Druhy a uspořádání mikrokontrolérů AVR

AVR - Toto je jméno populární rodiny mikrokontrolérů, které společnost vyrábí. Atmel. Kromě ABP jsou vydávány pod touto značkou mikrokontroléry a další architektury jako ARM a i8051.

Co jsou mikrokontroléry AVR?

Existují tři typy mikrokontrolérů:

1. AVR 8-bit.

2. AVR 32-bit.

3. AVR xMega

Po více než deset let je nejoblíbenější 8-bitová rodina mikrokontrolérů. Mnoho šunek od něj začalo studovat mikrokontroléry. Téměř všichni z nich se naučili svět programovatelných ovladačů tím, že dělali svá jednoduchá řemesla, jako jsou LED blikající světla, teploměry, hodiny, stejně jako jednoduchá automatizace, jako je ovládání osvětlovacích a topných zařízení.

Mikrokontroléry AVR 8-bit jsou zase rozděleny do dvou populárních rodin:

• Attiny - název ukazuje, že nejmladší (maličký - mladý, mladý, nejmladší) má v podstatě 8 kolíků nebo více. Objem jejich paměti a funkčnosti je obvykle skromnější než v následujícím;

• Atmega - Vyspělejší mikrokontroléry mají více paměti, pinů a různých funkčních jednotek;

Nejsilnější podrodinou mikrokontrolérů je xMega - tyto mikrokontroléry jsou k dispozici v případech s velkým počtem pinů, od 44 do 100. Tolik je to nutné pro projekty s velkým počtem senzorů a akčních členů. Zvýšená kapacita paměti a rychlost navíc umožňují získat vysoký výkon.

Dekódování: Pin (eng. Pin - jehla, pin) je výstupem mikrokontroléru nebo, jak se říká, nohou. Proto slovo „pinout“ - tj. informace o účelu každé z nohou.

Pro co jsou mikrokontroléry a pro co jsou?

Mikrokontroléry se používají téměř všude! Téměř každé zařízení v 21. století pracuje na mikrokontroléru: měřicí přístroje, nástroje, domácí spotřebiče, hodinky, hračky, hudební skříňky a pohlednice a mnoho dalšího; výčet sám zabere několik stránek textu.

Vývojář může použít analogový signál ze spodní části na vstup mikrokontroléru a manipulovat s daty o jeho hodnotě. Tuto práci provádí analogově digitální převodník (ADC). Tato funkce umožňuje uživateli komunikovat s mikrokontrolérem a pomocí senzorů vnímat různé parametry okolního světa.

Například u běžných mikrokontrolérů AVR Atmega328což je v roce 2017 srdce mnoha desek plošných spojů Arduinoale o nich později. Používá se 8 kanálů ADCs bitovou hloubkou 10 bitů. To znamená, že můžete číst hodnotu z 8 analogových senzorů. A digitální senzory jsou připojeny k digitálním výstupům, což může být zřejmé. Digitální signál však může být pouze 1 (jednotka) nebo 0 (nula), zatímco analogový signál může mít nekonečný počet hodnot.

Vysvětlení:

Kapacita Je hodnota, která charakterizuje kvalitu, přesnost a citlivost analogového vstupu. To nezní velmi jasně. Trocha praxe: 10bitový ADC, zaznamenává analogové informace z portu do 10 bitů paměti, jinými slovy mikrokontrolér rozpoznává plynule se měnící digitální signál jako číselnou hodnotu od 0 do 1024.

12bitový ADC vidí stejný signál, ale s vyšší přesností - ve formě od 0 do 4096, což znamená, že naměřené hodnoty vstupního signálu budou 4krát přesnější. Abychom pochopili, odkud 1024 a 4096 pocházejí, stačí zvýšit 2 na výkon rovný hloubce bitů ADC (2 na výkon 10, na 10 bitů atd.)

K řízení výkonu zátěže jsou k dispozici kanály PWM, které lze použít například k úpravě jasu, teploty nebo otáček motoru. Ve stejném 328 řadiči je jich 6.

Obecně je struktura mikrokontroléru AVR znázorněna na obrázku:

Všechny uzly jsou podepsány, ale některá jména nemusí být tak zřejmá. Podívejme se na jejich zápis.

• ALU - aritmeticko-logické zařízení. Je třeba provést výpočet.

• Registry obecného účelu (RON) - Registry, které mohou přijímat data a ukládat je, zatímco je mikrokontrolér připojen k napájení, jsou po restartu vymazány. Slouží jako dočasné buňky pro datové operace.

• Přerušení - něco jako událost, ke které dochází v důsledku vnitřních nebo vnějších vlivů na mikrokontrolér - přetečení časovače, externí přerušení z pin MK atd.

• Jtag - rozhraní pro programování v obvodu bez vyjmutí mikrokontroléru z desky.

• Flash, RAM, EEPROM - typy paměti - programy, dočasná pracovní data, dlouhodobé ukládání nezávislé na napájení mikrokontroléru, podle pořadí v názvech.

• Časovače a čítače - nejdůležitější uzly v mikrokontroléru, v některých modelech může být jejich počet až tucet. Jsou zapotřebí k hlášení počtu opatření, respektive časových intervalů a čítače zvyšují jejich hodnotu pro kteroukoli z událostí. Jejich práce a režim závisí na programu, ale tyto akce jsou prováděny v hardwaru, tzn. paralelně s hlavním textem programu mohou způsobit přerušení (volitelně přetečením časovače) v kterékoli fázi provádění kódu, na libovolném řádku programu.

• A / D (analogový / digitální) - ADC, již jsme popsali jeho účel.

• WatchDogTime (časovač hlídacího psa) - RC oscilátor nezávislý na mikrokontroléru a dokonce i na jeho generátoru hodin, který počítá určitou dobu a generuje resetovací signál MK, pokud fungoval, a probouzí se, pokud byl v režimu spánku (úspora energie). Jeho činnost může být deaktivována nastavením bitu WDTE na 0.

Výstupy mikrokontroléru jsou spíše slabé, což znamená, že proud skrz ně je obvykle až 20-40 miliampů, což stačí k rozsvícení LED a LED indikátorů. Pro výkonnější zátěž jsou třeba proudové nebo napěťové zesilovače, například stejné tranzistory.

Co potřebujete ke studiu mikrokontrolérů?

Nejprve musíte zakoupit mikrokontrolér sám. Role prvního mikrokontroléru může být jakýkoli Attiny2313, Attiny85, Atmega328 a další. Je lepší zvolit model, který je popsán v lekcích, kterých se budete zabývat.

Další věc, kterou potřebujete, je programátor. Je nutné stáhnout firmware do paměti MK, je považován za nejlevnější a nejoblíbenější USBASP.

Trochu dražší, ale neméně běžný programátor AVRISP MKII, což můžete udělat sami - z běžné desky Arduino

Další možností je jejich prosvítání USB UART adaptér, který se obvykle provádí na jednom z převodníků: FT232RL, CH340, PL2303 a CP2102.

V některých případech se pro takový převodník používají mikrokontroléry AVR s hardwarovou podporou USB, takových modelů není příliš mnoho. Zde je několik:

• ATmega8U2;

• ATmega16U2;

• ATmega32U2.

Pouze jeden „ale“ - bootloader UART musí být nejprve načten do paměti mikrokontroléru. K tomu samozřejmě potřebujete programátor pro mikrokontroléry AVR.

Zajímavé: Bootloader - Jedná se o běžný program pro mikrokontrolér, ale s neobvyklou úlohou - po jeho spuštění (připojení k napájení) očekává, že se do něj může načíst firmware. Výhodou této metody je to, že můžete flashovat jakýkoli adaptér USB-UART a jsou velmi levné. Nevýhodou je, že načtení firmwaru trvá dlouho.

Pro práci UART (RS-232) rozhraní v mikrokontrolérech AVR přidělilo UDR celého registru (UART datový registr). UCSRA (nastavení bitů transceiveru RX, TX), UCSRB a UCSRС - sada registrů odpovědných za nastavení rozhraní jako celku.

Jak mohu psát programy?

Kromě programátoru pro psaní a stahování programu potřebujete vývojové prostředí IDE. Můžete samozřejmě psát kód v poznámkovém bloku, procházet kompilátory atd. Proč je nutné, když existují vynikající hotové možnosti. Snad jedním z nejsilnějších je IAR, ale je to zaplaceno.

Oficiálním Atmel IDE je AVR Studio, které bylo ve verzi 6 přejmenováno na Atmel studio. Podporuje všechny mikrokontroléry AVR (8, 32, xMega), automaticky detekuje příkazy a pomáhá zadávat, zvýrazňuje správnou syntaxi a mnoho dalšího.S jeho pomocí můžete Flash MK.

Nejobvyklejší je C AVR, takže zde najdete návod, existuje spousta možností ruského jazyka a jednou z nich je Khartov V.Ya. „Mikrokontroléry AVR. Workshop pro začátečníky. “

Nejjednodušší způsob, jak se naučit AVR

Kupte nebo to udělejte sami Arduino deska. Projekt arduino je navržen speciálně pro vzdělávací účely. Má desítky desek s různými tvary a počtem kontaktů. Nejdůležitější věcí v arduinu je, že kupujete nejen mikrokontrolér, ale plnohodnotnou debugovou desku připájenou k vysoce kvalitní textilní desce s plošnými spoji pokrytou maskou a namontovanými součástkami SMD.

Nejběžnější jsou Arduino Nano a Arduino UNO, které jsou v podstatě identické, až na to, že Nano je asi 3krát menší než Uno.

Několik faktů:

• Arduino lze programovat ve standardním jazyce - „C AVR“;

• jeho vlastní - zapojení;

• standardní vývojové prostředí - Arduino IDE;

• Chcete-li se připojit k počítači, stačí připojit kabel USB ke konektoru micro-USB na desce nano Arduino, nainstalovat ovladače (s největší pravděpodobností k tomu dojde automaticky, s výjimkou případů, kdy převaděč na CH340, neměl jsem ovladače na Win 8.1, musel jsem stáhnout, ale Netrvalo to moc času.) Pak můžete nahrát své „náčrtky“;

• „Skici“ je název programů pro arduino.

Závěry

Mikrokontroléry vám pomohou ve vaší amatérské radiové praxi, která vám umožní objevit svět digitální elektroniky, navrhnout vlastní měřicí přístroje a vybavení pro automatizaci domácnosti.