ATMEL AVR mikrokontroller család hardver-felépítése

Az előadások a következő témára: "ATMEL AVR mikrokontroller család hardver-felépítése"— Előadás másolata:

1 ATMEL AVR mikrokontroller család hardver-felépítése
SEM tanfolyam 4. előadás ATMEL AVR mikrokontroller család hardver-felépítése

2 Mi az mikrokontroller? Programozható eszköz, melyet program által vezérelhetünk.

3 Mitől több egy uC egy CPU-tól?
memória: flash és eprom interrupt kezelő I/O portok kommunikációs interfészek: I2C, SPI, UART, USB, CAN… perifériák: időzítő, számláló, PWM, watchdog órajel generátor ADC, DAC program/debug support

4 Mikrokontroller gyártók
ARM (32bit) Atmel: AVR(8bit), AVR32, AT91SAM(32bit) Microchip: PIC(8bit), dsPIC(16bit), PIC32 Cypress Semiconductor: PSoC Freescale: Coldfire(32bit), SO8 Intel 8051(8bit) TI: MSP430(16bit) Hitachi NXP STMicroelectronics Toshiba

5 Milyen AVR core családok léteznek?
tinyAVR — the ATtiny series 0.5–8 kB program memory 6–32-pin package Limited peripheral set megaAVR — the ATmega series 4–256 kB program memory 28–100-pin package Extended instruction set (Multiply instructions and instructions for handling larger program memories) Extensive peripheral set XMEGA — the ATxmega series 16–384 kB program memory 44–64–100-pin package (A4, A3, A1) Extended performance features, such as DMA, "Event System", and cryptography support. Extensive peripheral set with DACs Application-specific AVR megaAVRs with special features not found on the other members of the AVR family, such as LCD controller, USB controller, advanced PWM, CAN etc. FPSLIC™ (AVR with FPGA) FPGA 5K to 40K gates SRAM for the AVR program code, unlike all other AVRs AVR core can run at up to 50 MHz 32-bit AVRs

6 Egy általános AVR felépítése

7 AVR programozási lehetőségei
SPI: csak programozásra használható; mindegyik AVR típushoz használható JTAG: debugger, amely csak ATmega16-tól érhető el

8 uC PORT lábak I/O láb, PORT egyik bitjeként Interfész kivezetéseként

9 uC interrupt Esemény hatására jön létre
Prioritás van az interruptok közt Belső és külső interruptok

10 uC Timer egység Számláló kiegészítő regiszterekkel és vezérlő logikával 8/16 bites timer Felhasználása: Egyszerű számláló Frekvencia generátor Külső esemény számláló Órajel osztó PWM

11 uC timer egység config Clk prescaler Interrupt flags: TIMSK, TIFR
Control registers: TCCR1A, TCCR1B, TCCR2 Special function register: SFIOR

12 uC Watchdog Watchdog timer Túlcsorduláskor reset impulzust generál
Kifagyás elleni védelem

13 Serial Peripheral Interface(SPI) Bus
Fizikai felépítés

14 Serial Peripheral Interface(SPI) Bus
Időzítési diagram

15 Serial Peripheral Interface(SPI) Bus
1 Master – 1 Slave

16 Serial Peripheral Interface(SPI) Bus
1 Master – Multi Slave

17 Serial Peripheral Interface(SPI) Bus
Megvalósítás AVR-ben

18 Serial Peripheral Interface(SPI) Bus
Használata AVR programozásban

19 Serial Peripheral Interface(SPI) Bus
Használata AVR programozásban

20 Universal Asynchronous Receiver Transmitter(UART)
Kommunikáció felépítése

21 Universal Asynchronous Receiver Transmitter(UART)
Fizikai felépítés

22 Universal Asynchronous Receiver Transmitter(UART)
Felhasználási lehetőségek

23 Universal Asynchronous Receiver Transmitter(UART)
Felhasználási példa (RS232)

24 Universal Asynchronous Receiver Transmitter(UART)
Megvalósítás AVR-ben

25 Universal Asynchronous Receiver Transmitter(UART)
Használata AVR programozásban

26 Universal Asynchronous Receiver Transmitter(UART)
Használata AVR programozásban

27 Inter-Integrated Circuit(I²C) Bus
Felépítése

28 Inter-Integrated Circuit(I²C) Bus
Fizikai felépítés

29 Inter-Integrated Circuit(I²C) Bus
Protocol

30 Inter-Integrated Circuit(I²C) Bus
Felhasználás - hőmérséklet mérés - memória illesztés - általános kommunikáció - ADC/DAC - RTC

31 Inter-Integrated Circuit(I²C) Bus
Használata AVR programozásban

32 Inter-Integrated Circuit(I²C) Bus
Használata AVR programozásban Adatlap 170.oldal (ATmega8)

33 Pulse Width Modulation (PWM)
Elvi működés

34 Pulse Width Modulation (PWM)
Megvalósítás

35 Pulse Width Modulation (PWM)
Felhasználás - motor vezérlés - LED vezérlés: fényerő szabályzás - feszültségszabályozás

36 Pulse Width Modulation (PWM)
Használata AVR programozásban

37 Pulse Width Modulation (PWM)
Használata AVR programozásban #define PULSE_WIDTH 0x40 void pwm_start() { OCR1AL = PULSE_WIDTH;   //Load Pulse width OCR1AH = 0; DDRD |= (1<<5); //PortD.5 as o/p TCCR1A = 0x81; //8-bit, Non-Inverted PWM TCCR1B = 1; //Start PWM }

38 A/D és D/A konverterek link

39 Kvantálási folyamat

40 Kvantálási hiba

41 DAC blokkvázlata

42 DAC típusok R/2R létra negatív visszacsatolású műveleti erősítővel
PWM D/A átalakító

43 ADC típusok Integráló A/D Dual Slope A/D
Szukcesszív Approximációs(SAR) A/D Delta/szigma A/D

44 Közvetlen A/D

45 Kompenzációs A/D

46 Szukcesszív approximácis A/D