Tipus i ordenació de microcontroladors AVR

AVR - Aquest és el nom de la família popular de microcontroladors que l’empresa produeix. Atmel. A més d’abp d’aquesta marca s’emeten microcontroladors i altres arquitectures com ARM i i8051.

Què són els microcontroladors AVR?

Hi ha tres tipus de microcontroladors:

1. AVR de 8 bits.

2. AVR de 32 bits.

3. AVR xMega

Des de fa més d’una dècada, la més popular és la família de microcontroladors de 8 bits. Molts pernils van començar a estudiar microcontroladors d’ell. Gairebé tots van aprendre el món dels controladors programables fent les seves manualitats senzilles, com ara llums intermitents LED, termòmetres, rellotges, així com una simple automatització, com controlar la il·luminació i la calefacció dels aparells.

Els microcontroladors AVR de 8 bits, al seu torn, es divideixen en dues famílies més populars:

• Attiny - el nom mostra que els més petits (petits - joves, joves, joves), bàsicament tenen 8 pins o més. El volum de memòria i funcionalitat normalment és més modest que en el següent;

• Atmega - Els microcontroladors més avançats tenen més memòria, pins i diverses unitats funcionals;

La subfamília més poderosa de microcontroladors és xMega: aquests microcontroladors estan disponibles en casos amb un gran nombre de pins, de 44 a 100. Es necessita molt per a projectes amb un gran nombre de sensors i actuadors. A més, l’augment de la capacitat de memòria i la velocitat permeten obtenir un alt rendiment.

Decodificació: El pin (eng. Pin - agulla, passador) és la sortida del microcontrolador o, segons diuen, la pota. D'aquí la paraula "pinout" - és a dir. informació sobre la finalitat de cadascuna de les cames.

Per a què serveixen els microcontroladors i per a què serveixen?

Els microcontroladors s’utilitzen gairebé a tot arreu! Gairebé tots els dispositius del segle XXI treballen en un microcontrolador: instruments de mesura, eines, electrodomèstics, rellotges, joguines, caixes de música i postals, a més de molt més; enumeració només prendrà diverses pàgines de text.

El desenvolupador pot utilitzar el senyal analògic des de la part inferior fins a l’entrada del microcontrolador i manipular dades sobre el seu valor. Aquest treball el realitza un convertidor analògic-digital (ADC). Aquesta funció permet a l'usuari comunicar-se amb el microcontrolador, així com percebre diversos paràmetres del món circumdant mitjançant sensors.

En els microcontroladors AVR comuns, per exemple, Atmega328que el 2017 és el cor de moltes plaques de circuit Arduinoperò sobre ells després. S'utilitza 8 canals ADCamb profunditat de bit 10 bit. Això significa que podeu llegir el valor de 8 sensors analògics. I els sensors digitals estan connectats a les sortides digitals, cosa que pot ser evident. Tanmateix, un senyal digital només pot ser 1 (unitat) o 0 (zero), mentre que un senyal analògic pot prendre un nombre infinit de valors.

Explicació:

Capacitat És un valor que caracteritza la qualitat, la precisió i la sensibilitat de l’entrada analògica. Això no sona gaire clar. Una mica de pràctica: un ADC de 10 bits, registra informació analògica d’un port en 10 bits de memòria, és a dir, un senyal digital que canvia sense problemes és reconegut per un microcontrolador com a valor numèric de 0 a 1024.

Un ADC de 12 bits veu el mateix senyal, però amb una precisió més elevada, en la forma de 0 a 4096, cosa que significa que els valors mesurats del senyal d’entrada seran 4 vegades més precisos. Per comprendre d'on provenien 1024 i 4096, només cal elevar 2 a una potència igual a la profunditat de bits ADC (2 a una potència de 10, a 10 bits, etc.)

Per controlar la potència de càrrega, hi ha canals PWM a la vostra disposició, que es poden utilitzar, per exemple, per ajustar la brillantor, la temperatura o la velocitat del motor. Al mateix controlador 328 n’hi ha 6.

En general, l'estructura del microcontrolador AVR es representa al diagrama:

Tots els nodes estan signats, però és possible que alguns noms no siguin tan evidents. Mirem la seva notació.

• ALU - dispositiu aritmètic-lògic. Cal fer el càlcul.

• Registres de propòsit general (RON) - Els registres que poden rebre dades i emmagatzemar-los mentre el microcontrolador està connectat a l’alimentació, s’esborren després d’un reinici. Serveix de cèl·lules temporals per a operacions de dades

• Interrupcions - alguna cosa com un esdeveniment que es produeix per influències internes o externes en el microcontrolador: desbordament del temporitzador, interrupció externa del pin MK, etc.

• Jtag - una interfície per a la programació en circuit sense treure el microcontrolador de la placa.

• Flash, RAM, EEPROM - Tipus de memòria: programes, dades de treball temporal, emmagatzematge a llarg termini independent de l'alimentació del microcontrolador segons l'ordre dels noms.

• Temporitzadors i comptadors - els nodes més importants del microcontrolador; en alguns models, el nombre pot arribar a ser fins a una dotzena. Es necessiten per informar del nombre de mesures, respectivament, intervals de temps, i els comptadors augmenten el seu valor per a qualsevol dels esdeveniments. El seu treball i el seu mode depenen del programa, però, aquestes accions es realitzen en maquinari, és a dir. paral·lelament al text principal del programa, poden provocar interrupcions (per desbordament del cronometrat, com a opció) en qualsevol fase d’execució del codi, en qualsevol línia del mateix.

• A / D (Analògic / Digital) - ADC, ja hem descrit el seu propòsit.

• WatchDogTime (Temporitzador de vigilància) - un oscil·lador RC independent del microcontrolador i fins i tot del seu generador de rellotge, que compta un cert període de temps i genera un senyal de restabliment de MK si funcionava i es desperta si estava en mode de suspensió (estalvi d'energia). El seu funcionament es pot desactivar ajustant el bit WDTE a 0.

Les sortides del microcontrolador són més aviat febles, cosa que significa que el corrent que hi passa és generalment de fins a 20-40 mil·límetres, cosa que és suficient per il·luminar els indicadors LED i LED. Per a una càrrega més potent, calen amplificadors de corrent o de tensió, per exemple, els mateixos transistors.

Què necessites per començar a estudiar els microcontroladors?

Primer has de comprar el microcontrolador en si. El paper del primer microcontrolador pot ser qualsevol Attiny2313, Attiny85, Atmega328 i altres. És millor triar el model que es descriu a les lliçons en les que us dedicaran.

El següent que necessites és programador. Cal descarregar el firmware a la memòria de MK, es considera el més barat i el més popular USBASP.

Una mica més car, però no menys habitual AVRISP MKII, que podeu fer vosaltres mateixos: des d’un tauler habitual Arduino

Una altra opció és fer-los passar USB UART adaptador, que es fa normalment en un dels convertidors: FT232RL, CH340, PL2303 i CP2102.

En alguns casos, s'utilitzen microcontroladors AVR amb suport de maquinari USB per a aquest convertidor; no hi ha massa models. Aquí hi ha alguns:

• ATmega8U2;

• ATmega16U2;

• ATmega32U2.

Només un "però": el carregador d'arrencada UART s'ha de carregar primer a la memòria del microcontrolador. Per descomptat, per això, encara necessiteu un programador per a microcontroladors AVR.

Interessant: Bootloader - Aquest és un programa normal per a un microcontrolador, però amb una tasca inusual: després del seu llançament (connectar-se a l’alimentació), espera que fa temps que el firmware es pugui carregar. L’avantatge d’aquest mètode és que podeu fer servir qualsevol adaptador USB-UART i són molt barats. L’inconvenient és que el firmware triga molt a carregar-se.

Per feina UART (RS-232) la interfície dels microcontroladors AVR va assignar un registre UDR complet (Registre de dades UART). UCSRA (configuració de bits del transceptor RX, TX), UCSRB i UCSRС - conjunt de registres responsables de la configuració de la interfície en conjunt.

Com puc escriure programes?

A més del programador, per escriure i descarregar el programa necessiteu un entorn de desenvolupament IDE. Per descomptat, podeu escriure codi al bloc de notes, passar pels compiladors, etc. Per què cal quan hi ha excel·lents opcions preparades. Potser un dels més potents és l’IAR, però es paga.

L’ATmel IDE oficial és AVR Studio, que es va canviar de nom d’Atmel studio a la versió 6. És compatible amb tots els microcontroladors AVR (8, 32, xMega), detecta automàticament les ordres i ajuda a entrar, destaca la sintaxi correcta i molt més.Amb la seva ajuda, podeu fer clic a MK.

El més comú és C AVR, així que busqueu un tutorial sobre ell, hi ha tones d’opcions en llengua russa, i una d’elles és Khartov V.Ya. “Microcontroladors AVR. Taller per a principiants ".

La manera més fàcil d’aprendre AVR

Compra o fes-ho tu mateix Junta Arduino. El projecte arduino està dissenyat específicament amb finalitats educatives. Té desenes de juntes amb diverses formes i nombre de contactes. El més important de arduino és que compreu no només un microcontrolador, sinó una placa de depuració completa, soldada a una placa de circuit imprès de texolita d'alta qualitat, coberta amb màscara i components SMD muntats.

Els més comuns són Arduino Nano i Arduino UNO, són essencialment idèntics, excepte que el "Nano" és aproximadament 3 vegades més petit que el "Uno".

Alguns fets:

• Arduino es pot programar en un llenguatge estàndard - “C AVR”;

• cablejat propi;

• entorn de desenvolupament estàndard - IDE Arduino;

• Per connectar-vos a un ordinador, només heu de connectar el cable USB a la presa micro-USB de la placa nano Arduino, instal·lar els controladors (el més probable és que això passi automàticament, excepte quan el convertidor del CH340, jo no tenia controladors a Win 8.1, vaig haver de descarregar-ho, però No va trigar gaire temps.) Després podeu penjar els vostres "esbossos";

• "Esbossos" és el nom dels programes de arduino.

Conclusions

Els microcontroladors us serviran d’excel·lent ajuda en la vostra pràctica de ràdio aficionada, que us permetrà descobrir el món de l’electrònica digital, dissenyar els vostres propis instruments de mesura i equips domòtics.