Програмування мікроконтролерів
План
Введення
Розділ 1. Призначення та область застосування, їх архітектура
Розділ 2. Середовища програмування. Схеми підключення мікроконтролера
Розділ 3. Практична реалізація програми на мікроконтролері
Висновок
Список використаних джерел
Введення
Актуальність теми. Мікроконтролери використовуються у всіх сферах життєдіяльності людини, пристроях, які оточують його. Простота підключення і великі функціональні можливості. За допомогою програмування мікроконтролера можна вирішити багато які практичні задачі апаратної техніки.
Мета роботи . На основі практичного прикладу показати переважні характеристики використання мікроконтролерів, необхідності їх впровадження в різні пристрої.
Можна вважати що мікроконтроллер (МК) - це комп'ютер, що розмістився в одній мікросхемі. Звідси і його основні привабливі якості: малі габарити; високі продуктивність, надійність і здатність бути адаптованим для виконання самих різних завдань.
Мікроконтролер крім центрального процесора (ЦП) містить пам'ять і численні пристрої введення/виводу: аналого-цифрові перетворювачі, послідовні і паралельні канали передачі інформації, таймери реального часу, широтно-імпульсні модулятори (ШІМ), генератори програмованих імпульсів і т.д. Його основне призначення - використання в системах автоматичного керування, вбудованих в самі різні пристрої: кредитні картки, фотоапарати, стільникові телефони, музичні центри, телевізори, відеомагнітофони та відеокамери, пральні машини, мікрохвильові печі, системи охоронної сигналізації, системи запалювання бензинових двигунів, електроприводи локомотивів, ядерні реактори і багато, багато іншого. Вбудовувані системи управління стали настільки масовим явищем, що фактично сформувалася нова галузь економіки, що отримала назву Embedded Systems (вбудовані системи).
Досить широке поширення мають МК фірми ATMEL, які володіють великими функціональними можливостями.
Застосування МК можна розділити на два етапи: перший - програмування, коли користувач розробляє програму і прошиває її безпосередньо в кристал, і другий - узгодження спроектованих виконавчих пристроїв з запрограмміруемим МК. Значно полегшують налагодження програми на першому етапі - симулятор, який наочно моделює роботу мікропроцесора. На другому етапі для налагодження використовується внутрісхемний емулятор, який є складним і дорогим пристроєм, часто недоступним пересічному користувачеві.
У теж час в літературі мало приділено уваги питанням навчання програмування деяких недорогих МК, в поєднанні з реальними виконавчими пристроями.
Розробка макета програматора що відрізняється простотою, наочністю і низькою собівартістю, ставати необхідної як для самого програмування кристалів, так і для наочного навчання широкого кола користувачів основам програмування МК.
Розділ 1. Призначення та область застосування, їх архітектура
Мікроконтролер - комп'ютер на одній мікросхемі. Призначений для управління різними електронними пристроями та здійснення взаємодії між ними відповідно до закладеної в мікроконтролер програмою. На відміну від мікропроцесорів, що використовуються в персональних комп'ютерах, мікроконтролери містять вбудовані додаткові пристрої. Ці пристрої виконують свої завдання під управлінням мікропроцесорного ядра мікроконтролера.
До найбільш поширених вбудованим пристроїв відносяться пристрої пам'яті і порти вводу/виводу (I/O), інтерфейси зв'язку, таймери, системні годинник. Пристрої пам'яті включають оперативну пам'ять (RAM), постійні запам'ятовуючі пристрою (ROM), Перепрограмміруємая ROM (EPROM), електрично Перепрограмміруємая ROM (EEPROM). Таймери включають і годинник реального часу, і таймери переривань. Засоби I/O включають послідовні порти зв'язку, паралельні порти (I/O лінії), аналого-цифрові перетворювачі (A/D), цифроаналогові перетворювачі (D/A), драйвери рідкокристалічного дисплея (LCD) або драйвери вакуумного флуоресцентного дисплея (VFD). Вбудовані пристрої володіють підвищеною надійністю, оскільки вони не вимагають ніяких зовнішніх електричних ланцюгів.
На відміну від мікроконтролера контролером зазвичай називають плату, побудовану на основі мікроконтролера, але досить часто при використанні поняття "Мікроконтролер" застосовують скорочена назва цього пристрою, відкидаючи приставку "мікро" для простоти. Також при згадці мікроконтролерів можна зустріти слова "чіп" або "мікрочіп", "кристал" (Більшість мікроконтролерів виготовляють на єдиному кристалі кремнію), скорочення МК або від англійського microcontroller - MC.
мікроконтролер програма мікросхема електронний
Мікроконтролери можна зустріти у величезній кількості сучасних промислових і побутових приладів: верстатах, автомобілях, телефонах, телевізорах, холодильниках, пральних машинах. і навіть кавоварках. Серед виробників мікроконтролерів можна назвати Intel, Motorola, Hitachi, Microchip, Atmel, Philips, Texas Instruments, Infineon Technologies (колишня Siemens Semiconductor Group) і багатьох інших. Для виробництва сучасних мікросхем потрібні надчисті приміщення.
Основним класифікаційним ознакою мікроконтролерів є розрядність даних, оброблюваних арифметико-логічним пристроєм (АЛП). За цим ознакою вони діляться на 4 -, 8 -, 16 -, 32 - і 64-розрядні. Сьогодні найбільша частка світового ринку мікроконтролерів належить восьмирозрядним пристроям (близько 50% у вартісному вираженні). За ними слідують 16-розрядні і DSP-мікроконтролери (DSP - Digital Signal Processor - цифровий сигнальний процесор), орієнтовані на використання в системах обробки сигналів (кожна з груп займає приблизно по 20% ринку). Усередині кожної групи мікроконтролери діляться на CISC - і RISC-пристрої. Найбільш численною групою є CISC-мікроконтролери, але в останні роки серед нових чіпів намітилася явна тенденція зростання частки RISC-архітектури.
Тактова частота, або, більш точно, швидкість шини, визначає, скільки обчислень може бути виконане за одиницю часу. В основному продуктивність мікроконтролера і споживана їм потужність збільшуються з підвищенням тактової частоти. Продуктивність мікроконтролера вимірюють в MIPS (Million Instruсtions per Second - мільйон інструкцій в секунду).
Термін контролер утворився від англійського слова to control - Керувати. Ці пристрої можуть грунтуватися на різних принципах роботи від механічних або оптичних пристроїв до електронних аналогових або цифрових пристроїв. Механічні пристрої управління володіють низькою надійністю і високою вартістю в порівнянні з електронними блоками управління, тому надалі ми такі пристрої розглядати не будемо. Електронні аналогові пристрої вимагають постійного регулювання в процесі експлуатації, що збільшує вартість їх експлуатації. Тому такі пристрою до теперішнього часу майже не використовуються. Найбільш поширеними на сьогоднішній день схемами управління є схеми, побудовані на основі цифрових мікросхем.
В залежності від вартості і габаритів пристрою, яким потрібна управляти, визначаються і вимоги до контролера. Якщо об'єкт управління займає десятки метрів за площею, як, наприклад, автоматичні телефонні станції, базові станції стільникових систем зв'язку або радіорелейні лінії зв'язку, то в якості контролерів можна використовувати універсальні комп'ютери. Управління при цьому можна здійснювати через вбудовані порти комп'ютера (LPT, COM, USB або Ethernet). У такі комп'ютери при включенні живлення заноситься керуюча програма, яка і перетворює універсальний комп'ютер в контролер.
Використання універсального комп'ютера в якості контролера дозволяє в найкоротші терміни проводити розробку нових систем зв'язку, легко їх модернізувати (шляхом простої зміни програми) а також використовувати готові масові (А...
