Druhy a usporiadanie mikrokontrolérov AVR

AVR - Toto je názov populárnej rodiny mikrokontrolérov, ktorú spoločnosť vyrába. Atmel, Okrem ABP sa vydávajú pod touto značkou mikroprocesory a ďalšie architektúry ako ARM a i8051.

Čo sú mikrokontroléry AVR?

Existujú tri typy mikrokontrolérov:

1. AVR 8-bit.

2. AVR 32-bit.

3. AVR xMega

Za viac ako desať rokov je najobľúbenejšia práve 8-bitová rodina mikrokontrolérov. Mnoho šuniek od neho začalo študovať mikrokontroléry. Takmer všetci sa naučili svetu programovateľných ovládačov uskutočňovaním jednoduchých remesiel, ako sú LED blikajúce svetlá, teplomery, hodiny, ako aj jednoduchá automatizácia, napríklad ovládanie osvetľovacích a vykurovacích zariadení.

Mikrokontroléry AVR 8-bit sú zase rozdelené do dvoch populárnych rodín:

• Attina - Z názvu je zrejmé, že mladší (malí - mladí, mladí, mladší) majú v podstate od 8 kolíkov alebo viac. Objem ich pamäte a funkčnosti je zvyčajne miernejší ako v nasledujúcom;

• ATmega - Pokročilejšie mikrokontroléry, majú viac pamäte, špendlíky a rôzne funkčné jednotky;

Najsilnejšou podrodinou mikrokontrolérov je xMega - tieto mikrokontroléry sú k dispozícii v prípadoch s veľkým počtom pinov, od 44 do 100. Toľko je potrebné pre projekty s veľkým počtom senzorov a akčných členov. Okrem toho vám zvýšená kapacita pamäte a rýchlosť umožňujú dosiahnuť vysoký výkon.

prepis: Pin (angl. Pin - ihla, pin) je výstupom mikrokontroléra alebo, ako sa hovorí, nohy. Preto slovo „pinout“ - t.j. informácie o účele každej nohy.

Čo sú mikrokontroléry a na čo sú určené?

Mikrokontroléry sa používajú takmer všade! Takmer každé zariadenie v 21. storočí pracuje na mikrokontroléri: meracie prístroje, nástroje, domáce spotrebiče, hodinky, hračky, hudobné skrinky a pohľadnice, ako aj oveľa viac; samotné vymenovanie zaberie niekoľko stránok textu.

Vývojár môže použiť analógový signál z jeho spodnej časti na vstup mikrokontroléra a manipulovať s údajmi o jeho hodnote. Túto prácu vykonáva analógovo-digitálny prevodník (ADC). Táto funkcia umožňuje užívateľovi komunikovať s mikrokontrolérom a pomocou senzorov vnímať rôzne parametre okolitého sveta.

Napríklad v bežných mikrokontroléroch AVR ATMEGA328čo je v roku 2017 srdcom mnohých dosiek plošných spojov Arduinoale o nich neskôr. Používa sa 8 kanálov pobočníks bitovou hĺbkou 10 bitov, To znamená, že môžete odčítať hodnotu z 8 analógových snímačov. A digitálne senzory sú pripojené k digitálnym výstupom, čo môže byť zrejmé. Digitálny signál však môže byť iba 1 (jednotka) alebo 0 (nula), zatiaľ čo analógový signál môže mať nekonečný počet hodnôt.

vysvetlenie:

kapacita Je hodnota, ktorá charakterizuje kvalitu, presnosť a citlivosť analógového vstupu. To neznie veľmi jasne. Trocha praxe: 10-bitové ADC, zaznamenáva analógové informácie z portu do 10 bitov pamäte, inými slovami, mikrokontrolér rozpoznáva plynulo sa meniaci digitálny signál ako číselnú hodnotu od 0 do 1024.

12-bitový ADC vidí rovnaký signál, ale s vyššou presnosťou - vo forme od 0 do 4096, čo znamená, že namerané hodnoty vstupného signálu budú 4-krát presnejšie. Aby ste pochopili, odkiaľ pochádzajú 1024 a 4096, stačí zvýšiť 2 na výkon rovnajúci sa hĺbke bitov ADC (2 na výkon 10 na 10 bitov atď.)

Na reguláciu výkonu záťaže sú k dispozícii kanály PWM, ktoré sa dajú použiť napríklad na nastavenie jasu, teploty alebo otáčok motora. V tom istom 328 kontroléri je 6 z nich.

Štruktúra mikrokontroléra AVR je vo všeobecnosti znázornená na diagrame:

Všetky uzly sú podpísané, ale niektoré názvy nemusia byť také zrejmé. Pozrime sa na ich zápis.

• ALU - aritmeticko-logické zariadenie. Potrebné vykonať výpočet.

• Registre na všeobecné použitie (RON) - Registre, ktoré môžu prijímať údaje a ukladať ich, keď je mikrokontrolér pripojený k napájaniu, sa po reštarte vymažú. Slúži ako dočasné bunky pre dátové operácie.

• prerušenie - niečo ako udalosť, ktorá nastane v dôsledku vnútorných alebo vonkajších vplyvov na mikrokontrolér - pretečenie časovača, vonkajšie prerušenie z kolíka MK atď.

• JTAG - rozhranie na programovanie v obvode bez odstránenia mikrokontroléra z dosky.

• Flash, RAM, EEPROM - typy pamäte - programy, dočasné pracovné údaje, dlhodobé ukladanie nezávislé od napájania mikrokontroléra podľa poradia v názvoch.

• Časovače a počítadlá - najdôležitejšie uzly mikrokontroléra, v niektorých modeloch ich počet môže byť až tucet. Sú potrebné na hlásenie počtu opatrení, respektíve časových intervalov a počítadlá zvyšujú svoju hodnotu pre ktorúkoľvek z udalostí. Ich práca a režim závisí od programu, tieto akcie sa však vykonávajú v hardvéri, t. paralelne s hlavným textom programu môžu spôsobiť prerušenie (podľa možnosti pretečenie časovača) v ktorejkoľvek fáze vykonávania kódu, na ktoromkoľvek riadku programu.

• A / D (analógový / digitálny) - ADC, už sme opísali jeho účel.

• WatchDogTime (časovač strážneho psa) - RC oscilátor nezávislý od mikrokontroléra a dokonca aj od jeho generátora hodín, ktorý počíta určitý čas a generuje resetovací signál MK, ak fungoval, a prebudí sa, ak bol v režime spánku (úspora energie). Jeho činnosť môže byť deaktivovaná nastavením bitu WDTE na 0.

Výstupy mikrokontroléra sú dosť slabé, čo znamená, že prúd, ktorý prechádza nimi, je zvyčajne až 20-40 miliampérov, čo stačí na rozsvietenie LED a LED indikátorov. Pre silnejšie zaťaženie sú potrebné prúdové alebo napäťové zosilňovače, napríklad tie isté tranzistory.

Čo potrebujete na začatie štúdia mikrokontrolérov?

Najprv musíte kúpiť samotný mikrokontrolér. Úlohou prvého mikrokontroléra môže byť akýkoľvek Attiny2313, Attiny85, Atmega328 a ďalšie. Je lepšie zvoliť model, ktorý je opísaný v lekciách, ktorých sa budete venovať.

Ďalšia vec, ktorú potrebujete, je programátor, Je potrebné stiahnuť firmvér do pamäte MK, je považovaný za najlacnejší a najobľúbenejší USBASP.

Trochu drahší, ale nemenej bežný programátor AVRISP MKII, čo môžete urobiť sami - z bežnej tabule Arduino

Ďalšou možnosťou je ich presmerovanie USB UART adaptér, ktorý sa zvyčajne vykonáva na jednom z prevodníkov: FT232RL, CH340, PL2303 a CP2102.

V niektorých prípadoch sa pre takýto prevodník používajú mikrokontroléry AVR s hardvérovou podporou USB, nie je ich príliš veľa. Tu je niekoľko:

• ATmega8U2;

• ATmega16U2;

• ATmega32U2.

Do pamäte mikrokontroléra sa musí najskôr načítať iba jedno „ale“ - zavádzač UART. Samozrejme na to stále potrebujete programátor pre mikrokontroléry AVR.

Zaujímavé: Zavádzač - Toto je bežný program pre mikrokontrolér, ale s neobvyklou úlohou - po jeho spustení (pripojenie k napájaniu) očakáva, že sa do neho zavedie firmvér. Výhoda tejto metódy spočíva v tom, že môžete zabaliť akýkoľvek adaptér USB-UART a sú veľmi lacné. Nevýhodou je, že načítanie firmvéru trvá dlho.

Pre prácu UART (RS-232) rozhranie v mikrokontroléroch AVR pridelilo UDR celého registra (Register údajov UART), UCSRA (nastavenia bitov vysielača a prijímača RX, TX), UCSRB a UCSRС - množina registrov zodpovedných za nastavenia rozhrania ako celku.

Ako môžem písať programy?

Okrem programátora, na písanie a sťahovanie programu potrebujete vývojové prostredie IDE. Môžete samozrejme písať kód do poznámkového bloku, prechádzať kompilátormi atď. Prečo je potrebné, keď existujú vynikajúce hotové možnosti. Možno jedným z najmocnejších je IAR, ale je platený.

Oficiálnym Atmel IDE je AVR Studio, ktoré bolo vo verzii 6 premenované na Atmel studio. Podporuje všetky mikrokontroléry AVR (8, 32, xMega), automaticky detekuje príkazy a pomáha pri zadávaní, zdôrazňuje správnu syntax a oveľa viac.S jeho pomocou môžete Flash MK.

Najbežnejšia je C AVR, takže tu nájdete návod, existuje veľa možností v ruskom jazyku a jednou z nich je Khartov V.Ya. „Mikrokontroléry AVR. Workshop pre začiatočníkov. ““

Najjednoduchší spôsob, ako sa naučiť AVR

Kúpte alebo si to urobte sami Doska Arduino, Projekt arduino je navrhnutý špeciálne na vzdelávacie účely. Má desiatky dosiek rôznych tvarov a počtu kontaktov. Najdôležitejšia vec v arduino je, že kupujete nielen mikrokontrolér, ale plnohodnotnú ladiacu dosku spájkovanú s vysokokvalitnou doskou s plošnými spojmi z textilného materiálu pokrytou maskou a namontovanými komponentmi SMD.

Najbežnejšie sú Arduino Nano a Arduino UNO, sú v podstate totožné s tým rozdielom, že „Nano“ je asi trikrát menšia ako „Uno“.

Niekoľko faktov:

• Arduino je možné programovať v štandardnom jazyku - „C AVR“;

• jeho vlastné - zapojenie;

• štandardné vývojové prostredie - Arduino IDE;

• Ak sa chcete pripojiť k počítaču, stačí pripojiť kábel USB do zásuvky micro-USB na doske Arduino nano, nainštalovať ovládače (s najväčšou pravdepodobnosťou k tomu dôjde automaticky, s výnimkou prípadu, keď prevodník na zariadení CH340 nemám ovládače na Win 8.1, musel som ho stiahnuť, ale musel som ho stiahnuť) Netrvalo to príliš dlho.) Potom môžete nahrať svoje náčrty;

• „Náčrtky“ je názov programov pre arduino.

zistenie

Mikrokontroléry budú vynikajúcou pomocou vo vašej amatérskej rádiovej praxi, ktorá vám umožní objaviť svet digitálnej elektroniky, navrhnúť vlastné meracie prístroje a vybavenie pre domácu automatizáciu.