Tipos e disposição dos microcontroladores AVR

AVR - Esse é o nome da família popular de microcontroladores que a empresa produz. Atmel. Além do ABP sob esta marca, são emitidos microcontroladores e outras arquiteturas como ARM e i8051.

O que são microcontroladores AVR?

Existem três tipos de microcontroladores:

1. AVR de 8 bits.

2. AVR de 32 bits.

3. AVR xMega

Por mais de uma década, o mais popular é a família de microcontroladores de 8 bits. Muitos presuntos começaram a estudar microcontroladores dele. Quase todos aprenderam o mundo dos controladores programáveis ​​realizando trabalhos simples, como luzes LED piscando, termômetros, relógios, além de automação simples, como o controle de aparelhos de iluminação e aquecimento.

Os microcontroladores AVR de 8 bits, por sua vez, são divididos em duas famílias populares:

• Attiny - o nome mostra que o mais novo (minúsculo - jovem, jovem, mais jovem), basicamente tem 8 pinos ou mais. O volume de sua memória e funcionalidade é geralmente mais modesto do que o seguinte;

• Atmega - Microcontroladores mais avançados têm mais memória, pinos e várias unidades funcionais;

A subfamília mais poderosa de microcontroladores é o xMega - esses microcontroladores estão disponíveis em casos com um grande número de pinos, de 44 a 100. É necessário muito para projetos com um grande número de sensores e atuadores. Além disso, o aumento da capacidade e velocidade da memória permitem obter alto desempenho.

Decodificação: Pin (eng. Pin - agulha, pin) é a saída do microcontrolador ou, como se costuma dizer, a perna. Daí a palavra "pinagem" - ou seja, informações sobre o objetivo de cada uma das pernas.

Para que servem os microcontroladores e para que servem?

Microcontroladores são usados ​​em quase todos os lugares! Quase todos os dispositivos do século XXI funcionam com um microcontrolador: instrumentos de medição, ferramentas, eletrodomésticos, relógios, brinquedos, caixas de música e cartões postais, e muito mais; a enumeração sozinha terá várias páginas de texto.

O desenvolvedor pode usar o sinal analógico da parte inferior para a entrada do microcontrolador e manipular dados sobre seu valor. Este trabalho é realizado por um conversor analógico-digital (ADC). Esta função permite ao usuário se comunicar com o microcontrolador, bem como perceber vários parâmetros do mundo ao redor usando sensores.

Em microcontroladores AVR comuns, por exemplo, Atmega328que em 2017 é o coração de muitas placas de circuito Arduinomas sobre eles mais tarde. Canal 8 usado ADCcom profundidade de bits 10 bit. Isso significa que você pode ler o valor de 8 sensores analógicos. E sensores digitais estão conectados às saídas digitais, o que pode ser óbvio. No entanto, um sinal digital pode ser apenas 1 (unidade) ou 0 (zero), enquanto um sinal analógico pode receber um número infinito de valores.

Explicação:

Capacidade É um valor que caracteriza a qualidade, precisão e sensibilidade da entrada analógica. Isso não parece muito claro. Um pouco de prática: um ADC de 10 bits, grava informações analógicas de uma porta em 10 bits de memória, ou seja, um sinal digital que muda suavemente é reconhecido por um microcontrolador como um valor numérico de 0 a 1024.

Um ADC de 12 bits vê o mesmo sinal, mas com maior precisão - no formato de 0 a 4096, o que significa que os valores medidos do sinal de entrada serão 4 vezes mais precisos. Para entender de onde vieram 1024 e 4096, basta aumentar 2 para uma potência igual à profundidade de bits ADC (2 para uma potência de 10, por 10 bits, etc.)

Para controlar a potência da carga, existem canais PWM à sua disposição, eles podem ser usados, por exemplo, para ajustar o brilho, a temperatura ou a velocidade do motor. No mesmo controlador 328, existem 6 deles.

Em geral, a estrutura do microcontrolador AVR é ​​representada no diagrama:

Todos os nós são assinados, mas ainda assim alguns nomes podem não ser tão óbvios. Vamos olhar para a notação deles.

• ALU - dispositivo aritmético-lógico. Necessário para realizar o cálculo.

• Registros de uso geral (RON) - Registros que podem receber dados e armazená-los enquanto o microcontrolador está conectado à energia são apagados após uma reinicialização. Servir como células temporárias para operações de dados.

• Interrupções - algo como um evento que ocorre devido a influências internas ou externas no microcontrolador - estouro de timer, interrupção externa do pino MK, etc.

• Jtag - uma interface para programação em circuito sem remover o microcontrolador da placa.

• Flash, RAM, EEPROM - tipos de memória - programas, dados de trabalho temporários, armazenamento de longo prazo independente da fonte de alimentação do microcontrolador, de acordo com a ordem nos nomes.

• Temporizadores e contadores - os nós mais importantes do microcontrolador, em alguns modelos, seu número pode chegar a uma dúzia. Eles são necessários para relatar o número de medidas, respectivamente, intervalos de tempo, e os contadores aumentam seu valor para qualquer um dos eventos. Seu trabalho e seu modo dependem do programa, no entanto, essas ações são executadas em hardware, ou seja, paralelamente ao texto principal do programa, eles podem causar interrupções (por excesso de temporizador, como opção) em qualquer estágio da execução do código, em qualquer linha do mesmo.

• A / D (analógico / digital) - ADC, já descrevemos seu objetivo.

• WatchDogTime (Watchdog Timer) - um oscilador RC independente do microcontrolador e até de seu gerador de clock, que conta um certo período de tempo e gera um sinal de redefinição de MK, se funcionou, e acorda se estiver no modo de suspensão (economia de energia). Sua operação pode ser desativada definindo o bit WDTE como 0.

As saídas do microcontrolador são bastante fracas, o que significa que a corrente através delas é geralmente de 20 a 40 miliamperes, o que é suficiente para acender os indicadores LED e LED. Para uma carga mais potente, são necessários amplificadores de corrente ou tensão, por exemplo, os mesmos transistores.

O que você precisa para começar a estudar microcontroladores?

Primeiro você precisa comprar o próprio microcontrolador. O papel do primeiro microcontrolador pode ser qualquer Attiny2313, Attiny85, Atmega328 e outros. É melhor escolher o modelo descrito nas lições em que você estará envolvido.

A próxima coisa que você precisa é programador. É necessário baixar o firmware para a memória do MK, é considerado o mais barato e mais popular USBASP.

Programador um pouco mais caro, mas não menos comum AVRISP MKII, o que você pode fazer sozinho - de um quadro comum Arduino

Outra opção é exibi-los através USB UART adaptador, geralmente feito em um dos conversores: FT232RL, CH340, PL2303 e CP2102.

Em alguns casos, microcontroladores AVR com suporte a hardware USB são usados ​​para esse conversor; não existem muitos modelos. Aqui estão alguns:

• ATmega8U2;

• ATmega16U2;

• ATmega32U2.

Somente um "mas" - o gerenciador de inicialização UART deve primeiro ser carregado na memória do microcontrolador. Obviamente, para isso, você ainda precisa de um programador para microcontroladores AVR.

Interessante: Bootloader - Este é um programa normal para um microcontrolador, mas com uma tarefa incomum - após seu lançamento (conexão à energia), ele espera por algum tempo que o firmware possa ser carregado nele. A vantagem desse método é que você pode atualizar qualquer adaptador USB-UART, e eles são muito baratos. A desvantagem é que o firmware demora muito para carregar.

Para o trabalho UART (RS-232) nos microcontroladores AVR alocaram um registro inteiro UDR (Registro de dados UART). UCSRA (configurações de bits do transceptor RX, TX), UCSRB e UCSRС - um conjunto de registros responsáveis ​​pelas configurações da interface como um todo.

Como posso escrever programas?

Além do programador, para escrever e baixar o programa, você precisa de um ambiente de desenvolvimento IDE. Obviamente, você pode escrever código no bloco de notas, passar por compiladores, etc. Por que é necessário quando existem excelentes opções prontas? Talvez um dos mais poderosos seja o IAR, mas é pago.

O Atmel IDE oficial é o AVR Studio, que foi renomeado como Atmel studio na versão 6. Ele suporta todos os microcontroladores AVR (8, 32, xMega), detecta automaticamente comandos e ajuda a digitar, destaca a sintaxe correta e muito mais.Com sua ajuda, você pode exibir o MK.

O mais comum é o C AVR, portanto, encontre um tutorial sobre ele, há várias opções no idioma russo e uma delas é Khartov V.Ya. “Microcontroladores AVR. Workshop para iniciantes. "

A maneira mais fácil de aprender AVR

Compre ou faça você mesmo Placa Arduino. O projeto arduino foi desenvolvido especificamente para fins educacionais. Possui dezenas de quadros com várias formas e número de contatos. O mais importante no arduino é que você está comprando não apenas um microcontrolador, mas uma placa de depuração completa soldada a uma placa de circuito impresso textolite de alta qualidade, coberta com uma máscara e componentes SMD montados.

Os mais comuns são o Arduino Nano e o Arduino UNO, que são essencialmente idênticos, exceto que o Nano é cerca de 3 vezes menor que o Uno.

Alguns fatos:

• O Arduino pode ser programado em um idioma padrão - "C AVR";

• sua própria fiação;

• ambiente de desenvolvimento padrão - Arduino IDE;

• Para conectar-se a um computador, você só precisa conectar o cabo USB ao soquete micro-USB na placa nano Arduino, instalar os drivers (provavelmente isso acontecerá automaticamente, exceto quando o conversor no CH340, eu não tinha drivers no Win 8.1, eu precisava baixá-lo, mas ele Não demorou muito tempo.) Depois, você pode enviar seus "esboços";

• "Sketches" é o nome dos programas para o arduino.

Conclusões

Os microcontroladores serão uma excelente ajuda na sua prática de rádio amador, o que lhe permitirá descobrir o mundo da eletrônica digital, projetar seus próprios instrumentos de medição e equipamentos de automação residencial.