Федеральне агентство залізничного транспорту
Далекосхідний Державний Університет шляхів сполучення
ІІФО
ГОУ ВПО
Кафедра В«ТелекомунікаціїВ»
Курсовий проект
З дисципліни: В«Мікропроцесорні інформаційно управляючі системиВ»
По темі: В«Мікроконтролери сімейства AVR фірми AtmelВ»
р. Хабаровськ
2010р.
Введення
У класичній мікропроцесорній системі використовуються окрема мікросхема процесора, окремі мікросхеми пам'яті та окремі порти введення виведення. Стрімкий розвиток мікропроцесорної техніки потребує все більшої й більшої ступеня інтеграції мікросхем.
Саме тому були розроблені мікросхеми, які об'єднують в собі відразу всі елементи мікропроцесорної системи. Такі мікропроцесори називаються мікроконтролерами. За радянських часів такі мікросхеми називали В«Однокристальний мікро ЕОМВ».
Для однокристальних мікроконтролерів поняття В«центральний процесорВ» зазвичай не вживається. Так як процесор - це все-таки окремий пристрій. Функції процесора в мікроконтролері замінює арифметико-логічний пристрій (АЛП).
Крім АЛУ, мікроконтролер містить у своєму складі:
♦ тактовий генератор;
♦ пам'ять даних;
♦ пам'ять програм;
♦ порти вводу-виводу.
Всі ці елементи з'єднані між собою внутрішніми шинами даних і адреси. Із зовнішнім світом мікроконтролер спілкується за допомогою портів вводу-виводу. Будь мікроконтролер завжди має один або кілька портів. Крім того, сучасні мікроконтролери завжди мають вбудовану систему переривань, а також вбудовані програмовані таймери, компаратори, цифроаналогові перетворювачі і багато інше.
<p> Якщо мова йде не про великому комп'ютері, а про портативному пристрої управління, то в ньому застосовуються саме мікроконтролери. Звичайно, будь-яка реальна схема рідко обходиться без простих логічних мікросхем, тригерів, лічильників і тому подібного. Але основою завжди є мікроконтролер. Чисті мікропроцесори в даний час застосовуються тільки в персональних комп'ютерах.
1. Мікроконтролер ATtiny2313/V фірми Atmel
1.1 Структура, основні характеристики та можливості
Мікросхема ATtiny 2313 являє собою восьмизарядний мікроконтроллер з внутрішньої програмованої Flash-пам'яттю розміром 2 Кбайт.
Загальні відомості:
♦ використовує AVRRISC архітектуру;
♦ AVR-це високе швидкодія і спеціальна RISC-архітектура з низьким споживанням;
♦ 120 потужних інструкцій, більшість з яких виконується за один машинний цикл;
♦ 32 восьмирозрядних регістру загального призначення;
♦ повністю статична організація (мінімальна частота може бути дорівнює 0);
♦ до 20 мільйонів операцій в секунду (MIPS/Sec) при тактовій частоті 20 МГц.
Збереження програм і даних при вимкненому живленні:
♦ 2 Кбайт вбудованою програмованою Flash-пам'яті, до 10000 циклів запису/стирання;
♦ 128 байт вбудованою програмованою енергонезалежній пам'яті даних (EEPROM);
♦ до 10000 циклів запису/стирання;
♦ 128 байт внутрішнього ОЗУ (SRAM);
♦ програмовані біти захисту від читання і запису програмної пам'яті і EEPROM.
Периферійні пристрої:
♦ один 8-розрядний таймер/лічильник з програмованим визначником і режимом збігу;
♦ один 16-розрядний таймер/лічильник з програмованим визначником, режимом збіги і режимом захоплення;
♦ чотири канали ШІМ (PWM);
♦ вбудований аналоговий компаратор;
♦ програмований сторожовий таймер і вбудований тактовий генератор;
♦ універсальний послідовний інтерфейс USI (Universal Serial Interface);
♦ повнодуплексний USART.
Особливості мікроконтролера:
♦ спеціальний вхід debug WIRE для управління вбудованою системою відладки;
♦ внутрішньосистемний програмований послідовний інтерфейс SPI;
♦ підтримка як зовнішніх, так і внутрішніх джерел переривань;
♦ три режими низького споживання (Idle, Power-downі Standby);
♦ вбудована система апаратного скидання при включенні харчування;
♦ внутрішній перестроюваний тактовий генератор;
♦ ланцюга вводу-виводу і корпус;
♦ 18 програмованих ліній введення-виведення;
♦ три види корпусів;
PDIP-20 контактів;
SOIC - 20 контактів;
QFN/MLF - 20 контактних майданчиків.
Напруги живлення:
♦ 1,8 - 5,5 В (Для ATtiny2313V);
♦ 2,7 - 5,5 В (Для ATtiny2313).
Діапазон частот тактового генератора ATtiny2313V:
♦ 0-4 МГц при напрузі 1,8-5,5 В;
♦ 0-10 МГц при напрузі 2,7-5,5 В.
Діапазон частот тактового генератора ATtiny2313:
♦ 0-10МГц при напрузі 2,7-5,5 В;
♦ 0-20 МГц при напрузі 4,5-5,5 В.
Струм споживання в активному режимі:
♦ 1 МГц, 1,8 В: 230 мкА;
♦ 32 кГц, 1,8 В: 20 мкА (з внутрішнім генератором).
Струм споживання в режимі низького споживання:
♦ не більше 0,1 мкА при напрузі 1,8 В.
Блок-схема мікроконтролера
Призначення висновків мікросхеми ATtiny2313 наведено на рис. 1. Блок-схема мікроконтролера ATtiny2313 наведена на рис. 2.
Ядро AVR має великий набір інструкції для роботи з 32 регістрами загального призначення. Всі 32 регістра безпосередньо пов'язані арифметико-логічним пристроєм (ALU), яке дозволяє виконувати команду для двох різних регістрів за один такт системного генератора. Така архітектура дозволила досягти продуктивності в десять разів більшою, ніж у традиційних мікроконтролерів, побудованих за CISC-технології.
Рис. 1 - Призначення висновків мікросхеми ATtiny2313
1.2 Особливості мікросхеми ATtiny2313
Мікросхема ATtiny2313 має такі особливості:
♦ 2 Кбайт системної програмованої Flash-пам'яті програм;
♦ 128 байт EEPROM;
♦ 128 байт SRAM (ОЗП);
♦ 18 ліній вводу-виводу (I/O);
♦ 32 робочих регістра;
♦ однопроводной інтерфейс для внутрішньосхемного налагодження;
♦ два багатофункціональних таймера/лічильника з функцією збігу;
♦ підтримка зовнішніх і внутрішніх переривань;
♦ послідовний програмований USART-порт;
Рис. 2 - Блок-схема мікроконтролера ATtiny2313
♦ універсальний послідовний інтерфейс з детектором початку передачі;
♦ програмований сторожовий таймер з внутрішнім генератором;
♦ три програмних змінюваних режиму енергозбереження.
У режимі Idle відбувається призупинення центрального процесора, інші системи продовжують працювати. Вихід з цього режиму можливий як за зовнішнім перериванню, так і по внутрішнього. Наприклад, при переповненні таймера.
У режимі PowerDown зберігається вміст регістрів, але припиняється робота внутрішнього генератора і відключаються всі інші функції мікросхеми. Вихід з режиму можливий за зовнішнім перериванню або після системного скидання. Таке рішення дозволяє поєднувати швидкий старт з низьким енергоспоживанням.
Мікросхема виготовлена з використанням унікальної високочастотної технології фірми Atmel. Внутрішня Flash-пам'ять програм може бути перепрограмовано за допомогою ISP-інтерфейсу без вилучення мікроконтролера з плати. Об'єднання 8-розрядного RISC-процесора внутрішньосистемної перепрограммируемой Flash-пам'яттю на одному кристалі роблять мікросхему ATtiny2313 потужним засобом, який забезпечує дуже гнучкі і недорогі рішення багатьох прикладних задач управління.
У моїй курсовому проекті буде описана деяка частина мікроконтролера.
2. Центральне ядро процесора
Головна функція центрального ядра процесора - уп...
