Get Adobe Flash player
    Принимаются SMS-пожертвования на развитие ресурса     Копирование материалов     разрешено с обязательной ссылкой     на этот сайт     Принимаются SMS-пожертвования на развитие ресурса    

AVR

AVR — семейство восьмибитных микроконтроллеров фирмы Atmel.

Микроконтроллеры AVR имеют гарвардскую архитектуру (программа и данные находятся в разных адресных пространствах) и систему команд, близкую к идеологии RISC. Процессор AVR имеет 32 8-битных регистра общего назначения, объединённых в регистровый файл. В отличие от «идеального» RISC, регистры не абсолютно ортогональны:

  • Три «сдвоенных» 16-битных регистра-указателя X (r26:r27), Y (r28:r29) и Z (r30:r31);
  • Некоторые команды работают только с регистрами r16…r31;
  • Результат умножения (в тех моделях, в которых есть модуль умножения) всегда помещается в r0:r1.

Система команд

Система команд микроконтроллеров AVR весьма развита и насчитывает в различных моделях от 90 до 133 различных инструкций. Большинство команд занимает только 1 ячейку памяти (16 бит). Большинство команд выполняется за 1 такт.

Всё множество команд микроконтроллеров AVR можно разбить на несколько групп:

  • команды логических операций;
  • команды арифметических операций и команды сдвига;
  • команды операции с битами;
  • команды пересылки данных;
  • команды передачи управления;
  • команды управления системой.

Управление периферийными устройствами осуществляется через адресное пространство данных. Для удобства существуют «сокращённые команды» IN/OUT.

Семейства микроконтроллеров

Стандартные семейства:

  • tinyAVR (ATtinyxxx):
    • Флеш-память до 16 Кб; SRAM до 512 б; EEPROM до 512 б;
    • Число линий ввод-вывода 4–18 (общее количество выводов 6–32);
    • Ограниченный набор периферийных устройств.
  • megaAVR (ATmegaxxx):
    • Флеш-память до 256 Кб; SRAM до 8 Кб; EEPROM до 4 Кб;
    • Число линий ввода-вывода 23–86 (общее количество выводов 28–100);
    • Аппаратный умножитель;
    • Расширенная система команд и периферийных устройств.
  • XMEGA AVR (ATxmegaxxx):
    • Флеш-память до 384 Кб; SRAM до 32 Кб; EEPROM до 4 Кб;
    • Четырёхканальный DMA-контроллер;
    • Инновационная система обработки событий.

На основе стандартных семейств выпускаются микроконтроллеры, адаптированные под конкретные задачи:

  • со встроенными интерфейсами USB, CAN, контроллером LCD;
  • со встроенным радиоприёмопередатчиком — серии ATAхxxx, ATAMxxx;
  • для управления электродвигателями — серия AT90PWMxxxx;
  • для автомобильной электроники;
  • для осветительной техники.

Версии контроллеров

AT(mega/tiny)xxx — базовая версия.
ATxxxL — версии контроллеров, работающих на пониженном (Low) напряжении питания, обычно 1,8 или 2,7 В.
ATxxxP — малопотребляющие версии (до 100 нА в режиме Power-down), применена технология picoPower (анонсированы в июле 2007)[1], повыводно и функционально совместимы с предыдущими версиями.
ATxxxA — уменьшен ток потребления, перекрывается весь диапазон тактовых частот и напряжений питания двух предыдущих версий (также, в некоторых моделях, добавлены новые возможности и новые регистры, но сохранена полная совместимость с предыдущими версиями). Микроконтроллеры «А» и «не-А» с точки зрения программатора ничем не отличаются.[2][3]

АТxxx-PI — корпус DIP
АТxxx-PU — корпус DIP, бессвинцовый (Pb-free) припой

АТxxx-AI — корпус TQFP
АТxxx-AU — корпус TQFP, бессвинцовый (Pb-free) припой

(цифры 8/10/16/20/.. перед индексом означают максимальную частоту, на которой микроконтроллер может стабильно работать при нормальном для него напряжении питания).

 Устройства ввода/вывода МК

МК AVR имеют развитую периферию:

  • Многофункциональные, двунаправленные GPIO порты ввода/вывода со встроенными подтягивающими резисторами. Конфигурация портов в/в задаётся программно.
  • В качестве источника тактовых импульсов может быть выбран:
    • кварцевый резонатор;
    • внешний тактовый сигнал;
    • внутренний RC-генератор (частота 1, 2, 4, 8 МГц).
  • Внутренняя Флеш-память команд до 256 KБ (не менее 10 000 циклов перезаписи).
  • Отладка программ осуществляется с помощью интерфейсов JTAG или debugWIRE:
    • сигналы JTAG (TMS, TDI, TDO, и TCK) мультиплексированы на порт ввода/вывода. Режим работы — JTAG или порт — задаётся соответствующим битом в регистре fuses. МК AVR поставляются с включённым интерфейсом JTAG.
  • Внутреннее EEPROM данных до 4 КБ (100 000 циклов).
  • Внутренняя SRAM до 8 KБ время доступа 1 такт.
  • Внешняя память объёмом до 64 КБ (Mega8515 и Mega162).
  • Таймеры c разрядностью 8, 16 бит.
  • ШИМ-модулятор (PWM) 8-, 9-, 10-, 16-битный.
  • Аналоговые компараторы.
  • АЦП(ADC) с дифференциальными входами, разрядность 10 бит (12 для XMEGA AVR):
    • программируемый коэффициент усиления перед АЦП 1, 10 и 200;
    • опорное напряжение 2,56 В.
  • Различные последовательные интерфейсы, включая:
    • двухпроводной интерфейс TWI, совместимый с I²C;
    • универсальный синхронно/асинхронный приёмопередатчик UART/USART;
    • синхронный последовательный порт Serial Peripheral Interface (SPI).
  • USB серия AT90USBxxxx.
  • CAN серия AT90CANxxx.
  • LCD серии ATmega169 и ATmega329.
  • Датчики температуры ATtiny25, ATtiny45, ATtiny85.

Примечание: не все периферийные устройства могут быть включены программно. Бит в регистре fuses может быть изменён только программатором.