Atmel AVR

Zasugerowano, aby wydzielić z tego artykułu informacje nt. AVR UC3 do artykułu AVR32. (dyskusja)

Atmel AVR – typ ośmiobitowych mikrokontrolerów produkowanych przez firmę Atmel.

Jednostka arytmetyczno-logiczna opracowana przez dwóch studentów z Norweskiej Wyższej Szkoły Technicznej (NTH) oparta jest na schemacie procesora RISC i zasadach zmodyfikowanej architektury harwardzkiej, zawiera 32 ośmiobitowe rejestry. Instrukcje arytmetyczno-logiczne mogą być wykonywane na rejestrach. Dane z pamięci mogą być tylko przesyłane do i z rejestrów. Charakteryzuje się ona prostą strukturą rozkazów, dużą wydajnością obliczeniową (większość rozkazów wykonywana jest w jednym takcie zegara procesora).

Listę rozkazów dopasowano do wymagań współczesnych kompilatorów, wprowadzając rozkazy pobierania danych przez adresowanie pamięci rejestrem 16-bitowym (zestaw dwóch rejestrów) z jednoczesnym zwiększeniem lub zmniejszeniem rejestru adresowego (pobierz i zwiększ/zmniejsz).

Mikrokontrolery AVR są popularne wśród hobbystów i amatorów, ze względu na łatwość programowania, a także łatwość uruchomienia. Do niektórych układów wystarczy podłączyć zasilanie, by stanowiły kompletny, programowalny system mikroprocesorowy. W połączeniu z dużymi obudowami typu DIP daje to rzadko spotykaną możliwość budowy prostszych układów mikroprocesorowych bez konieczności pracochłonnego przygotowywania płytki drukowanej.

Podział

Układy typu AVR zostały podzielone na kilka podtypów:

8-bitowe
- tinyAVR – oznaczenie ATtiny^[1]
  - 0,5-16 kB pamięci programu
  - obudowy o 6-32 wyprowadzeniach
  - ograniczony zestaw zintegrowanych peryferiów
  - obniżony pobór mocy
- megaAVR – oznaczenie ATmega^[2]
  - 4-256 kB pamięci programu
  - obudowy o 28-100 wyprowadzeniach
  - rozszerzony zestaw poleceń (m.in. o polecenia do obsługi powiększonej pamięci programu)
  - liczne zintegrowane peryferia (przetworniki AC/CA, timery, liczniki, USB itp)
  - nowsze ATMegi (posiadające czterocyfrowe oznaczenia) cechują się znacznie rozbudowanymi funkcjonalnościami (event system, układ programowalnej logiki, rozbudowane porty IO)

- AVR XMEGA – oznaczenie ATxmega^[3]
  - 8-384 kB pamięci programu
  - obudowy o 32-100 wyprowadzeniach
  - rozszerzone możliwości, takie jak obsługa DMA, system zdarzeń (Event System), logika programowalna (XCL) i sprzętowe wsparcie dla kryptografii (używane m.in. przy współpracy z kartami inteligentnymi)
- AVR Dx
  - najnowsza rodzina 8-bitowych mikrokontrolerów AVR
  - w przeciwieństwie do poprzednich rodzin płaska przestrzeń adresowa, w której znajduje się pamięć SRAM, EEPROM i wybrana strona pamięci FLASH
  - do 128 kB pamięci programu, do 8 kB pamięci SRAM
  - obudowy do 64 pinów, w tym dostępne są obudowy PDIP
  - układ programowalnej logiki (CCL)
  - system zdarzeń podobny do systemu obecnego w XMEGA
  - przetwornik ADC (12-bitowy) i DAC (10 bitowy)
  - do 4 komparatorów analogowych oraz wzmacniaczy operacyjnych o programowalnym wzmocnieniu
  - do 3 układów detekcji przejścia przez zero
  - do 8 timerów

32 bitowe (lista rozkazów architektury AVR32 jest niekompatybilna z AVR)
- AVR UC3^[4]
  - obudowy QFP, BGA od 44 do 144 i więcej wyprowadzeń
  - seria D
    - najprostsza seria, posiada moduł obsługi pojemnościowych czujników dotykowych
  - seria C
    - wyposażone w jednostkę zmiennoprzecinkową (FPU), Ethernet, CAN, LIN, USB OTG, PWM 16-kanałowy 12-bitowy przetwornik analogowo-cyfrowy (ADC), 4-kanałowy, 12-bitowy przetwornik cyfrowo-analogowy (DAC)
  - seria L
    - seria L została zaprojektowana pod kątem minimalizacji zużycia prądu
  - seria A0/A1
    - jest dedykowana rozwiązaniom potrzebującym złącz Ethernet oraz USB
  - seria A3/A4
    - zawiera moduł kryptograficzny AES o wydajności 22,8 MB/s, może być używany do współpracy z kartami chipowymi
  - seria B
    - zaprojektowana do wykorzystania dużej mocy obliczeniowej oraz złącza USB

Wyposażenie

Poszczególne mikrokontrolery typu AVR różnią się między sobą, przede wszystkim ilością pamięci flash, RAM, liczbą portów wejść/wyjść oraz układami dodatkowymi.

Przykładowo: ATtiny13 ma 1 kB pamięci programu (flash), 64 bajty EEPROM, 64 bajty RAM + 32 rejestry, 6 linii wejść/wyjść, 2 kanały PWM, 4 kanały A/D, wewnętrzny oscylator; montowany jest w obudowie o 8 wyprowadzeniach^[5].

ATmega2560 ma 256 kB pamięci programu, 4 kB EEPROMu, 8 kB RAM, 86 wejść/wyjść, 4 16-bitowe liczniki sterujące w sumie 6 wyjściami PWM, SPI, 2 układy USART, 16-kanałowy przetwornik analogowo-cyfrowy^[6].

Podstawowe elementy AVR (nie wszystkie występują w każdym układzie):

pamięć flash - pamięć programu; programowalna w układzie, część programowana podczas pracy układu,
pamięć EEPROM,
pamięć SRAM,
uniwersalne porty wejścia/wyjścia,
8 i 16-bitowe układy czasowo-licznikowe z możliwością generowania sygnału z modulacją szerokości impulsu PWM (w Atxmega można zwiększyć szerokość przez połączenia kaskadowe liczników, a także poszerzyć możliwości generacji sygnałów PWM poprzez wykorzystanie modułu WeX/AWeX)
licznik czasu rzeczywistego (RTC)
wielokanałowy multipleksowany 10-bitowy przetwornik analogowo-cyfrowy (w Atxmega i AVR Dx 12-bitowy o maksymalnej prędkości 2 milionów próbek na sekundę),
przetwornik cyfrowo-analogowy (DAC) 10-bitowy - rodziny Atxmega i AVR Dx,
Interfejs TWI pełniący funkcję sprzętowego kontrolera w standardzie I2C
interfejs szeregowy USART,
interfejs SPI - domyślny interfejs programowania dla Atmega,
układy programowalnej logiki,
Watchdog,
wewnętrzny generator RC,
Funkcja ISP realizowana przy użyciu wybranego interfejsu (SPI, JTAG, PDI, TPI, aWire)
JTAG, interfejs programowania i debugowania (rezerwuje 4 piny mikrokontrolera) obecny tylko w większych modelach Atmega/Atxmega,
DebugWire, umożliwia debugowanie programu dla kontrolerów z ograniczoną liczbą pinów.
PDI umożliwiający programowanie i debugowanie układów przy wykorzystaniu jedynie 2 linie sygnałowe (w tym sygnału RESET) - domyślny interfejs dla Atxmega

Zobacz też

system operacyjny Contiki

Linki zewnętrzne

AVR 8-Bit RISC strona firmy Atmel o mikrokontrolerach AVR (ang.)
AVRFreaks najpopularniejszy portal o AVR (ang.)
Microchip Studio darmowe środowisko programistyczne dostarczane przez Microchip (ang.) - po przejęciu przez firmę Microchip firmy Atmel nastąpiła zmiana nazwy sztandarowego IDE z Atmel Studio na Microchip Studio
WinAVR darmowy kompilator GCC i zestaw narzędzi dla AVR (ang.) - projekt zarzucony, obecnie firma Atmel wydaje własny toolchain dla systemów MS Windows i GNU/Linux, który można pobrać oddzielnie lub razem z Microchip Studio.
mikrokontrolery.blogspot.com - popularny portal o AVR w języku polskim (pol.)

Przypisy

↑ tinyAVR Microcontrollers. [dostęp 2014-07-18]. (ang.).
↑ megaAVR Microcontrollers. [dostęp 2014-07-18]. (ang.).
↑ AVR XMEGA Microcontrollers. [dostęp 2014-07-18]. (ang.).
↑ 32-bit AVR UC3 Microcontrollers. [dostęp 2014-07-14]. (ang.).
↑ ATtiny13. [dostęp 2014-07-14]. (ang.).
↑ ATmega2560. [dostęp 2014-07-14]. (ang.).

[1] tinyAVR Microcontrollers. [dostęp 2014-07-18]. (ang.).

[2] AVR Microcontrollers. [dostęp 2014-07-18]. (ang.).

[3] AVR XMEGA Microcontrollers. [dostęp 2014-07-18]. (ang.).

[4] 32-bit AVR UC3 Microcontrollers. [dostęp 2014-07-14]. (ang.).

[5] ATtiny13. [dostęp 2014-07-14]. (ang.).

[6] ATmega2560. [dostęp 2014-07-14]. (ang.).

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]