 20–40 milliampeeria, mikä riittää LED- ja LED-merkkivalojen sytyttämiseen. Voimakkaampaan kuormaan tarvitaan virta- tai jännitevahvistimia, esimerkiksi samat transistorit.

Mitä tarvitset aloittaaksesi mikrokontrollerien opiskelua?

Ensin sinun täytyy ostaa itse mikrokontrolleri. Ensimmäisen mikrokontrollerin rooli voi olla mikä tahansa Attiny2313, Attiny85, Atmega328 ja muut. On parempi valita malli, joka kuvataan oppitunneissa, joihin osallistut.

Seuraava asia mitä tarvitset on ohjelmoija. Se on ladattava laiteohjelmisto MK: n muistiin, sitä pidetään halvimpana ja suosituimpana USBASP.

Hieman kalliimpi, mutta ei vähemmän yleinen ohjelmoija AVRISP MKII, jonka voit tehdä itse - tavalliselta taululta Työläs

Toinen vaihtoehto on salata ne läpi USB UART adapteri, joka tehdään yleensä yhdellä muuntimista: FT232RL, CH340, PL2303 ja CP2102.

Joissain tapauksissa sellaiseen muuntimeen käytetään AVR-mikrokontrollereita, joissa on USB-laitteistotuki; tällaisia ​​malleja ei ole liian paljon. Tässä on joitain:

• ATmega8U2;

• ATmega16U2;

• ATmega32U2.

Vain yksi "mutta" - UART-käynnistyslatausohjelma on ensin ladattava mikro-ohjaimen muistiin. Tietysti tätä varten tarvitset silti ohjelmoijan AVR-mikrokontrollereille.

Mielenkiintoista: Bootloader - Tämä on mikrokontrollerin normaali ohjelma, mutta jolla on epätavallinen tehtävä - käynnistämisen jälkeen (virtaan kytkeminen) se odottaa jonkin aikaa, että laiteohjelmisto voidaan ladata siihen. Tämän menetelmän etuna on, että voit salata minkä tahansa USB-UART-sovittimen, ja ne ovat erittäin halpoja. Haittana on, että laiteohjelmiston lataaminen vie kauan.

Työhön UART (RS-232) -rajapinta AVR-mikrokontrollereissa osoitti koko rekisterin UDR: n (UART -rekisteri). UCSRA (RX, TX-lähetin-vastaanottimen bittiasetukset), UCSRB ja UCSRС - rekisterisarja, joka vastaa liitäntäasetuksista kokonaisuutena.

Kuinka voin kirjoittaa ohjelmia?

Ohjelmoijan lisäksi ohjelman kirjoittamiseen ja lataamiseen tarvitaan IDE - kehitysympäristö. Voit tietysti kirjoittaa koodin notepadiin, siirtää kääntäjiä jne. Miksi se on tarpeen, kun on olemassa erinomaisia ​​valmiita vaihtoehtoja. Ehkä yksi tehokkaimmista on IAR, mutta se maksetaan.

Virallinen Atmel IDE on AVR Studio, joka nimettiin uudelleen Atmel studioksi versiossa 6. Se tukee kaikkia AVR-mikrokontrollereita (8, 32, xMega), tunnistaa automaattisesti komennot ja auttaa syöttämään, korostaa oikean syntaksin ja paljon muuta.Sen avulla voit välähtää MK: ta.

Yleisin on C AVR, joten etsi siitä opetusohjelma, siellä on tonnia venäjänkielisiä vaihtoehtoja, ja yksi niistä on Khartov V.Ya. “AVR-mikro-ohjaimet. Työpaja aloittelijoille. "

Helpoin tapa oppia AVR

Osta tai tee se itse Arduino-lauta. Arduino-projekti on suunniteltu erityisesti koulutustarkoituksiin. Siinä on kymmeniä levyjä, joilla on erimuotoisia ja lukumäärä yhteystietoja. Tärkein asia arduinossa on se, että ostat paitsi mikrokontrollerin, myös täysivaltaisen virheenkorjauslevyn, joka on juotettu korkealaatuiseen tekstoliittiseen piirilevyyn, peitetty maskilla ja kiinnitetyillä SMD-komponenteilla.

Yleisimmät ovat Arduino Nano ja Arduino UNO, ne ovat olennaisesti identtisiä, paitsi että "Nano" on noin 3 kertaa pienempi kuin "Uno".

Muutama tosiasia:

• Arduino voidaan ohjelmoida tavallisella kielellä - “C AVR”;

• oma - johdotus;

• standardi kehitysympäristö - Arduino IDE;

• Jos haluat muodostaa yhteyden tietokoneeseen, sinun on vain kytkettävä USB-kaapeli Arduino nano -levyn micro-USB-liitäntään, asennettava ohjaimet (todennäköisesti tämä tapahtuu automaattisesti, paitsi kun CH340: n muuntimella minulla ei ollut ajureita Win 8.1: ssä, minun piti ladata se, mutta se Se ei vienyt paljon aikaa.) Sitten voit lähettää luonnoksesi;

• “Luonnokset” on arduino-ohjelmien nimi.

tulokset

Mikrokontrollerit ovat erinomainen apu amatööriradioharjoitteluessasi, jonka avulla voit tutustua digitaalisen elektroniikan maailmaan, suunnitella omia mittauslaitteitasi ja kodin automaatiolaitteita.